SVG技术煤矿机电论文

摘要：电力系统无功功率补偿技术正在从常规固定电容器并联补偿向SVG动态无功补偿技术方向过渡，与常规以TCR为代表的SVC静止无功补偿装置相比，SVG无功补偿装置具有响应速度快、调节速度更快、补偿效率高、运行范围宽等优点。笔者在阐述无功补偿在电力系统中的必要性后，介绍了SVG无功补偿装置的工作原理。下面是小编为大家整理的《SVG技术煤矿机电论文(精选3篇)》，仅供参考，大家一起来看看吧。

SVG技术煤矿机电论文 篇1：

无功补偿装置在煤矿电网中的应用研究

摘 要 针对煤矿电网中无功分量的治理问题，阐述了煤矿企业中无功补偿装置的发展历程：从早期同步调相机、电容器发展到如今的SVC、SVG。同时，也说明了SVG组成及工作原理。最后，进行了SVG在煤矿电网中的应用设计，为煤矿企业人员进行无功治理时提供参考。

关键词 煤矿电网；无功补偿；SVG

煤矿井下存在大量感性负荷，如采煤机、掘进机、皮带运输车等，它们的启停会产生大量无功分量冲击煤矿电网。煤矿电网中同时存在非线性负荷，如提升机等，控制提升机启停变速等难免产生谐波。这些无功分量、谐波会造成煤炭电网电压波动闪变，电压三相不平衡等影响供电质量。会造成煤矿用电设备频繁停机、缩短设备使用寿命，给煤矿安全运行造成隐患。而煤炭电网存在大量无功分量会造成变压器、线路损耗过大，电能白白浪费，同时会使变压器等供电设备的容量得不到充分利用，造成煤矿企业不必要的经济损失。煤矿企业大多装设无功补偿装置，用以治理煤矿电网无功分量，提高电能质量。

1 煤矿企业无功补偿装置的发展现状

无功补偿装置从最早的由电容器的投切，发展的如今采用电力电子器件的静止无功发生装置，总共可以认为经历了四个阶段。

第一阶段：同步调相机。同步调相机是采用同步电动机，使其不带负荷工作，通过调整励磁，产生可调的无功分量，用于补偿煤矿电网中的无功分量。同步调相机虽能动态补偿无功，但跟随效果不佳，响应速度慢，且运行过程中存在损耗与噪声。

第二阶段：电容器。针对煤矿电网负荷多为电机类的感性负荷，采用并联电容器补偿煤矿电网中的无功分量。该方法结构简单，安装维护方便、可进行集中补偿或分散式就地补偿，且造价低，运行可靠。但固定式无功补偿电容器，无法调节补偿的无功分量的大小，不适用于煤矿电网这种负荷变化大、无功分量动态变化的场合。即使采用分组投切式的电容器，也只能补偿几个等级的无功分量，无法动态补偿煤矿电网中的无功分量。

第三阶段：采用晶闸管的静止无功补偿装置SVC。以TCR（晶闸管控制电抗器）、TSC（晶闸管投切电容器）为代表，主要是通过调节晶闸管的导通角来控制电抗器吸收的无功或是控制电容器的投切来实现动态补偿煤矿电网无功分量。该类装置与同步调相机相比，响应速度快；与电容器相比，灵活性高，能连续调节无功输出。但TCR会产生谐波，TSC对输出的容性无功只能进行阶跃调节，精度取决于电容器的容量与分组数。

第四阶段：静止无功发生装置SVG。由于大功率全控型的电力电子器件如GTO、IGBT的出现，再加上脉宽调制技术PWM、空间矢量控制等控制策略理论不断应用于实际的电力电子设备，新型无功补偿装置SVG问世。SVG可通过由GTO、IGBT等器件组成的变流器，经由电抗器并联在煤矿电网上，采用PWM等控制技术控制变流器，使SVG输出动态可调的交流电压或电流用来补偿煤矿电网无功分量。SVG响应速度快，调节范围广，能连续调节，跟随性好，能够根据煤矿电网中无功分量的实时变化，实现动态补偿，而且SVG功耗低，不受煤矿电网频率波动、谐波等的影响，补偿效果好。

2 SVG组成及工作原理简介

SVG的主电路根据直流侧采用的是电容或是电感分成电压型或电流型桥式电路两类，由于运行效率等原因，SVG多采用电压型桥式电路。其主要由3部分组成：1）直流侧电容，作用是提供给SVG一个呈低阻抗的直流电压源；2）电压源逆变器，由GTO、IGBT等大功率电力电子开关器件组成的，作用是通过PWM技术控制开关器件的开通关断，将直流侧电压逆变成具有幅值、相位、频率可调的交流电压，用于补偿煤矿电网中的无功分量；3）电抗器，作用是与煤矿供电线路连接并消除逆变器输出的交流电压中的高次谐波。

