CN103022958B - 直流断路器充电装置控制系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种直流断路器充电装置控制系统及其控制方法，控制系统包括输入模块、输出模块，处理器、存储模块和通讯模块。控制方法包括采集信号，就地/远方选择，输出触发脉冲命令，计算可控硅触发角，对可控硅控制触发并开始对充电电容充电等步骤。本发明的有益效果是满足充电电流、电压控制的同时， 提供多种状态记录与故障诊断方法，有效解决换流站直流断路器充电控制器无备品， 无法维修与检测， 无法实现状态检修等技术瓶颈。
Description
技术领域
本发明属于充电控制领域，具体地指一种直流断路器充电装置控制系统及其控制方法。
背景技术
直流断路器作为换流站的核心主设备，在直流输电运行方式转换时起到电流转移和断流功能，其可靠性和稳定性直接决定直流系统运行的可靠性。交流断路器通常使用SF6吹弧方式进行灭弧，能够在交流电流过零时有效灭弧实现断流能力，直流断路器也使用交流断路器作为其断流部件，但由于直流电流没有过零点，由吹弧式断路器产生的电弧无法被灭弧， 因此不能简单的使用其断开直流电流，在直流断路器的应用中，使用专门的直流断路器充电回路与LC振荡回路相配合，利用电容器充电电压与振荡回路的电感、快速刀闸以及交流断路器组成电流震荡回路，在直流回路中制造出电流过零点，从而使得直流电流能被有效分断。其原理如图1所示，其中R_high—充电装置20KV高压端子，Udc—充电装置及控制回路，C—充电电容，L—振荡回路电抗器，B—断路器，S1—快速刀闸， R—氧化锌避雷器，其中，充电电容C正电压端与直流中性母线及SF6断流器B等电位，充电电容负端经快速刀闸S1与电抗器L相连。避雷器R用于平抑充放电过程中的过电压。
为保证断路器分闸时，LC有足够的能量放电，必须预先对电容器充电，目前充电装置及其控制器都是随一次设备从国外原装进口，因使用年限长超过8年以上，元器件老化稳定性变差，除了不能实现远方充电控制外，充电电压还不能达到指定要求，导致电容放电时放电电流不足不能抵消断路器上的直流输电电流，无法实现断路器的正常分断。通过故障原因分析认为是充电控制器工作不正常所致。上述问题，原国外厂家一直无法解决，国内又无相关产品替代，为解决备品，消除故障，保证直流输电系统的正常运行，进行了本项目的研发。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述不足提供一种直流断路器充电装置控制系统及其控制方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种直流断路器充电装置控制系统，包括输入模块、输出模块，处理器、存储模块和通讯模块，所述输入模块的输出端与处理器相连，所述输出模块输入端、存储模块和通讯模块均与处理器相连，所述输入模块的输入端分别与所述直流断路器充电装置中充电电流互感器CT、直流反馈电压电路以及直流极控系统相连接；所述输出模块的输出端与所述直流断路器充电装置中可控硅触发极相连接。
所述控制系统上还设置有一个就地/远方选择开关，就地/远方选择开关的输出端与所述输入模块的输入端相连接；所述输出模块还通过ST光信号与直流极控系统连接，输出直流反馈电压电路反馈电压信号，所述输出模块还设置有状态指示灯信号接口；所述存储模块包括参数存储器和充电装置状态报文存储器；所述通讯模块包括有线通信接口和/或无线通信接口。
所述输入模块还包括备用电流模拟量采样接口，所述输出模块还包括报警信号输出接口。
所述有线通信接口包括RS232串口、USB接口和CAN网络接口。
所述状态指示灯信号接口连接有多个指示灯，所述指示灯包括电源指示灯、就地/远方选择开关、充电状况指示灯以及各种报警状况指示灯。
本发明还提供一种直流断路器充电装置控制系统的控制方法，具体步骤是：
步骤1：所述输入模块采集直流断路器充电装置中充电电流互感器CT、直流反馈电压电路以及直流极控系统中的信号，通过所述处理器比对预存在存储模块中的参考极限值，如果超过参考极限值范围，所述处理器通过输出模块送出报警信号，如果未超过参考极限值范围，转下一步；
步骤2：所述处理器通过就地/远方选择开关的设定，判别是就地充电控制模式或远方充电控制模式，如是就地充电控制模式，并且所述直流反馈电压电路的首次充电反馈电压超过9V，所述处理器将处理器中设置的充电停止标志置“1”，表示电已充满，返回步骤1；如果所述直流反馈电压电路的充电反馈电压在5V以下，则转下一步；如果所述直流反馈电压电路的充电反馈电压在5-9V之间，则保持已有的充电或停止充电状态；如是远方充电控制模式，所述处理器通过连接的直流极控系统判断充电开入命令是否存在，如是转下一步，否则停止充电，所述处理器通过输出模块发出无充电命令报警信号；
