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隨著現(xiàn)代電網(wǎng)的快速發(fā)展，新能源的大量接入，電網(wǎng)交直流并網(wǎng)運行以及高壓大容量電力電子設(shè)備等非線性負荷和沖擊性負荷的廣泛使用，電網(wǎng)動態(tài)無功問題日益凸顯。動態(tài)無功補償裝置（SVG）因具有動態(tài)響應(yīng)速度快、抑制電壓閃變能力強等優(yōu)點，得到了越來越多的應(yīng)用。

對于各個廠家制造的SVG裝置，一直缺乏有效的測試手段或測試系統(tǒng)。針對此問題，上海科梁信息科技股份有限公司總結(jié)多年來在電力電子與電力系統(tǒng)中應(yīng)用測試的工程經(jīng)驗，參照相關(guān)行業(yè)標準，開發(fā)了一套SVG入網(wǎng)檢測系統(tǒng)，能夠有效縮短SVG控制器的開發(fā)周期并提供可靠標準的入網(wǎng)檢測。

傳統(tǒng)的檢測手段很難對整個SVG控制器進行功能及性能的測試，很多輔助電網(wǎng)的功能無法得到驗證，尤其是控制器廠家在其宣傳的企業(yè)標準中具有的功能和性能指標在投運前沒辦法得到準確量化的測試。因此科梁提出了基于HIL（控制器硬件在環(huán)仿真）的SVG入網(wǎng)檢測系統(tǒng)，研究SVG對于電網(wǎng)中一些現(xiàn)實問題的幫助。

圖1 示意圖

科梁SVG入網(wǎng)檢測系統(tǒng)由試驗管理分系統(tǒng)、實時仿真分系統(tǒng)和信號接口分系統(tǒng)三部分組成。

圖2 SVG入網(wǎng)檢測系統(tǒng)構(gòu)架圖

試驗管理分系統(tǒng)是測試主機，具有模型開發(fā)、試驗管理、自動測試和圖形監(jiān)控等功能。

實時仿真分系統(tǒng)包括1臺OP5600實時仿真器和1臺OP5607（FPGA）仿真機，系統(tǒng)具備數(shù)學模型實時運行以及實時I/O端口配置等功能，其中三相交流系統(tǒng)的主電路模型放在OP5600的CPU中運行，而級聯(lián)H橋構(gòu)成的SVG模型放在OP5600的CPU（步長<25μs）或OP5607的FPGA（步長<1μs）中運行，其中OP5600和OP5607數(shù)據(jù)通訊通過PCIe總線交互。

信號接口分系統(tǒng)具備與SVG控制柜、智能光纖接口箱和功率放大器等實物的物理連接等功能。一方面從I/O輸出的模擬量值輸入到控制器中用于控制算法。另一方面，控制系統(tǒng)中的閥基控制器（VBC）與仿真器還有智能光纖接口箱和高速光纖通訊，控制器發(fā)出各個H橋子模塊IGBT的開關(guān)等信號，同時接收各個子模塊的電容電壓大小和故障標志等信號。

■ 在SVG與交流系統(tǒng)整體規(guī)劃階段和SVG工程參數(shù)設(shè)計階段，能夠使用詳細的SVG模型做開發(fā)設(shè)計階段的研究和分析，完善SVG的工程參數(shù)。

■ 在SVG控制邏輯和控制算法設(shè)計開發(fā)階段，能夠使用詳細的SVG模型做各種控制性能的測試，完善控制邏輯和算法。

■ 在完成SVG控制保護設(shè)計后，該系統(tǒng)能按照國家電網(wǎng)公司企業(yè)標準Q/GDW241-2008《鏈式靜止同步補償器》，手動或自動對SVG控制器做完整的入網(wǎng)性能測試。

入網(wǎng)測試（手動或自動）內(nèi)容如下：

科梁SVG入網(wǎng)檢測系統(tǒng)有如下優(yōu)勢：

■ 定制工程模型

擁有各種經(jīng)過實際工程校準的，基于CPU或FPGA的電力系統(tǒng)詳細模型。包括：SVG或UPFC等的FACTS模型、MMC-HVDC模型、傳統(tǒng)電網(wǎng)模型和各種新能源模型等等，并可根據(jù)用戶需求定制測試模型。

■ 人機操控界面

根據(jù)電力系統(tǒng)規(guī)范和使用習慣，我們利用LabVIEW軟件定制開發(fā)的圖形化人機操控界面，使操作更加靈活、自如、便捷。

■ 自動測試流程

根據(jù)SVG入網(wǎng)檢測的相關(guān)行業(yè)標準，結(jié)合公司研發(fā)的QuiKLab自動化測試軟件，我們?yōu)镾VG入網(wǎng)檢測專業(yè)定制開發(fā)了自動入網(wǎng)測試流程，可實現(xiàn)從仿真分析到測試報告生成的全自動化運行。

某電科院SVG入網(wǎng)檢測案例

解決方案：如下圖所示整個系統(tǒng)可分為上位機系統(tǒng)、實時仿真機、信號接口系統(tǒng)和SVG控制器四個部分。上位機系統(tǒng)具有模型開發(fā)、實時仿真管理、自動測試和圖形監(jiān)控等功能。實時仿真機是下位機系統(tǒng)，是整個系統(tǒng)的核心分系統(tǒng)。信號接口分系統(tǒng)主要包括光纖接口箱和功率放大器，其作用是實現(xiàn)仿真系統(tǒng)和控制器之間的物理連接，實現(xiàn)信號的交互。SVG控制器用來控制SVG模型，通常有恒電壓和恒無功兩種控制模式，是整個SVG測試的被測件。

圖3 系統(tǒng)原理圖

本次項目用到的是每相11個子模塊級聯(lián)H橋構(gòu)成的SVG。科梁提供的CPU模型，仿真的結(jié)果符合實際情況，各種動態(tài)響應(yīng)也很好的模擬了電網(wǎng)和SVG的特性，對于做SVG入網(wǎng)檢測提供了解決方案。

項目成果：該項目整個環(huán)境搭建完畢后所做的功能測試及動態(tài)性能測試符合測試大綱要求?？屏和瓿闪苏麄€SVG入網(wǎng)檢測測試，對SVG控制器的控制功能和控制性能得到了驗證，為此電科院節(jié)約了測試成本，提高了測試效率，確保了SVG入網(wǎng)的安全性、可靠性和穩(wěn)定性均達到相關(guān)技術(shù)要求。

科梁根據(jù)SVG入網(wǎng)檢測的相關(guān)行業(yè)標準，利用公司自研的QuiKLab自動化測試軟件成功開發(fā)了自動入網(wǎng)測試流程，可實現(xiàn)從仿真分析到測試報告生成的全自動化運行；并利用LabView軟件開發(fā)了符合電力系統(tǒng)規(guī)范和使用習慣的人機操控界面，操作便捷，是SVG入網(wǎng)檢測的解決方案。

科梁曾參與多項國內(nèi)SVG測試的項目，并在電力、航空、航天和汽車等領(lǐng)域積累了深厚的嵌入式系統(tǒng)測試工程服務(wù)經(jīng)驗。未來，隨著更多的新能源并網(wǎng)，入網(wǎng)檢測成為必然的趨勢和不可忽視的環(huán)節(jié)，SVG與很多并網(wǎng)型的逆變器在控制方法上有很大的相似性。