图1 SVG电压桥式电路

3 SVG在煤矿电网中的应用设计

首先根据煤矿电网实际的供电情况，选择无功补偿方式。按SVG安装的位置不同，补偿方式可分为就地补偿和集中补偿两种方式。就地补偿方式是指在煤矿井下会产生无功分量的大容量电机旁，直接安装SVG。这种方式虽能使系统线路上流过的无功分量最小，使线损与变压器损耗最小，但该方式需多台SVG治理系统无功，造价高，在煤炭系统中很少应用。煤矿供电系统一般采用分组集中式的无功补偿方式，即在一条母线上挂载一台SVG装置，用于治理流过该母线上的无功分量，如图所示。

图2 SVG在煤矿系统中的应用

其次要根据煤矿电网线路中存在的无功分量，合理选择SVG的额定容量，若SVG选定为5Mvar，则它的调节范围是感性5Mvar至容性5Mvar，而且可以实时跟随系统无功的变化，实现连续动态地调节。

4 结论

针对煤矿电网中无功分量的治理问题，本文回顾了无功补偿装置的发展历程，说明了SVG组成，通过分析电压型SVG的结构组成与各部分的功能作用，简要说明了SVG的工作原理。最后，本文进行了SVG在煤矿电网中的应用设计。SVG作为煤矿电网无功治理的研究热点，凭借其优秀的工作特性值得在煤炭系统中进行推广。

参考文献

[1]孙鹏.无功补偿在煤矿供配电系统中的应用[J].科技与企业，2013（18）：302.

[2]刘芳霞，孙霞.煤矿电力系统中无功补偿的研究[J].机械制造与自动化，2009（05）：147-149.

[3]时鑫，孙方纲.TCR动态无功补偿装置在煤矿中的应用[J].工矿自动化，2003（02）：14-17.

[4]谯应民.SVG装置在煤矿中的应用[J].煤矿机电，1987（04）：6-9，64.

[5]葛爱丽.煤矿供电网静止无功发生器的研究[D].辽宁工程技术大学，2013.

作者简介

靳跃中（1981-），动力科副科长，本科，机电专业，研究方向：煤矿机电自动化、高压供电。

付强（1987-），动力科技术员，本科，电气专业，研究方向：煤矿机电自动化、高压供电。

作者：靳跃中 付强

SVG技术煤矿机电论文 篇2：

10kV配电线路SVG无功补偿的应用分析

摘要：电力系统无功功率补偿技术正在从常规固定电容器并联补偿向SVG动态无功补偿技术方向过渡，与常规以TCR为代表的SVC静止无功补偿装置相比，SVG无功补偿装置具有响应速度快、调节速度更快、补偿效率高、运行范围宽等优点。笔者在阐述无功补偿在电力系统中的必要性后，介绍了SVG无功补偿装置的工作原理。最后，结合110kV变电站10kV配电侧电气设备技术升级改造实例，详细探讨了SVG无功补偿装置在电力系统中的应用。

关键词：110kV变电站；SVG；动态无功补偿

0 引言

无功补偿对维持电力系统的安全稳定性和节能经济运行，以及改善供配电电能质量尤为重要。无功功率不足会造成电网系统中电气设备运行损耗和线路损耗的增加，尤其重要的是无功功率出现频繁波动时会引起电网系统中的电压发生波动，加上分布式电源大量接入到电网系统中，以及用户对供电可靠性、经济性要求的进一步提高，电网运行安全稳定性、节能经济性就显得尤为重要。常规无功功率补偿器如：同步调相机、饱和电抗器等部件存在损耗和噪声较大、运行维护不方便等不足，同时其不能进行实时动态无功补偿，在补偿响应性、实时性、可靠性等方面均很难满足现在智能电网无功补偿需求；静止无功补偿器（SVC）在实际工程应用中存在补偿电流中含严重谐波电流危害；静止无功发生器（SVG）具有响应速度快、调节范围广、谐波特性好、抑制电压闪变能力强、损耗小等优点，是电力系统中较为理想的无功补偿设备装置，发挥非常良好的应用效果。