步骤3：所述处理器将处理器中设置的充电停止标志置“0”，表示正在充电中；
步骤4：所述处理器通过所述充电电流互感器检查交流电压是否过零点，如过零点，则通过输出模块输出触发脉冲命令，否则禁止发送触发命令；
步骤5：所述处理器依据预存在存储模块中的充电电流值，计算可控硅触发角；
步骤6：所述处理器按照计算出的触发角通过输出模块对可控硅控制触发，开始对所述直流断路器充电装置中充电电容充电；
步骤7：返回步骤1。
所述控制方法还包括：
所述步骤6中当充电时间超过10S，充电反馈电压超过2.5V，或者充电时间不到10S，继续充电，否则所述处理器通过输出模块发出充电故障报警信号。
所述步骤2中所述处理器通过连接的直流极控系统判断充电开入命令不存在时，设置有预定的判断时间，只有在超过预定的判断时间还没有接收到充电开入命令时，所述处理器才通过输出模块发出无充电命令报警信号。
在所述步骤1之前控制系统进行初始化自检。
本发明的有益效果是在满足充电电流、电压控制的同时， 提供多种状态记录与故障诊断方法，有效解决换流站直流断路器充电控制器无备品、 无法维修与检测、无法实现状态检修等技术瓶颈。
附图说明
图1为直流断路器有源叠加振荡工作原理示意图。
图2为本发明与直流断路器充电装置的连接示意图。
图3为本发明的原理框图。
图4为本发明的控制方法流程图。
图5为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例进一步说明本发明。
实施例：本发明是一种直流断路器充电装置控制系统，包括输入模块、输出模块，处理器、存储模块和通讯模块。
输入模块的输出端与处理器相连；输入模块的输入端连接有一个就地/远方选择开关，用于控制就地和远方两种充电控制模式的切换；输入模块通过电流采样接口与直流断路器充电装置中充电电流互感器CT相连，用于采集CT的测量电流Iac，通过电压采样接口与直流反馈电压电路相连，用于采集充电反馈电压，通过110V DC开入接口与直流极控系统相连接，用于采集极控充电开入命令；输入模块还包括备用电流模拟量采样接口，用于在上述输入模块的接口出现故障时应急。
输出模块的输入端与处理器相连；输出模块通过可控硅门极信号接口与直流断路器充电装置中可控硅触发极相连接，用于输出触发脉冲命令对可控硅进行控制触发，通过ST光信号与直流极控系统连接，用于输出直流反馈电压电路反馈电压信号，输出模块还包括报警信号输出接口，用于发出无充电命令和充电故障报警信号，此外输出模块设置有状态指示灯信号接口，用于显示直流断路器充电装置的充电状态以及各种信号指示。
存储模块包括参数存储器和充电装置状态报文存储器；参数存储器用于存储系统运行定值，即将直流断路器中特定参数存储于存储模块中，如充电电压上下限， 电压报警值， 充电电流值等， 这些参数的存储使得本系统具有通用性， 能适用于不同的直流断路器；充电装置状态报文存储器用于将运行过程中的故障状态以事件报文的方式存储于存储模块中，以便运行维护。
所述通讯模块包括有线通信接口和/或无线通信接口，有线通信接口包括RS232串口、USB接口和CAN网络接口，系统通过RS232串口实现充电电流、充电电压定值存储，通过USB接口实现充电事件记录查询输出，通过CAN 网络接口实现充电事件远传，无线通信接口可以大大简化现有的接线方式。
一种直流断路器充电装置控制系统的控制方法包括以下步骤：
在步骤1之前控制系统进行初始化自检，初始化自检后开始以下步骤：
步骤1：所述输入模块采集直流断路器充电装置中充电电流互感器CT、直流反馈电压电路以及直流极控系统中的信号，通过所述处理器比对预存在存储模块中的参考极限值，如果超过参考极限值范围，所述处理器通过输出模块送出报警信号，如果未超过参考极限值范围，转步骤2；
步骤2：所述处理器通过就地/远方选择开关的设定，判别是就地充电控制模式或远方充电控制模式，如是就地充电控制模式，并且所述直流反馈电压电路的首次充电反馈电压超过9V，所述处理器将处理器中设置的充电停止标志置“1”，表示电已充满，返回步骤1；如果所述直流反馈电压电路的充电反馈电压在5V以下，则转下一步；如果所述直流反馈电压电路的充电反馈电压在5-9V之间，则保持已有状态；如是远方充电控制模式，所述处理器通过连接的直流极控系统判断充电开入命令是否存在，如是转下一步，如果开入命令不存在，设置有预定的判断时间，只有在超过预定的判断时间还没有接收到充电开入命令时，所述处理器才通过输出模块发出无充电命令报警信号；
步骤3所述处理器将处理器中设置的充电停止标志置“0”，表示正在充电中；
步骤4：所述处理器通过所述充电电流互感器检查交流电压是否过零点，如过零点，则通过输出模块输出触发脉冲命令，否则禁止发送触发命令；
步骤5：所述处理器依据预存在存储模块中的充电电流值，计算可控硅触发角；
