CN103248214A - 大型功率整流柜脉冲远程传输装置 - Google Patents

Abstract

所述中大型、巨型发电机组励磁系统功率整流柜脉冲远程传输装置分为脉冲发送、接收两个功能模块，发送部件安装于控制柜，接收部分安装于功率整流柜。由于本装置专门针对控制柜、整流柜距离远的特点，一方面在发、收模件中增设多级光电隔离，避免外部电磁干扰信号直接以电联系的方式侵扰控制柜及整流柜触发部分，另一方面摒弃以电压差信号为传输机理的传统方式，改为以电流差信号为机理的传输方式，极大屏蔽了沿线干扰的可能，接收部件特设的共模信号陷波器有效阻隔了远程线路可能存在的共模干扰。多管齐下，完善解决中大型、巨型发电机组脉冲远程传输存在的受干扰风险。

Description

大型功率整流柜脉冲远程传输装置

技术领域

本发明涉及中大型、巨型发电机组励磁系统，特别涉及励磁系统控制柜与整流柜分场所布置、脉冲传输易受干扰、导致发电机组安全性降低的场合。 

背景技术

在发电机励磁系统中，功率整流柜将交流电源转换为直流电源，为发电机励磁绕组提供励磁电流，是励磁系统的出力部件，是励磁的根本，励磁系整流柜的可靠性直接关系到机组的安全运行。近年，随着中大型机组单机容量由300MW、600MW、1000MW级别逐步提升，励磁容量逐步增大，励磁系统整流柜输出电压电流指标日益提高。由于中大型、巨型机组容量在电力系统中扮演举足轻重的角色，其安全性直接关乎整个电力系统的安全，自然，关乎机组安全的励磁系统、尤其是励磁系统的功率整流柜的可靠性更是不容丝毫忽视。在影响到整流柜可靠性的诸因素中，晶闸管触发脉冲环节的可靠性是重中之重。触发脉冲担负按序触发晶闸管的工作，是功率整流单元以弱电控制强电的重要部分，在实际工作中，最易受到电磁干扰，致其误触发晶闸管，造成发电机组误强励停机等恶性后果。究其易受干扰的原因主要来自两个方面：一方面在于功率整流柜自身，由于功率整流柜为高电压大电流开关模式，晶闸管在轮流通断过程中势必会产生高频过电压尖峰，其本身就是一个电磁污染源，脉冲触发环节身处高污染环境中，易受电磁干扰；另一方面很重要的原因，在很多应用场合，特别是中大型、巨机机组发电厂为了便于集中监控，励磁系统的控制柜与功率整流柜需分开放置，控制柜布置于环境相对较好的电厂主控室，以便于运行人员对控制设备集中监控管理。而整流柜高噪声、高灰尘，不便于布置于主控室，一般安置于环境相对较差的励磁小室，这就带来新的脉冲远程传输问题。励磁工作者所周知，脉冲控制信号由调节柜发出、整流柜晶闸管接收，调节柜所发信号为低电平信号，传输给整流柜，会造成电平能量损失，可能导致可控硅不触发，由于传输线路长，大大增加了遭受电磁干扰致晶闸管误触发的几率，对发电机组的安全运行带来极大隐患。分析上述脉冲易受电磁干扰的两方面主要因素，一为设备自身问题，属内因，一般制造厂家均能结合自身设备特点、通过各种手段加以屏蔽改善；而第二方面远程传输的问题属外因，要结合中大型、巨型机组发电厂现地设备多、电磁环境复杂的实际情况制定对策，常规技术手段很难彻底杜决脉冲受电磁干扰的风险，业界对此也积极采取了多种措施，但仍屡有中大型、巨型机组整流柜遭受干扰误触发而致停机的报道，效果差强人意。为确保发电机组正常运行，确保电力安全，迫切需要一种切实可行的方案措施解决这一技术难题。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种适用于中大型、巨型机组的励磁系统功率整流柜脉冲远程传输装置，以解决分场所布置的控制柜与功率整流柜之间脉冲远程传输易受干扰、提高励磁系统可靠性、确保电力安全的目的。 

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：所述中大型、巨型发电机组励磁系统功率整流柜脉冲远程传输装置分为脉冲发送、接收两个功能模块，发送部件安装于控制柜，接收部分安装于功率整流柜。发送部分将控制CPU计算出的脉冲标量信息隔离、放大、整形、调制为高频脉冲列，经与整流柜阳极电压同步的阀控门后，以高频电流环方式传输至远地安装的功率整流柜。接收部件接收到高频电流信号，进行隔离、共模信号陷波器、放大、整形后，经脉冲变压器传输标准肪冲信号至晶闸管控制极，按序触发晶闸管。由于本方案专门针对控制柜、整流柜距离远的特点，一方面在发、收模件中增设多级光电隔离，避免外部电磁干扰信号直接以电联系的方式侵扰控制柜及整流柜触发部分，另一方面摒弃以电压差信号为传输机理的传统方式，改为以电流差信号为机理的传输方式，极大屏蔽了沿线干扰的可能，接收部件特设的共模信号陷波器有效阻隔了远程线路可能存在的共模干扰。多管齐下，完善解决中大型、巨型发电机组脉冲远程传输存在的受干扰风险。 

