CN104767425B - 一种电厂应急直流油泵启动器的双机并联装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电厂应急直流油泵软启动器的双机并联装置及其控制方法。该双机并联装置包括远方指令模块、主启动器U1、备用启动器U2和逻辑控制模块；主启动器U1的主电路和备用启动器U2的主电路并联连接；主启动器U1为BUCK变换式直流油泵软启动器，主启动器U1设置有“停机状态”触点KM1、开机指令接口和关机指令接口；备用启动器U2为电阻式直流油泵启动器；既能有效消除直流油泵启动时的电流冲击，大幅减低对直流油泵自身、供电直流屏和其它用电设备的影响和损害，又具有较强的抗过载能力。

Description

一种电厂应急直流油泵启动器的双机并联装置及其控制方法

技术领域：

本发明涉及一种电厂应急直流油泵软启动器的双机并联装置及其控制方法，属于继电保护的技术领域。

背景技术：

为缓冲直流油泵启动电流，电厂应急直流油泵(电机)启动时，需在启动回路串入大功率电阻，待直流电机正常启动后再将其切除。这种电阻式直流电机软启动器的特点是结构简单，抗过载能力强，但机械开关寿命短，存在粘连问题，电机启动时冲击电流大，易对直流油泵本身、供电直流屏及其它用电设备造成严重冲击。

近几年随电力电子技术的发展，出现了一种基于直流电压斩波技术的BUCK变换式直流电机软启动器。以这种方式启动时，BUCK电路的电力电子开关的占空比会不断由小变大，相应的其输出电压会由零线性增加到额定电压，从而在真正意义上实现了直流油泵的平滑软启动，可基本消除直流油泵启动时的电流冲击，并因此大幅减低对直流电机自身、供电直流屏和其它用电设备的影响和损害。但是由于电力电子元件先天脆弱性，该类设备抗过载能力有限，在极端条件下容易出现开路或短路故障。

发明内容：

针对现有技术的不足，本发明提供一种电厂应急直流油泵软启动器的双机并联装置。该装置，兼顾两种直流油泵启动器的优点，既能有效消除直流油泵启动时的电流冲击，大幅减低对直流油泵、供电直流屏和其它用电设备的影响和损害，又具有较强的抗过载能力。

本发明还提供一种上述电厂应急直流油泵软启动器的双机并联装置的控制方法。

本发明的技术方案如下：

一种电厂应急直流油泵启动器的双机并联装置，包括远方指令模块、主启动器U1、备用启动器U2和逻辑控制模块；主启动器U1的主电路和备用启动器U2的主电路并联连接；主启动器U1为BUCK变换式直流油泵软启动器，主启动器U1设置有“停机状态”触点KM1、开机指令接口和关机指令接口；备用启动器U2为电阻式直流油泵启动器，备用启动器U2设置有“关机指令状态”触点KM2、开机指令接口和关机指令接口；所述远方指令模块设置有开机指令触点S1和关机指令触点S2；所述开机指令触点S1、关机指令触点S2、“停机状态”触点KM1、“关机指令状态”触点KM2分别与逻辑控制模块连接。

开机指令触点S1、关机指令触点S2、“停机状态”触点KM1、“关机指令状态”触点KM2分别与逻辑控制模块连接，共同生成主启动器U1、备用启动器U2的开机指令和关机指令控制逻辑；所述远方指令模块的开机指令触点S1吸合代表远方开机指令开始，释放断开代表此指令结束；关机指令触点S2吸合代表远方关机指令开始，释放断开代表此指令结束。

220V直流屏供电经直流油泵启动器给直流油泵供电，正常情况下通过BUCK变换式直流油泵软启动器供电，从而保证直流油泵真正平滑启停，达到实质性提升直流屏和直流油泵可靠性、稳定性的目的，并延长其使用寿命，降低其维护成本；当BUCK变换式直流油泵软启动器出现故障时，则退而求其次，自动启动备用电阻式直流油泵启动器，确保故障条件下直流油泵仍可正常启动。电阻式直流油泵启动器虽有启动电流大、机械触点易粘连且寿命有限的问题，但抗过载能力强，更适合在极限条件下应急启动直流油泵。

根据本发明优选的，所述逻辑控制模块设置有通用继电器K1、通用继电器K2和时间继电器K3；通用继电器K1控制常开触点K1-1和常开触点K1-2；通用继电器K2控制常开触点K2-1和常开触点K2-2；时间继电器K3控制常开触点K3-1和延时常开触点K3-2；主启动器U1的开机指令接口和关机指令接口分别与常开触点K1-2和常开触点K2-1连接；延时常开触点K3-2和“停机状态”触点KM1串联后接入备用启动器U2的开机指令接口，常开触点K2-2与备用启动器U2的关机指令接口连接；延时常开触点K3-2的动作特点：时间继电器K3掉电即断开，时间继电器K3加电并经设定时间延时后闭合；