1 无功补偿在电力系统中的必要性

大量非线性整流设备、变频调速设备在电网系统中的广泛应用，对系统谐波和无功补偿技术要求进一步提高。另外，电网系统中的电动机、变压器等电力设备在运行中属于感性负荷，会大量消耗无功功率，进而导致系统中无功功率不断减少，引起电压波动和线损增加。因此，为了确保电网系统安全稳定的运行，必须采取完善可靠的无功补偿措施，改善电网系统的无功环境，快速可靠补偿或吸收无功容量，确保电网系统无功动态平衡，就显得尤为重要。

1.1 无功补偿可以降低电网损耗

输电线路负载在运行过程中呈感，在电网系统无功不断消耗过程中，在输送相同有功功率容量过程中，电网系统负载电流会不断增加，同时线损又与电流的平方间成正比平方关系，因此，当电网系统中无功容量不断降低时，其线损会不断增加。在采取SVG无功发生器进行无功动态补偿后，电网系统的功率因数将得到进一步提高，即在输送相同有功功率的基础上，补偿区域线路中无功电流将会减小，进而可以大大降低电网系统的运行损耗。

1.2 无功补偿可以提高供电电能质量

采取SVG无功发生器进行无功补偿后，可以有效降低电网系统能耗，提高电网功率因素和供电电能质量水平，这样可以在不仅增加供电基础设置的基础上，有效降低电网系统能耗，为用户提高具有较高质量水平的电能资源，确保用电设备系统安全可靠、节能经济的高效稳定运行。

1.3 谐波特性较好

与常规TCR为核心的SVC无功补偿装置相比，SVG在进行无功补偿过程中不会产生谐波电流，通过利用内部电路可以有效滤除各种非线性设备系统在运行过程中产生的各次谐波电流，能够很好满足煤矿、恒压供水泵站等电网系统无功补偿与谐波治理的综合功能需求。

大量研究成果表明，SVG无功补偿装置其典型响应时间仅有5ms，而传统SVC无功补偿装置其响应时间大多在10ms以上；SVG在抑制电网电压波动和闪变方面，SVG无功补偿装置能够达到80%以上补偿调节效果，而SVC只能达到30%～50%左右的补偿调节效果；SVG无功补偿装置自身不会产生谐波分量，同时还可以通过相关控制算法逻辑实现对高次谐波分量的滤波处理；在损耗方面，SVG无功补偿装置运行损耗只有同容量MCR的20%，只有TCR的25%，其具有非常良好的补偿效果；在占地面积方面，SVG无功补偿装置紧凑结构，只有SVC的50%甚至更低，因此在实际工程应用中具有非常强大的竞争优势。

2 SVG无功补偿工作原理

SVG无功补偿装置是柔性交流输电技术在供配电网系统中重要的无功调节设备，且也是现阶段电力系统中无功补偿技术研究和发展的主要方向趋势。SVG能够快速追踪电网系统中的无功功率，并能连续地提供容性和感性无功功率，达到电网系统无功动态补偿的目的。SVG无功补偿装置具有提高电网系统功率因数、克服三相不平衡、消除电压闪变、抑止谐波电流等作用，能够完成电压和无功功率间的动态平衡调节，确保电网系统安全可靠、节能经济的高效稳定、优质经济的运行。

3 SVG在电网系统中的应用

在某变电站110kV侧设备更新升级改造的设计中，笔者根据该10kV配电系统中的用电负荷（以：升降机、变频调速设备为主）及现场实际情况进行统计分析后，认为该10kV配电系统由于存在大量非线性负荷，且负荷波动范围较大，宜采用动态无功补偿装置对该10kV电网系统进行动态无功调节。采用无功补偿与无源谐波吸收相结合的无功补偿及谐波治理综合配置方案，使10kV电网系统具有高次谐波滤波和无功功率动态补偿调节双重功能。根据10kV配电系统中负荷特性，合理选择SVG无功补偿装置，在无功补偿容量计算过程中既考虑了SVG设备在运行过程中自身所产生的无功功率，且又考虑了电网系统中其余感性负荷所产生的无功功率。另外，SVG无功补偿装置可以有效滤除13次以下的高次谐波，只需额外增加一组电容器组就可以确保其高效稳定运行，不需要另外配置独立的滤波装置。根据无功功率变电站集中就地平衡补偿原则，改造过程中，在变电站10kV母线上装设1组容量为10Mvar SVG无功补偿成套装置（其中5Mvar由电容器组成成套装置，另外5Mvar由SVG无功发生器提供，经电抗器与10kV电网系统连接）。

