SVC控制保护系统在镇朔变的应用研究

摘要：介绍了石嘴山220kV镇朔变电站svc系统配置及SVC控制保护系统分层、分散、分布的网络构架和SVC控制保护系统的控制原理，并结合在石嘴山220kV镇朔变电站的调试实践，对变电站SVC控制保护系统现场调试时的注意事项和系统运行中的注意事项进行了研究和讨论。通过应用SVC控制保护系统更方便快捷地控制调节晶闸管阀，进而起到了支撑电压、提高系统稳定性、补充无功功率、提高电能质量的作用。

关键词：静止性无功补偿；阀控与监测单元；控制策略；晶闸管阀

作者简介：孙海文（1983-），男，宁夏中宁人，宁夏送变电工程公司调试分公司保护室，助理工程师；王玉怀（1982-），男，宁夏平罗人，宁夏送变电工程公司调试分公司保护室，助理工程师。（宁夏 银川 750001）

中图分类号：TM4 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）02-0229-02

静止性无功补偿装置（Satic Var Compensator，SVC）的主要形式有晶闸管控制电抗器（TCR）和晶闸管投切电容器（TSC）以及两者结合。[1]镇朔变采用的是TCR方式。本站控制保护系统主要由以下部分组成：数据采集系统、保护系统、调节控制系统、后台站控和监控系统、阀控与监测单元也被称为阀基电子（Valve Base Electronic，VBE）、TFR故障录波等。输配电系统装设SVC的主要用途是在动态或稳态情况下提供系统电压支持和HVDC换流站的无功控制，同时也用于阻尼输电系统的功率震荡、平衡系统的三相电压和抑制由于过负荷引起的波动。[2]

一、镇朔变SVC系统配置

SVC装置是通过降压变压器对低压侧电压进行补偿，目前镇朔变1#、2#主变无功配置相同：TCR容量为50Mvar，3次滤波器安装容量为24Mvar，5次滤波器安装容量为21.9Mvar，7次滤波器安装容量为12Mvar。

SVC装置控制保护系统是对其装置进行自动监测、控制和保护的装置。SVC装置控制保护系统通过控制晶闸管阀实现对系统无功的调节，同时完成对装置的主要电气量和运行状态的测量、操作和运行状态的控制、主设备的监控保护功能。为保证可靠性，SVC装置控制保护系统采用双冗余配置，其控制保护系统结构框图如图1所示。

SVC控制保护系统监控部分采用分层式结构，单层网双以太网形式，双网互为备用。故障录波装置单独组网传输，不与监控主网共网传输。在同一控制小室内的设备间通信介质采用网络双绞线，而控制小室与控制楼之间的通信介质采用光缆。

镇朔变SVC设1个控制保护小室，对应于一次系统设备的保护装置及控制保护系统等布置于控制保护小室中，监控系统后台机等站控层设备布置在主控室内。站控层设备由1台操作员站、网络接口设备等组成。间隔层设备配置直流馈电柜1面，SVC控制保护系统冗余配置，分为A、B系统，两套系统并列运行，共配置4面柜，包括控制保护柜2面（控制一主一备，保护互为冗余）、阀基电子柜（VBE柜）2面。

SVC监控系统具有与关口水冷系统、继电保护装置等IED装置的接口功能，其接口方式包括：接点方式（如保护装置等的重要信号）和串口通信方式（如保护装置等的大量信号）、以太网通讯方式。SVC控制保护系统接收站内GPS的统一校时。

二、SVC的控制保护系统及原理

1.SVC的系统架构

控制保护系统是一种分层、分散、分布的开放式系统，由主机、分布式I/O、标准现场总线及标准LAN 网接口组成，具有高可靠性。如图2系统分为三个层次：站控层、间隔层和过程层。

（1）站控层。站控层由高档PC机或工控机构成。它的主要功能是收集通讯层的有效信息，并将其在综合自动化主站系统进行数据处理和信息显示。站控层采用以太网络结构，支持TCP/IP通信协议。SVC的监控系统采用北京四方CSC-2000 SCADA系统平台。该平台具有开放结构和很强的数据处理、控制操作、数值计算、图形界面、报表功能，构成一个通讯易于监视、故障容易隔离、功能组态灵活的变电站综合自动化系统。

（2）间隔层。SVC间隔层控制保护系统对阀组、水冷系统、控制器本体、晶闸管支路和并联电容/滤波电容/并联电抗支路等进行监视、控制，当被监控对象指标超出设定的限值时发出告警，实现SVC装置的保护、测量、控制、发信和操作控制等功能。SVC控制保护装置可根据需要配置168个状态量输入（DI）、48个控制量输出（DO）。SVC控制保护装置能实现多种测量功能，如：U、I、P、Q、CORφ等。

（3）过程层。过程层控保系统通过间隔层设备与过程层设备连接的光纤、电缆，将SVC控制、保护所需的模拟量、开关量等信息反馈至间隔层的控制保护系统，完成保护和调节控制功能。