所述通用继电器K1的控制线圈与开机指令触点S1串联后接入220V直流电源；当远方指令模块发出开机指令，开机指令触点S1吸合，通用继电器K1控制线圈通电，随之常开触点K1-1、常开触点K1-2吸合；当远方开机指令结束，开机指令触点S1断开，常开触点K1-1、常开触点K1-2断开。

所述通用继电器K2的控制线圈与关机指令触点S2串联后接入220V直流电源；当远方指令模块发出关机指令，关机指令触点S2吸合，通用继电器K2控制线圈通电，常开触点K2-1、常开触点K2-2吸合；当远方关机指令结束，关机指令触点S2断开，常开触点K2-1、常开触点K2-2断开。

所述时间继电器K3的控制线圈与“关机指令状态”触点KM2及常开触点K1-1、常开触点K3-1的并联串联后接入220V直流电源。当远方开机指令开始，常开触点K1-1吸合，时间继电器K3的控制线圈通电，常开触点K3-1吸合，常开触点K3-2在经设定时间延时后吸合；当远方开机指令结束，常开触点K3-1的吸合导致时间继电器K3控制线圈保持通电---远方开机指令被锁定在时间继电器K3(常开触点K3-1、常开触点K3-2维持吸合状态)。

“停机状态”触点KM1是常闭触点；主启动器U1的开机指令接口与常开触点K1-2对接，主启动器U1的关机指令接口与常开触点K2-1对接。“停机状态”触点KM1反映的是主启动器U1的开关状态。

“关机指令状态”触点KM2是常闭触点；备用启动器U2的关机指令接口与常开触点K2-2对接；备用启动器U2的开机指令接口与延时常开触点K3-2、“停机状态”触点KM1的串联对接。“关机指令状态”触点KM2反映的是备用启动器U2的远方或当地关机指令的状态。

如果主启动器U1处于正常关机状态，当远方开机指令发生时，常开触点K1-2吸合，主启动器U1直接进入开机过程，“停机状态”触点KM1随之断开，备用启动器U2无法启动；如果主启动器U1处于故障关机状态，当远方开机指令发生时，主启动器U1无法启动，“停机状态”触点KM1保持闭合状态，备用启动器U2在延时常开触点K3-2驱动下经设定时间延时后进入启动过程；如果主启动器U1正常启动后或启动过程中发生故障，“停机状态”触点KM1随之闭合，备用启动器U2随之在延时常开触点K3-2驱动下进入开机过程。

当远方关机指令发生时，常开触点K2-1、常开触点K2-2吸合，无论主启动器U1还是备用启动器U2处于开机状态，都进入关机过程；在关机指令有效期间，“关机指令状态”触点KM2始终断开，导致时间继电器K3的控制线圈断电，常开触点K3-1、延时常开触点K3-2释放断开——被锁定在时间继电器K3的远方开机指令结束；当关机指令结束后，“关机指令状态”触点KM2恢复闭合，为下一次远方开机指令做好准备。

根据本发明进一步优选的，所述延时常开触点K3-2的设定时间是1秒-32秒。

根据本发明优选的，所述主启动器U1设置有熔丝F1。当BUCK变换式直流油泵软启动器发生内部短路故障时，熔丝可快速熔断，以防故障扩散直流屏直流断路器过流跳闸。

一种电厂应急直流油泵启动器的双机并联装置的控制方法，包括步骤如下：

1.开机过程：

A、远方指令模块发出开机指令，开机指令触点S1闭合；

B、通用继电器K1的控制线圈加电，常开触点K1-1与常开触点K1-2闭合；时间继电器K3控制线圈加电，常开触点K3-1闭合导致时间继电器K3控制线圈持续通电，而延时常开触点K3-2经设定时间延时后闭合；

C、若主启动器U1处于正常关机状态，常开触点K1-2的闭合导致主启动器U1立刻进入开机过程，“停机状态”触点KM1随之断开，保证在延时常开触点K3-2吸合前阻断备用启动器U2进入启动过程；若主启动器U1处于故障状态，主启动器U1无法启动，“停机状态”触点KM1保持闭合状态，经过设定时间延时后延时常开触点K3-2吸合，备用启动器U2随之进入开机过程；