从图3可知，在采用SVG无功补偿成套装置对10kV电网系统进行技术升级改造后，SVG无功补偿装置的调节容量从感性5000kvar到容性5000kvar均可以连续可调。其中，高压电容补偿装置的固定无功补偿容量为5000kvar，通过SVG与固定电容器两部分并联形成SVG无功补偿成套装置，其无功调节范围可以达到0～100000kvar，完全能够该变电站10kV侧动态无功补偿调节功能要求，不仅能够在额定无功功率范围内进行连续自动调节，同时还大大提高了电网功率因素，确保为用户提供可靠优质的电能质量。

4 结束语

SVG是电力系统中一种非常重要其补偿性能较为优越的动态无功补偿装置，具有响应速度快、无功补偿特性好、补偿效率高、谐波特性好等优点，尤其在远距离输配电系统中可以有效提高电网系统的功率因素、降低系统损耗，对提高电网系统运行安全可靠性、节能经济性等方面具有非常重要的作用，其所取得的经济和社会效益相当可观。

参考文献

[1] 冯煜理，陈陈.静止同步补偿器与传统静止无功补偿器的比较与分析[J].华东电力，2005，33（9）： 16-19.

[2] 黄妤群.SVG无功补偿技术在低压配电网中的应用[J].机电信息，2011（ 12） 22-27.

作者：武俊毅

SVG技术煤矿机电论文 篇3：

SVG动态无功补偿装置应用与研究

摘 要：电力系统中保证电能质量的有效方法就是保持无功功率的平衡，随着无功补偿装置在电力系统中的广泛应用，其控制策略的研究、优化及改进更是一个亟待解决的问题。控制策略是决定无功补偿装置补偿效果的重要因素，选择合适的控制策略可以起到快速调节电能质量的作用，结合目前业内常用补偿装置的控制方式，提炼出常规通用的控制策略并进行优化，改进后的SVG（动态无功补偿装置）控制策略能够针对电网电压瞬变做出快速响应，有效防止系统电压大幅振荡;同时解决多台不同类型的SVG装置协调控制问题，为提升SVG接入电网稳定性提供了新的解决思路。

关键词：动态无功补偿装置;控制策略;电能質量

引言

无功补偿是电能质量的重要保障手段，在电力系统中发挥着无可代替的作用。无功补偿点的确定、补偿容量计算是电力系统无功补偿方案的重要部分，合理选择无功补偿点，恰当设置无功源，可以降低电力系统电压越限问题发生的概率，提高电力系统运行稳定性。

1 工程概况

随着我矿负荷的增加，造成功率因数降低和末端电压偏低的现象，直接影响安全供电和全矿的用电考核，仅2019年因我矿电网功率因数偏低， 集团公司对我矿罚款271万余元。同时，随着我矿采掘机械化程度的提高，大功率用电设备不断增加，尤其是大型负载启动时会造成电压的波动及闪变，损坏电气设备，严重影响了我矿的安全生产和供电安全。2020年以来，机电系统进行立项，对谐波电压/电流、频率、电压偏差、功率因数等进行核算，通过多次论证后，决定安装SVG无功动态补偿装置，该装置投入运行后，可达到降损节能、安全供电的目的，每年对我矿带来200 万的直接经济效益。

2 研究内容

通过对6kV母线段电能质量测试，母线段最大无功约为5.6Mvar左右。参考无功功率变化，考虑运行方式、负荷调整以及谐波影响，并考虑一定的裕量，无功功率容量按8Mvar选择，并对谐波电压/电流、频率、电压偏差、功率因数等进行核算，通过多次论证后，决定安装SVG无功动态补偿装置。四矿变电站SVG动态无功补偿装置改造，主要在四矿变电站6KV母线单双号段各增加一台SVG（高压动态无功补偿装置），SVG动态无功补偿将补偿对象为高压母线下所有用电设备所产生的无功。SVG高压动态无功补偿装置其工作原理是以可关断电力电子器件（IGBT）为核心组成自换相桥式电路，经过电抗器并联在电网上，实时跟踪电网负荷变化，适当地调节输出电压的幅值和相位，直接控制其交流侧电流，迅速吸收或者发出电网所需的无功功率，实现快速动态调节无功功率的目的。作为有源形补偿装置，不仅可以跟踪冲击型负载的冲击电流，而且可以对谐波电流也进行跟踪补偿。

3 动态无功补偿装置主要组成

系统主电路应采用链式结构;星型或三角连接，每相由若干个换流链模块组成，并采用冗余设计，满足运行要求;装置大功率电力电子元器件具有完善的保护功能。

3.1 控制柜

控制系统由主控机箱、PLC（可编程逻辑控制器）和人机界面等几个主要部分组成。各部分实现以下功能。主控机箱全数字化控制器，用DSP+FPGA组成的控制核心，充分发挥DSP超强的计算能力和FPGA出色的数据处理能力，实时计算电网所需的无功功率，动态跟踪与补偿，实现准确计算，高速响应，精确补偿的效果。

