在輸配電網(wǎng)中，新能源的大量接入，大容量的電力電子設備等非線(xiàn)性負荷和沖擊負荷的廣泛應用，帶來(lái)了嚴重的電能質(zhì)量問(wèn)題，使用FGSVG高壓動(dòng)態(tài)無(wú)功補償裝置，可以顯著(zhù)地改善負荷與公共電網(wǎng)連接點(diǎn)處的電能質(zhì)量，例如提高功率因數、克服三相不平衡、消除電壓閃變和電壓波動(dòng)、抑止諧波污染等。
FGSVG高壓動(dòng)態(tài)無(wú)功補償裝置，于2013年被發(fā)改委列為重大技術(shù)產(chǎn)業(yè)化項目；2014年榮獲賽爾傳媒 “電能質(zhì)量品牌”獎項；2015年，35kV直掛式FGSVG裝置被科技部列為火炬計劃產(chǎn)業(yè)化示范項目，獲科技部中小企業(yè)技術(shù)創(chuàng )新基金項目資助；2017年獲山東省優(yōu)秀節能成果獎； 2018年再次榮獲“光能杯”CREC“年度光伏電站優(yōu)質(zhì)部件企業(yè)”獎。2018年新風(fēng)光百兆級高壓水冷SVG成功通過(guò)中國電科院型式試驗檢測驗收。
35kV水冷直掛FGSVG系列產(chǎn)品采用現代電力電子、自動(dòng)化、微電子及網(wǎng)絡(luò )通訊等技術(shù)，采用先進(jìn)的瞬時(shí)無(wú)功功率理論和基于同步坐標變換的功率解耦算法，以設定的無(wú)功性質(zhì)及大小、功率因數、電網(wǎng)電壓等為控制目標運行，動(dòng)態(tài)的跟蹤電網(wǎng)電能質(zhì)量變化調節無(wú)功輸出，并能實(shí)現曲線(xiàn)設定運行，提升電網(wǎng)質(zhì)量。
易操作、高性能、高可靠性的FGSVG系列產(chǎn)品為滿(mǎn)足用戶(hù)對提高輸配電電網(wǎng)的功率因數、治理諧波、補償負序電流的迫切需求做出相應設計，具有以下特點(diǎn)：
● 快速響應，先人一步：全系列采用瞬時(shí)無(wú)功理論，控制器響應時(shí)間≤1ms，全功率響應時(shí)間≤5ms，特別適合于無(wú)功響應時(shí)間要求嚴格的場(chǎng)合，如軋鋼、煉鋼、提升類(lèi)以及沖擊性負荷。
● 負序抑制，平衡系統：配電網(wǎng)中存在大量的三相不平衡負載，典型的如電力機車(chē)牽引負荷和交流電弧爐等。同時(shí)線(xiàn)路、變壓器等輸配電設備三相阻抗的不平衡也會(huì )導致電壓的不平衡問(wèn)題產(chǎn)生。SVG能夠快速的補償由于負載不平衡所產(chǎn)生的負序電流，始終保證流入電網(wǎng)的三相電流平衡，大大提高了供用電的電能質(zhì)量。
● 模式多樣，隨心所欲：具有多種運行模式，滿(mǎn)足用戶(hù)多種需求，運行模式有：恒裝置無(wú)功功率模式、恒考核點(diǎn)無(wú)功功率模式、恒考核點(diǎn)功率因數模式、恒考核點(diǎn)電壓模式、負序補償模式，可在線(xiàn)轉換運行模式，也可按照客戶(hù)需求編制運行曲線(xiàn)。
● 諧波治理，保證安全：裝置可有效補償13次及以下諧波，補償率最多可達92%，從而有效避免了保護及安全自動(dòng)裝置誤動(dòng)作；有效避免了電容器模組諧波及諧波電流放大，使電容器過(guò)負荷或過(guò)電壓，甚至燒毀；解決了增加變壓器損耗，引起變壓器發(fā)熱，以及導致電力設備發(fā)熱，電機力矩不穩甚至損壞的問(wèn)題；避免了加速電力設備絕緣老化，易擊穿和降低電弧爐生產(chǎn)效率，增加損耗以及干擾通訊信號問(wèn)題。