2.关机过程：

D、远方指令模块发出关机指令，关机指令触点S2闭合；

E、通用继电器K2的控制线圈加电，K2-1与K2-2闭合；

F、如果主启动器U1处于开机状态，K2-1的闭合导致主启动器U1进入关机过程；此时如果主启动器U1故障，备用启动器U2处于开机状态，K2-2的闭合导致备用启动器U2进入关机过程；

H、关机指令触点S2闭合期间“关机指令状态”触点KM2断开，导致时间继电器K3控制线圈失电，常开触点K3-1、延时常开触点K3-2断开，整个关机过程结束；

3.主启动器U1运行过程中出现故障时备用启动器U2应急启动过程：

I、若在远方开机指令结束后主启动器U1突然出现故障，则主启动器U1自动关闭，“停机状态”触点KM1立即闭合，此时常开触点K3-2处于吸合状态或者准备吸合状态，备用启动器U2随之进入开机过程；

J、如果主启动器U1出现内部短路无法自主关机，主启动器U1的熔丝F1熔断，“停机状态”触点KM1随之闭合，备用启动器U2随之进入开机过程。

本发明的优势在于：

1、本发明所述电厂应急直流油泵启动器的双机并联装置，通过将主启动器和备用启动器并联连接，兼顾两种直流油泵启动器的优点，既能有效消除直流油泵启动时的电流冲击，大幅减低对直流电机自身、供电直流屏和其它用电设备的影响和损害，又具有较强的抗过载能力；

2、本发明所述电厂应急直流油泵启动器的双机并联装置的逻辑控制模块结构简单，布局合理，安全高效。

附图说明：

图1为传统直流油泵启动器的主电路图；

图2为本发明所述电厂应急直流油泵启动器的双机并联装置的主电路图；

图3为本发明所述电厂应急直流油泵启动器的双机并联装置的控制逻辑框图；

图4为本发明所述主启动器处于正常关机状态时的系统启停时序图；

图5为本发明所述主启动器处于故障关机状态时的系统启停时序图；

图6为本发明所述主启动器开机后出现故障时的系统启停时序图。

具体实施方式：

下面结合实施例和说明书附图对本发明做详细的说明，但不限于此。

实施例1、

如图1-3所示。

一种电厂应急直流油泵启动器的双机并联装置，包括远方指令模块、主启动器U1、备用启动器U2和逻辑控制模块；主启动器U1的主电路和备用启动器U2的主电路并联连接；主启动器U1为BUCK变换式直流油泵软启动器，主启动器U1设置有“停机状态”触点KM1、开机指令接口和关机指令接口；备用启动器U2为电阻式直流油泵启动器，备用启动器U2设置有“关机指令状态”触点KM2、开机指令接口和关机指令接口；所述远方指令模块设置有开机指令触点S1和关机指令触点S2；所述开机指令触点S1、关机指令触点S2、“停机状态”触点KM1、“关机指令状态”触点KM2分别与逻辑控制模块连接。

开机指令触点S1、关机指令触点S2、“停机状态”触点KM1、“关机指令状态”触点KM2分别与逻辑控制模块连接，共同生成主启动器U1、备用启动器U2的开机指令和关机指令控制逻辑；所述远方指令模块的开机指令触点S1吸合代表远方开机指令开始，释放断开代表此指令结束；关机指令触点S2吸合代表远方关机指令开始，释放断开代表此指令结束。

220V直流屏供电经直流油泵启动器给直流油泵供电，正常情况下通过BUCK变换式直流油泵软启动器供电，从而保证直流油泵真正平滑启停，达到实质性提升直流屏和直流油泵可靠性、稳定性的目的，并延长其使用寿命，降低其维护成本；当BUCK变换式直流油泵软启动器出现故障时，则退而求其次，自动启动备用电阻式直流油泵启动器，确保故障条件下直流油泵仍可正常启动。电阻式直流油泵启动器虽有启动电流大、机械触点易粘连且寿命有限的问题，但抗过载能力强，更适合在极限条件下应急启动直流油泵。

所述逻辑控制模块设置有通用继电器K1、通用继电器K2和时间继电器K3；通用继电器K1控制常开触点K1-1和常开触点K1-2；通用继电器K2控制常开触点K2-1和常开触点K2-2；时间继电器K3控制常开触点K3-1和延时常开触点K3-2，延时常开触点K3-2的设定时间是6s；主启动器U1的开机指令接口和关机指令接口分别与常开触点K1-2和常开触点K2-1连接；延时常开触点K3-2和“停机状态”触点KM1串联后接入备用启动器U2的开机指令接口，而常开触点K2-2与备用启动器U2的关机指令接口连接。延时常开触点K3-2的动作特点：时间继电器K3掉电即断开，时间继电器K3加电后经6秒延时闭合；