2.控制系统原理

SVC装置的调节控制功能集中在控保机箱的调节板中，它的主要工作是根据系统要求给出调节目标进行触发角控制调节。整个装置就是根据调节控制部分的输出结果工作。调节控制的目的是控制SVC装置从电网吸收或向电网输送无功功率，以维持或调节电网电压，并有利于电网的无功功率平衡。[3]SVC装置从电网吸收或向电网输送无功功率的调节控制方法分为以下三种：

通过控制系统调节TCR的触发角度，从而改变TCR的等效电纳，起到调节TCR支路无功电流的作用。根据控制策略的不同，可以采用连续调节TCR或者分级调节TCR的方法。

通过投入或退出并联电容器支路或者并联无源滤波器支路改变装置吸收或输出的无功功率。当作为控制目标的系统电压偏高时，控制系统发出退容性支路的命令，退出容性支路后将使系统电压降低。作为控制目标的系统电压偏低时，控制系统发出投容性支路的命令，投入容性支路后使系统电压升高。

通过投入或退出并联电抗器支路来改变装置吸收或输出的无功功率。当作为控制目标的系统电压偏高时，控制系统发出投入感性支路的命令，投入感性支路后将使系统电压降低。当作为控制目标的系统电压偏低时，控制系统发出退出感性支路的命令，退出感性支路后将系统使电压升高。

三、SVC系统调试过程中及运行时的注意事项

1.调试时的注意事项

每套控制系统上电后，调节单元会默认使用装置掉电前存储的工作模式及控制方式进行工作，如需改变工作模式或控制方式，可通过后台改变自动/手动控制方式。

调节的参数定值对整个控制系统非常重要，直接影响控制的结果，必须按相关技术数据进行设置。在设置参数之前，应先查询原参数，在原参数的基础上进行修改设置，并保证两套装置参数的一致性。

在进行SVC操作之前必须确保两套控制器均处于工作模式，并且阀处于解闭锁状态。

如果控制保护装置有故障，首先尝试复归此信号，如果复归失败，则通知现场技术人员进行检查，如需要对保护功能模块进行详细检查或更换保护插件时必须退出SVC装置。

（5）VBE通电以前必需进行以下检查：所有的光纤必须正确插入；不用的光通道必须用厂家提供的黑色塑料防尘盖盖上；光纤连接的金属保护盖必须拧紧；当VBE运行时，严禁取下控制光缆；必须是熟悉装置和运行手册内容的人员才能对装置进行检查维护，检修中严禁直视激光头发光部位，以免造成伤害；VBE在运行中有部分位置有高电压，不正确的操作可能会导致触电死亡或造成伤害；光纤发光元件有激光输出，不能正对眼睛；工作之前，设备必须断开工作电源并接地。

2.运行中应注意的问题

在SVC装置正常投入运行时，必须至少有一套控制保护是正常的。

保护投入时需保证保护装置正常，然后投入保护跳闸出口压板，保护退出时应退出保护跳闸出口压板同时闭锁保护。

SVC装置投入到主线路开始运行之前，要首先检查测量箱是否已经正常工作。TFR、保护单元均会对测量系统的异常工作状态上报相应的SOE，若没有对应的出错恢复信息，则说明测量系统一直不能正常工作。可以通过测量系统上报的SOE确定错误来源。“采样同步脉冲丢失”说明错误与测量箱内的脉冲发生板有关；“某相测量单元通讯错误”则说明错误与该相AD板有关。

运行过程中不可擅自插拔测量箱的接线端子；不可擅自改接线。若有一个测量箱需要离线维修，退出测量箱时需严格按照步骤进行。

运行中保护动作后的处理方法：当保护动作控制系统将故障锁存，此时应进行现场故障检查和处理，记录故障信号。故障恢复后分别在A系统和B系统的“压板/直控”页面上执行“解除故障锁存”的直控命令；并在A系统和B系统的“主界面图”页面上执行“保护复归”的直控命令；此时若故障已消失，A系统和B系统“遥信”页面中“故障锁存”光字牌熄灭；当故障消失且控制系统各部分运行正常后，若满足合闸允许的条件，可再次投入SVC装置。

四、结论

当SVC向容性调节时即目标电压高于实际电压时，TCR角度增大。当SVC向感性调节，即目标电压低于实际电压时TCR角度减小。

在系统异常、电网发生扰动的情况下，SVC控制保护系统根据控制策略动态调整两套SVC相控电抗器触发角进行TCR动态调节支撑系统电压阻尼功率振荡，提高系统稳定性，仅当每套SVC相控电抗器投入运行时，且处于SVC自动控制的条件下，才能实现SVC动态电压控制。

利用SVC控制保护系统控制晶闸管阀的角度来调节无功，起到支撑电压、提高系统稳定性、补充无功功率、提高电能质量等作用。

参考文献：

[1]国家能源局.串联电容器补偿装置控制保护系统现场检验规程（DL/T 365—2010）[S].北京：中国电力出版社，2010.

[2]中华人民共和国国家标准化委员会.继电保护和安全自动装置技术规程（GB/T 14285—2006）[S].北京：中国电力出版社，2006.

[3]中华人民共和国国家发展和改革委员会.微机继电保护装置运行管理规程（DL/T 587—2007）[S].北京：中国电力出版社，2008.