● 遠距送電，減損穩壓：在長(cháng)距離輸電線(xiàn)路上安裝SVG裝置，不但可以在正常運行狀態(tài)下補償線(xiàn)路的無(wú)功損耗，抬高線(xiàn)路電壓，提高有效輸電容量，而且還可以在系統故障情況下提供及時(shí)的無(wú)功調節，阻尼系統振蕩，提高輸電系統穩定性。
● 精準補償，變罰為獎：很多現場(chǎng)因考核點(diǎn)功率因數低于供電局要求，勢必產(chǎn)生力調電費罰款。SVG可根據考核點(diǎn)設置的功率因數目標值，實(shí)時(shí)無(wú)級調節裝置補償的無(wú)功功率，使考核點(diǎn)的功率因數穩定在設定的目標值，杜絕因功率因數不達標而被罰款或者過(guò)度補償造成的電網(wǎng)不穩定現象發(fā)生，也杜絕了因過(guò)補、欠補帶來(lái)的經(jīng)濟損失。
● 保護齊全，使用無(wú)憂(yōu)：保護策略包括器件級保護、裝置級保護和系統級保護三級。器件級保護的動(dòng)作時(shí)限不超過(guò)10us，在發(fā)現器件過(guò)流、過(guò)壓或驅動(dòng)信號異常時(shí)，能夠迅速實(shí)施保護。裝置級保護的動(dòng)作時(shí)限為0.5-1ms，當發(fā)現裝置有過(guò)載、直流電壓過(guò)高等異常工況時(shí)，便實(shí)施保護。系統級保護的動(dòng)作時(shí)限為5-2000ms，當發(fā)現系統失壓、系統電壓過(guò)高、冷卻系統故障等異常工況時(shí)，便實(shí)施保護。
● 全程錄波，智能分析：主控系統不僅實(shí)時(shí)監測輸入電流、電壓，輸出電流、電壓，并實(shí)現其波形的顯示，還可對每相電壓、電流進(jìn)行諧波分析，有助于用戶(hù)掌握設備的各種電量參數。
● 黑匣記錄，精準診斷：設備具有自動(dòng)記錄運行狀態(tài)和顯示的功能，可查看保護前后共計200個(gè)點(diǎn)（100ms）的電流、電壓、運行頻率，方便日常維護及快速異常診斷。
● 接口豐富，即插即用：具有以太網(wǎng)、RS485、CAN、高速光纖等通訊接口，支持MODBUS_ RTU、 ProfiBUS、電力CDT91規約、IEC61850- 103/104、CANOPEN協(xié)議用戶(hù)自定義等通訊規約，可以實(shí)現遠程監控，無(wú)人值守。
● 模塊設計，簡(jiǎn)便快捷：功率單元、供電電源、主控系統、二次配線(xiàn)等采用模塊化設計，便于規模化生產(chǎn)和現場(chǎng)安裝與維護。
● 安規在線(xiàn)，確保安全：全系風(fēng)冷設備外部殼體完全按照安全規范設計，具有在線(xiàn)操作、易維護特點(diǎn)，在設備帶電運行時(shí)，無(wú)需停機停電，運維人員可以直接進(jìn)行更換進(jìn)風(fēng)窗過(guò)濾棉、就地操作、就地查看運行數據等操作。
● 提前預警，運行無(wú)憂(yōu)：主控制系統實(shí)時(shí)監測并顯示每個(gè)功率單元的溫度，當多個(gè)單元溫度超過(guò)設定警值時(shí)，給出聲光報警，提示用戶(hù)及時(shí)處理，以免出現散熱風(fēng)機跳閘、濾網(wǎng)堵塞等問(wèn)題。