所述通用继电器K1的控制线圈与开机指令触点S1串联后接入220V直流电源；当远方指令模块发出开机指令，开机指令触点S1吸合，通用继电器K1控制线圈通电，随之常开触点K1-1、常开触点K1-2吸合；当远方开机指令结束，开机指令触点S1断开，常开触点K1-1、常开触点K1-2断开。

所述通用继电器K2的控制线圈与关机指令触点S2串联后接入220V直流电源；当远方指令模块发出关机指令，关机指令触点S2吸合，通用继电器K2控制线圈通电，常开触点K2-1、常开触点K2-2吸合；当远方关机指令结束，关机指令触点S2断开，常开触点K2-1、常开触点K2-2断开。

所述时间继电器K3的控制线圈与“关机指令状态”触点KM2及常开触点K1-1、常开触点K3-1的并联串联后接入220V直流电源。当远方开机指令开始，常开触点K1-1吸合，时间继电器K3的控制线圈通电，常开触点K3-1随之吸合，常开触点K3-2延时6秒后吸合；当远方开机指令结束，常开触点K3-1的吸合导致时间继电器K3控制线圈保持通电---远方开机指令被锁定在时间继电器K3(常开触点K3-1、常开触点K3-2维持吸合状态)。

“停机状态”触点KM1是常闭触点；主启动器U1的开机指令接口与常开触点K1-2对接，主启动器U1的关机指令接口与常开触点K2-1对接。“停机状态”触点KM1反映的是主启动器U1的开关状态。

“关机指令状态”触点KM2是常闭触点；备用启动器U2的关机指令接口与常开触点K2-2对接；备用启动器U2的开机指令接口与延时常开触点K3-2、“停机状态”触点KM1的串联对接。“关机指令状态”触点KM2反映的是备用启动器U2的远方或当地关机指令的状态。

实施例2、

如实施例1所述的电厂应急直流油泵启动器的双机并联装置，区别在于：所述主启动器U1设置有熔丝F1。当BUCK变换式直流油泵软启动器发生内部短路故障时，熔丝可快速熔断，以防故障扩散直流屏直流断路器过流跳闸。

实施例3、

如实施例2所述的电厂应急直流油泵启动器的双机并联装置，区别在于：时间继电器K3控制线圈加电并经4秒延时后常开触点K3-2闭合。

实施例4、

如图1-6所示。

一种利用实施例1-2所述的电厂应急直流油泵启动器的双机并联装置进行的控制方法，包括步骤如下：

1.开机过程：

A、远方指令模块发出开机指令，开机指令触点S1闭合；

B、通用继电器K1的控制线圈加电，常开触点K1-1与常开触点K1-2闭合；时间继电器K3控制线圈加电，常开触点K3-1闭合导致时间继电器K3控制线圈持续通电，而延时常开触点K3-2经6s延时后闭合；

C、若主启动器U1处于正常关机状态，常开触点K1-2的闭合导致主启动器U1立刻进入开机过程，“停机状态”触点KM1随之断开，保证延时常开触点K3-2(经6秒延时)吸合前阻断备用启动器U2进入启动过程；若主启动器U1处于故障状态，主启动器U1无法启动，“停机状态”触点KM1保持闭合状态，如前所述经过6s延时常开触点K3-2吸合，备用启动器U2随之进入开机过程：

2.关机过程：

D、远方指令模块发出关机指令，关机指令触点S2闭合；

E、通用继电器K2的控制线圈加电，K2-1与K2-2闭合；

F、如果主启动器U1处于开机状态，K2-1的闭合导致主启动器U1进入关机过程；此时如果主启动器U1故障，备用启动器U2处于开机状态，K2-2的闭合导致备用启动器U2进入关机过程；

H、关机指令触点S2闭合期间“关机指令状态”触点KM2断开，导致时间继电器K3控制线圈掉电，常开触点K3-1、延时常开触点K3-2断开，整个关机过程结束；

3.主启动器U1运行过程中出现故障时备用启动器U2应急启动过程：

I、若在远方开机指令结束后主启动器U1突然出现故障，则主启动器U1自动关闭，“停机状态”触点KM1立即闭合，此时常开触点K3-2处于吸合状态，备用启动器U2随之进入开机过程；

J、如果主启动器U1出现内部短路无法自主关机，主启动器U1的熔丝F1熔断，“停机状态”触点KM1随之闭合，备用启动器U2随之进入开机过程。

实施例5、

如实施例4所述的一种电厂应急直流油泵启动器的双机并联装置的控制方法，区别在于：U1运行过程中出现故障时U2应急启动过程，步骤I中，常开触点K3-2处于准备吸合状态。