PLC实现整机的逻辑控制，实时与主控部分、触摸屏通信，把装置的运行状态实时地传给触摸屏显示，并且完成触摸屏、柜门按钮对装置的控制。人机界面实时显示系统运行状态和数据，查询与设定系统运行参数以及整机逻辑控制等功能[1]。

3.2 功率柜

主要由功率单元组成，构成无功补偿的主体。功率单元分三相安装， 每相单元个数相等，单元输出波形叠加成整机输出波形。采用先进的全控型器件IGBT，开关频率不低于500 Hz。装置主回路元件，有足够的电压、电流裕度，有良好的dv/dt，di/dt特性。换流元件IGBT芯片应选用德国英飞凌产品，耐压1 700 V。

3.3 电抗器柜

通过电抗器接入电网，电流波形正弦度更好。电抗器平波的同时，也抑制了SVG的谐波，使其输出的电流谐波符合国家标准。

4 动态无功补偿装置的应用

通过安装2台6 KV/6 Mvar的SVG无功补偿设备，以稳定6 KV母线电压为控制目标运行，使6KV电压控制在±10%波动范围内，功率因数在0.9以上，同时停运6 KV侧的SVC（TCR），转为备用。当降压变压器35KV侧的功率因数低于0.85时，需将6KVⅡ段SVG转为以35KV侧的功率因数为控制目标运行，以提高35KV并网侧的功率因数。为保证矿井供电系统2段6 KV侧电压稳定，将以2段6KV电压稳定为主的补偿方式运行，兼顾35KV上网无功功率因数。当检测到35 KV供电系统功率因数为调节低于设定值0.85时， 6KVⅡ段无功补偿SVG设备转换为以35KV电网侧功率因数为控制目标;同时监控主变压器6KV侧的母线电压，将其控制在矿井设备运行所允许的波动范围±10%以内。当主变压器6KV侧的母线电压超出设定值范围时，再将无功补偿SVG设备切换到以稳定电压控制方式补偿运行，补偿这段6KV电压稳压到标准值[2]。

5 SVG控制策略

5.1 电压无功综合控制

电压无功综合控制策略是母线电压在遭受负荷的扰动后仍然可以维持电压稳定的需求。电压无功控制模式下的控制策略，其中U T为负荷点附近的等效母线PCC电压，I q为无功电流参考指令，U ref为被控母线的参考电压。

在电压控制模式下，将被控母线的PCC电压作为控制的唯一目标，当SVG装置接入点的母线电压位于电压合格区间范围内时，保持无功出力不变，控制均以三相母线线电压均值进行实时反馈调节。电压不合格是指电压合格区间以外区域，无功补偿设备输出相应感性或容性无功控制电压， 电压低于下限时输出容性无功，电压高于上限时输出感性无功。实际运行时，选择恒电压模式，不能使系统无功目标控制，即无论电压处于何区域（滞环内除外），均仅控目标点电压[3]。

5.2 恒功率因数控制

该方式用于将系统的功率因数控制在一定范围的场合，装置以系统的功率因数稳定在用户设定值为目标，调节装置的无功输出。根据生成的装置无功指令，除以当前电压得到电流指令，属于自动控制模式。通过引入PI 控制器，无功功率换算出的无功实际值和指令值的偏差经PI调节后，转换为参考无功电流Iq，实现恒定无功功率的控制[4]。

6 结束语

电力系统无功补偿技术的应用，可以有效弥补电力资源过度损耗缺口。为避免电力设备无功损耗过量导致的电力系统运行瘫痪问题，可以通过确定局部电压稳定L指标，对可识别电力系统电压稳定弱节点的负荷节点电压稳定裕度进行定义，将其作为无功补偿点。在此基础上，利用整数二次规划模型，确定无功补偿点的补偿量，提升电网运行安全、稳定性， 经济性。

参考文献：

[1] 张存文.静止无功补偿器在煤矿企业中的应用研究[J].电力电子技术，2013， 47（10）：55-56，59.

[2] 冯文轶.FC+SVG动态补偿滤波装置在煤矿供电中的应用[J].煤矿机械，2019， 35（6）：173-175.

[3] 罗安.电网谐波治理和无功补偿技术及装备[M].北京：中国电力出版社， 2019，12-15.

[4] 许鹏.一种基于电压稳定性的SVG控制方法的研究[D].石家庄：河北工业大学，2019.

作者：王永强 李俊洋