● 多機協(xié)同，擴容無(wú)憂(yōu)：SVG具有多個(gè)裝置并聯(lián)運行的接口，可滿(mǎn)足現場(chǎng)：1）現有補償容量不夠，擴容增加設備時(shí)，多臺SVG設備并聯(lián)運行，通過(guò)主從控制方式，使多套設備協(xié)同補償，宛如一套設備，實(shí)現擴容無(wú)憂(yōu)； 2）正常運行方式時(shí)：每臺SVG單機獨立運行，故障運行方式時(shí)：多機自動(dòng)轉為并聯(lián)運行模式，協(xié)同補償。
● 高低穿越，極端無(wú)懼：在用戶(hù)主電源電壓瞬時(shí)跌落、瞬時(shí)升高、廠(chǎng)用電網(wǎng)大負荷切換時(shí)，在國標允許的范圍內，電網(wǎng)恢復后SVG可快速的自動(dòng)正常運行，無(wú)需人員操作，增強電網(wǎng)適應性，可適應不同深度的U0（100%-0%）電網(wǎng)跌落。
● 電壓閃變，波動(dòng)可抑：在負荷急劇變化時(shí)，易產(chǎn)生電壓波動(dòng)和閃變現象，比如電弧爐、軋機、氧氣站透平空壓機組等。SVG能夠根據電網(wǎng)電壓變化情況，快速的提供變化的無(wú)功電流，以補償負荷變化引起的電壓波動(dòng)和閃變現象。
● 雙源供電，穩定可靠：控制電源采用380VAC、2200VAC或220VDC兩種電壓制式供電，并且兩種電源互為在線(xiàn)式熱備；若一路電源出現停電時(shí)，另一路可以無(wú)縫切換，繼續為控制電源供電，同時(shí)通過(guò)繼電保護電路報警和HMI（人機界面）顯示哪一路出現停電。
● 柜體防擾，電磁兼容：整機柜體采用抗干擾設計，通過(guò)相關(guān)機構檢測了靜電放電抗擾度試驗、浪涌（沖擊）抗擾度試驗、射頻電磁場(chǎng)輻射抗擾度試驗、電快速脈沖群抗擾度試驗等EMC試驗。
● 防塵防水 IP65：針對現場(chǎng)粉塵特別多，特別是導電粉塵較多，以及濕度水汽、鹽霧特別多的場(chǎng)合，我司特別研制了IP65防護等級的設備供客戶(hù)選擇。
FGSVG高壓動(dòng)態(tài)無(wú)功補償裝置由控制柜、功率柜、電抗器組成。控制柜主要控制箱、二次控制邏輯電路，其中控制箱通過(guò)光纖連接到功率單元。在功率柜里有三相功率單元，根據電網(wǎng)電壓等級不同，每相由若干個(gè)功率單元串聯(lián)組成，最后通過(guò)電抗器接入電網(wǎng)。
功率單元采用級聯(lián)式H橋電路結構，功率單元串聯(lián)，輸出疊加成高壓，通過(guò)電抗器接入電網(wǎng)；功率單元模塊化設計，各單元可以互換。
FGSVG控制系統采集電網(wǎng)電壓、電流信號，采用瞬時(shí)無(wú)功控制理論，快速計算出各功率單元的電流指令，并通過(guò)光纖傳給各功率單元。功率柜每相由若干個(gè)功率單元串聯(lián)，采用載波移相技術(shù)，各單元輸出電壓疊加，形成多電平高壓輸出，通過(guò)電抗器連接到電網(wǎng)，輸出可控的無(wú)功電流。
在交流電路中，電壓和電流的相位有三種情況，當負載呈現純電阻特性時(shí)，電壓和電流相位相同；當負載呈現電感特性時(shí)，電壓相位超前電流相位；當負載呈現電容特性時(shí)，電壓相位滯后電流相位。FGSVG高壓動(dòng)態(tài)無(wú)功補償裝置基本原理就是將可控H橋電路通過(guò)電抗器并聯(lián)到電網(wǎng)上，適當調節橋式電路輸出電壓的幅值和相位，或者直接控制其輸出電流，使該電路吸收或者發(fā)出滿(mǎn)足電網(wǎng)需求的無(wú)功電流，實(shí)現動(dòng)態(tài)無(wú)功補償的目的，如下表所示。