本发明提供的适用于中大型、巨型机组的励磁系统脉冲远程传输装置(以下简称本装置)，采用了多项信号处理与电力电子变流的前沿技术，实施方案简洁可靠，主要具有以下特点： 

1.安全传输距离远，可达3km，传输范围完全满足所有中大型、巨型发电厂主控楼与励磁室间距要求； 

2.电磁抗干扰能力优于国际EMC标准，静电放电抗扰度不低于III级，射频电磁场辐射抗扰度不低于III级，电快速瞬变脉冲群抗扰不低于III级； 

3.装置采用多级光电隔环节，保证与一次主回路绝缘电压等级不低于10kV； 

4.以电流差信号方式传输脉冲信号，屏蔽沿线电磁干扰； 

5.共模信号陷波器的设置，有效阻隔了远程线路可能存在的共模干扰，提高脉冲可靠性； 

6.脉冲基本形式为调制高频脉冲列，振荡频率高达12KHZ，加快晶闸管导通速度； 

7.接线简洁，发送、接收模件间仅用普通电缆插接，试验检修方便，现场适应性好；

8.适用范围广，可方便拓展至与相控整流相关的其它行业。 

附图说明

图1是本发明发送模件的电气原理示意图。 

图2是本发明接收模件的电气原理示意图。 

图3是本发明的现场应用接线示意图。 

具体实施方式

本脉冲远程传输装置分为脉冲发送、接收两个功能模块，发送模件安装于控制柜，接收模件安装于功率整流柜。发送模件电气原理示意图见附图1，接收模件电气原理示意图见附图2。 

见图1：控制柜根据发电机组实测端电压的大小与给定电压比较计算，得出需要的整流柜触发肪冲角度标量信号，此脉冲标量信号送至脉冲发送模件。由于标量信号直接来自控制柜低电平回路，抗干扰能力差，为了杜决脉冲传输线路高压信号直接传导至低电平回路，发送模件输入端采取第一级光电隔离器，将低电平回路与传输回路隔离。隔离的脉冲标量信号为与触发角度成正比的直流信号，经放大、整形环节，提升电平功率，将直流信号整形为有效的宽脉冲信号。宽肪冲信号不适宜作为最终的触发脉冲，高频振荡电路与调制电路将宽脉冲信号调制为12KHZ的脉冲列，脉冲列总持续时间与宽脉冲相等。阀控门在所需角度时刻开放，使宽脉冲列通过，并形成双脉冲信号，以保证双脉冲列起始时刻与阳极正弦电压同步，做到有序触发。由于CPU计算的标量信号经过隔离、整型、调制等多个环节，有可能产生相位偏移，造成控制误差，相位校正单元微调双脉冲列前沿时刻，保证控制准确度。双脉冲列信号经电流环调制，转换为与对脉冲角度对应的电流差信号进行传输，由于线路干扰基本上共模干扰，不会在线路上形成差模电压，所以不会造成对脉冲的干扰。 

接收模件原理见附图2：调制的电流差信号经过第二级光电隔离器隔离，进一步提高电压绝缘等级。进过隔离的电流差信号进入电流检测环节，解调出实际电流值，由于电流差信号经过远距离传输，有可能遭受共模信号干扰，共模陷波器再次对电流信号进行滤波，以彻底滤除共模杂散信号。放大整形电路将电流信号复原为电压信号，经过功率放大，再次整形，相位复核后，驱动脉冲变压器，产生无杂波的高频脉冲列，按序驱动对应晶闸管。 

本装置最核心技术措施在于将调制双脉冲列信号转换为电流差方式传输，接收模件按电流差方式接收后进行检波复原，并特意增设共模陷波器，针对性的消除共模干扰信号，大大提升了脉冲传输距离。 

本装置现场接线简单，见附图3。接口J1为一般DB9通迅接插头，励磁控制柜计算的6相脉冲标量信号经J1输入发送模件；接口J2为12针普通接插件，经过调制的6路高频电流差信号由此对接，传输至功率整流柜，联接电缆为普通电缆，现场要求低。接收模件接口J1为12针普通接插件，来自发送模件的电流信号由此输入接收模件进行处理；J2为12针普通接插件，输出6路有效的高频脉冲列至整流柜晶闸管控制极。 

Claims (4)

1.一种适用于中大型、巨型机组的励磁系统功率整流柜脉冲远程传输装置，其特征是装置分为两个模件，一为发送模件，一为接收模件，发送模件安装于励磁系统控制柜，接收模件安装于励磁系统功率整流柜，发送模件与接收模件之间通过普通12芯电缆联接，传输整流柜晶闸管触发脉冲。

2.根据权利要求1所述的适用于中大型、巨型机组的励磁系统功率整流柜脉冲远程传输装置，其特征是发送模件将脉冲信号转换为电流信号，以电流差的形式远距离传输至功率整流柜的接收模件，接收模件再将电流信号复原为脉冲信号，不以传统的电压差方式传输，减少传输线路受干扰几率。

3.根据权利要求2所述的适用于中大型、巨型机组的励磁系统功率整流柜脉冲远程传输装置，其特征是在接收模件中特设共模陷波器，彻底滤除传输线路可能遭受的共模信号侵扰，极大提高传输距离。

4.根据权利要求3所述的适用于中大型、巨型机组的励磁系统功率整流柜脉冲远程传输装置，其特征是将控制柜计算的脉冲标量信号调制为特定高频率的脉冲列信号进行传输。

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