步骤6：所述处理器按照计算出的触发角通过输出模块对可控硅控制触发，开始对充电电容充电，当充电时间超过10S，充电反馈电压超过2.5V，或者充电时间不到10S，继续充电，否则所述处理器通过输出模块发出充电故障报警信号。；
步骤7：返回步骤1
远方充电控制模式的工作过程是：就地远方控制开关置“远方”位置，直流断路器充电装置控制系统收到极控命令后通过输出模块对可控硅控制触发，导通220V单相交流电源，变压器输出20KV高压给电容器充电，电容器的充电电压经直流反馈电压电路反馈回直流断路器充电装置控制系统，直流断路器充电装置控制系统将反馈电压信号以ST光信号送至直流极控系统，直流极控系统根据当前直流输电系统传输的直流功率决定电容器需要达到的充电电压，当充电反馈电压达到该值时，直流断路器充电装置控制系统将发可控硅关断命令，待充电反馈电压缓慢降至直流极控系统允许的设定值时，又开始重复上述充电过程，如此循环往复。
就地充电控制模式的工作过程是：就地远方控制开关置“就地”位置，首次充电，电压直接充电至反馈电压9V以上，置充电停止标志为“1”。当电容缓慢放电，充电反馈电压低于5V时又开始充电，直至电容充电反馈电压再次回复到9V，并开始又一轮缓慢放电充电过程，如此反复进行下去。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (4)
1.一种直流断路器充电装置控制系统的控制方法，所述直流断路器充电装置控制系统包括输入模块、输出模块，处理器、存储模块和通讯模块，所述输入模块的输出端与处理器相连，所述输出模块输入端、存储模块和通讯模块均与处理器相连，所述输入模块的输入端分别与所述直流断路器充电装置中充电电流互感器CT、直流反馈电压电路以及直流极控系统相连接；所述输出模块的输出端与所述直流断路器充电装置中可控硅触发极相连接；所述控制系统上还设置有一个就地/远方选择开关，就地/远方选择开关的输出端与所述输入模块的输入端相连接；所述输出模块还通过ST光信号与直流极控系统连接，输出直流反馈电压电路反馈电压信号，所述输出模块还设置有状态指示灯信号接口；所述存储模块包括参数存储器和充电装置状态报文存储器；所述通讯模块包括有线通信接口和/或无线通信接口；所述输入模块还包括备用电流模拟量采样接口，所述输出模块还包括报警信号输出接口；所述有线通信接口包括RS232串口、USB接口和CAN网络接口；所述状态指示灯信号接口连接有多个指示灯，所述指示灯包括电源指示灯、就地/远方选择开关、充电状况指示灯以及各种报警状况指示灯；其特征在于，所述控制方法的具体步骤是：
步骤1：所述输入模块采集直流断路器充电装置中充电电流互感器CT、直流反馈电压电路以及直流极控系统中的信号，通过所述处理器比对预存在存储模块中的参考极限值，如果超过参考极限值范围，所述处理器通过输出模块送出报警信号，如果未超过参考极限值范围，转下一步；
步骤2：所述处理器通过就地/远方选择开关的设定，判别是就地充电控制模式或远方充电控制模式，如是就地充电控制模式，并且所述直流反馈电压电路的首次充电反馈电压超过9V，所述处理器将处理器中设置的充电停止标志置“1”，表示电已充满，返回步骤1；如果所述直流反馈电压电路的充电反馈电压在5V以下，则转下一步；如果所述直流反馈电压电路的充电反馈电压在5-9V之间，则保持已有的充电或停止充电状态；如是远方充电控制模式，所述处理器通过连接的直流极控系统判断充电开入命令是否存在，如是转下一步，否则停止充电，所述处理器通过输出模块发出无充电命令报警信号；
步骤3所述处理器将处理器中设置的充电停止标志置“0”，表示正在充电中；
步骤4：所述处理器通过所述充电电流互感器检查交流电压是否过零点，如过零点，则通过输出模块输出触发脉冲命令，否则禁止发送触发命令；
步骤5：所述处理器依据预存在存储模块中的充电电流值，计算可控硅触发角；
步骤6：所述处理器按照计算出的触发角通过输出模块对可控硅控制触发，开始对所述直流断路器充电装置中充电电容充电；
步骤7：返回步骤1。
2.如权利要求1所述的直流断路器充电装置控制系统的控制方法，其特征在于：所述步骤6中当充电时间超过10S，充电反馈电压超过2.5V，或者充电时间不到10S，继续充电，否则所述处理器通过输出模块发出充电故障报警信号。
3.根据权利要求1所述的直流断路器充电装置控制系统的控制方法，其特征在于：所述步骤2中所述处理器通过连接的直流极控系统判断充电开入命令不存在时，设置有预定的判断时间，只有在超过预定的判断时间还没有接收到充电开入命令时，所述处理器才通过输出模块发出无充电命令报警信号。
4.根据权利要求1所述的直流断路器充电装置控制系统的控制方法，其特征在于：在所述步骤1之前控制系统进行初始化自检。
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