1．低電壓穿越技術(shù)
FGSVG高壓動(dòng)態(tài)無(wú)功補償裝置通過(guò)持續的技術(shù)創(chuàng )新，開(kāi)發(fā)設計了全性能低電壓穿越技術(shù)。無(wú)論三相短路故障、相間短路故障，還是低穿到90%或20%，FGSVG都可以提供額定的容性電流。對于不平衡低穿，新風(fēng)光提出了雙鎖相環(huán)、雙pq控制理論。
2017年我公司高壓動(dòng)態(tài)無(wú)功補償裝置通過(guò)電力工業(yè)電氣設備質(zhì)量檢驗測試中心全面測試。并網(wǎng)點(diǎn)A相電壓不變，B、C電壓瞬間跌落至20%，維持2s ，然后2s上升至額定，1min內重復三次，測試數據如下圖，測試結果符合要求。
2．諧波補償技術(shù)
在中頻爐、電解鋁等工礦企業(yè)，由于大功率、非線(xiàn)性負載的接入，導致低頻次電流諧波注入電網(wǎng)，嚴重時(shí)影響其它設備的穩定運行。我公司SVG采用離散傅氏變換的快速算法、瞬時(shí)無(wú)功理論算法，開(kāi)發(fā)出了具有諧波補償功能的高壓動(dòng)態(tài)無(wú)功補償裝置。由于SVG載波頻率較低（可提高運行效率），治理25次及以下頻次的諧波，諧波頻次越低補償率越高。
3．負序補償技術(shù)
電力系統中存在大量的不平衡負荷及一些單相大容量負荷，例如電氣化鐵路。這些負荷產(chǎn)生的負序、無(wú)功電流造成大量的電能損失，威脅著(zhù)電力系統的安全和經(jīng)濟運行。
我公司生產(chǎn)的角型鏈式SVG，是一種理想的補償治理方法，響應速度快，可進(jìn)行無(wú)功、負序綜合治理。通過(guò)對補償電路的相量圖進(jìn)行幾何分析，求解得到負序補償所需要的相電流相量，進(jìn)而根據瞬時(shí)無(wú)功功率理論，推導出dq/△變換矩陣，可得到角型鏈式SVG負序補償所需的相電流指令信號。
4．多機并聯(lián)協(xié)調控制技術(shù)
隨著(zhù)電力系統容量的不斷增加，電力系統對無(wú)功補償裝置的容量需求也不斷增加，由于目前受IGBT技術(shù)和用戶(hù)分工期投運的制約，在現場(chǎng)會(huì )出現多臺SVG設備并聯(lián)在用一段母線(xiàn)運行，這就需要SVG設備能夠并聯(lián)運行，需要并聯(lián)運行各SVG可以自動(dòng)功率平衡。
我公司發(fā)明了一種簡(jiǎn)單、高效的SVG并聯(lián)運行環(huán)形光纖控制系統。并聯(lián)運行的SVG控制器通過(guò)光纖連接成環(huán)，并聯(lián)臺數不受控制器光纖接口個(gè)數的限制。環(huán)內可以使用不同功率等級的SVG，并自動(dòng)平衡無(wú)功功率輸出，合理的利用各SVG出力。環(huán)內的任何一臺SVG都可以設置為主機，從機故障不影響其它SVG設備運行。
5．PT、CT接線(xiàn)自動(dòng)分析技術(shù)
在現場(chǎng)，SVG通過(guò)現場(chǎng)的PT和CT，采集系統電壓和電流信號，PT接線(xiàn)直接影響SVG鎖相、并網(wǎng)，CT接線(xiàn)直接影響SVG對考核點(diǎn)無(wú)功、功率因數的計算。
我公司SVG具有PT、CT接線(xiàn)自動(dòng)分析功能，使并網(wǎng)調試變得非常簡(jiǎn)單、高效。
6．控制系統自檢技術(shù)
FGSVG系列高壓動(dòng)態(tài)無(wú)功補償裝置，控制系統采用多片DSP+FPGA技術(shù)，控制系統復雜。為了整機可靠運行，使用DSP對控制箱內線(xiàn)路板進(jìn)行上電自檢，假如控制箱內的線(xiàn)路板有問(wèn)題，可以快速定位問(wèn)題點(diǎn)，提高工作效率和產(chǎn)品智能化水平。
7．串行光纖通信技術(shù)
為了強電與弱電之間進(jìn)行隔離，SVG控制器與各功率單元之間通過(guò)光纖連接。目前SVG控制器與功率單元之間的典型光纖連接方式是每個(gè)功率單元通過(guò)兩根光纖連接到SVG控制器。
我公司發(fā)明了一種串行光纖通信技術(shù)，并已經(jīng)申請專(zhuān)利。SVG控制器與功率單元通過(guò)光纖連接成多個(gè)串行光纖通信回路，使SVG控制器的光纖接口數量和光纖的數量顯著(zhù)減少，提高生產(chǎn)效率并降低故障率。
8．跟蹤響應速度快
FGSVG系列高壓動(dòng)態(tài)無(wú)功補償裝置，通過(guò)南京電科院、武高所等第三方測試單位的測試，響應時(shí)間小于5ms。
跟蹤響應時(shí)間（突減）測量波形（上:系統 中:負載下:試品）
● 額定工作電壓：35kV；
● 額定容量：±5～±200Mvar；
● 輸出無(wú)功范圍：感性額定無(wú)功到容性額定無(wú)功范圍內連續變化；
● 響應時(shí)間：≤5ms；
● 過(guò)載能力：1.2倍過(guò)載1min；
● 輸出電壓總諧波畸變率（并網(wǎng)前）：≤5%；
● 輸出電流總諧波畸變率THD：≤3%；
● 系統電壓不平衡保護，整定范圍：4%～10%；
● 效率：額定運行工況≥99.2%；
● 運行溫度：－20℃～+40℃；
● 貯存溫度：－40℃～+65℃；
● 人機界面：采用中英文可設置的彩色觸摸屏顯示；
● 相對濕度：月平均值不大于90﹪（25℃），無(wú)凝露；
● 冷卻方式：水冷；
● 安裝方式：戶(hù)內、集裝箱（可選）；
● 海拔高度：﹤2000m（高于2000m需定制）；
● 地震烈度：≤8度。
FGSVG系列產(chǎn)品可廣泛應用于石油化工、電力系統、冶金、電氣化鐵路、城市建設等行業(yè)中，為各種異步電動(dòng)機、提升機、變壓器、晶閘管變流器、變頻器、感應爐、中頻爐、電弧爐、電阻爐、石英熔煉爐、電力機車(chē)、起重機、沖壓機、吊車(chē)、電梯、風(fēng)力發(fā)電機、照明設備、電梯、電焊機、等設備提供高質(zhì)量、高可靠性的無(wú)功補償及濾波的解決方案。
FGSVG系列產(chǎn)品可以增強電力傳輸能力、減小電能損耗、補償無(wú)功功率、治理諧波、抑制閃變、穩定電網(wǎng)電壓、平衡三相系統、改變系統的阻尼特性、提高系統的穩定性。
注：容量（Mvar）表示從感性無(wú)功到容性無(wú)功動(dòng)態(tài)調節范圍內的額定最大調節容量。例如C2.0/10，表示：直掛式10kV、容量為±2Mvar的裝置。能夠在+2000kvar（感性）到-2000kvar（容性）范圍內對無(wú)功進(jìn)行連續平滑調節。