Claims (4)

1.一种电厂应急直流油泵启动器的双机并联装置，其特征在于：包括远方指令模块、主启动器U1、备用启动器U2和逻辑控制模块；主启动器U1的主电路和备用启动器U2的主电路并联连接；主启动器U1为BUCK变换式直流油泵软启动器，主启动器U1 设置有“停机状态”触点KM1、开机指令接口和关机指令接口；备用启动器U2为电阻式直流油泵启动器，备用启动器U2设置有“关机指令状态”触点KM2、开机指令接口和关机指令接口；所述远方指令模块设置有开机指令触点S1和关机指令触点S2；所述开机指令触点S1、关机指令触点S2、“停机状态”触点KM1、“关机指令状态”触点KM2分别与逻辑控制模块连接；所述逻辑控制模块设置有通用继电器K1、通用继电器K2和时间继电器K3；通用继电器K1控制常开触点K1-1和常开触点K1-2；通用继电器K2控制常开触点K2-1和常开触点K2-2；时间继电器K3控制常开触点K3-1和延时常开触点K3-2；主启动器U1的开机指令接口和关机指令接口分别与常开触点K1-2和常开触点K2-1连接；延时常开触点K3-2和“停机状态”触点KM1串联后接入备用启动器U2的开机指令接口，而常开触点K2-2与备用启动器U2的关机指令接口连接；

所述通用继电器K1的控制线圈与开机指令触点S1串联后接入220V直流电源；

所述通用继电器K2的控制线圈与关机指令触点S2串联后接入220V直流电源；

常开触点K1-1、常开触点K3-1并联后依次与时间继电器K3的控制线圈、“关机指令状态”触点KM2串联后接入220V直流电源；

“停机状态”触点KM1是常闭触点；主启动器U1的开机指令接口与常开触点K1-2对接，主启动器U1的关机指令接口与常开触点K2-1对接；

“关机指令状态”触点KM2是常闭触点；备用启动器U2的关机指令接口与常开触点K2-2对接；备用启动器U2的开机指令接口与延时常开触点K3-2、“停机状态”触点KM1的串联对接。

2.根据权利要求1所述的电厂应急直流油泵启动器的双机并联装置，其特征在于：所述主启动器U1设置有熔丝F1。

3.根据权利要求1所述的电厂应急直流油泵启动器的双机并联装置，其特征在于：所述延时常开触点K3-2的设定时间是1秒到32秒。

4.一种利用权利要求1-3任意一项所述的电厂应急直流油泵启动器的双机并联装置进行应急直流油泵控制的方法，包括步骤如下：

1）．开机过程：

A、远方指令模块发出开机指令，开机指令触点S1闭合；

B、通用继电器K1的控制线圈加电，常开触点K1-1与常开触点K1-2闭合；时间继电器K3控制线圈加电，常开触点K3-1闭合导致时间继电器K3控制线圈持续通电，而延时常开触点K3-2经设定时间延时后闭合；

C、若主启动器U1处于正常关机状态，常开触点K1-2的闭合导致主启动器U1立刻进入开机过程，“停机状态”触点KM1随之断开，保证在延时常开触点K3-2吸合前阻断备用启动器U2进入启动过程；若主启动器U1处于故障状态，主启动器U1无法启动，“停机状态”触点KM1保持闭合状态，如前所述经设定时间延时后延时常开触点K3-2吸合，备用启动器U2随之进入开机过程；

2）．关机过程：

D、远方指令模块发出关机指令，关机指令触点S2闭合；

E、通用继电器K2的控制线圈加电，K2-1与K2-2闭合；

F、如果主启动器U1处于开机状态，K2-1的闭合导致主启动器U1进入关机过程；此时如果主启动器U1故障，备用启动器U2处于开机状态，K2-2的闭合导致备用启动器U2进入关机过程；

H、关机指令触点S2闭合期间“关机指令状态”触点KM2断开，导致时间继电器K3控制线圈掉电，常开触点K3-1、延时常开触点K3-2断开，整个关机过程结束；

3）．主启动器U1运行过程中出现故障时备用启动器U2应急启动过程：

I、若在远方开机指令结束后主启动器U1突然出现故障，则主启动器U1自动关闭，“停机状态”触点KM1立即闭合，此时延时常开触点K3-2处于吸合状态或者准备吸合状态，备用启动器U2随之进入开机过程；

J、如果主启动器U1出现内部短路无法自主关机，主启动器U1的熔丝F1熔断，“停机状态”触点KM1随之闭合，备用启动器U2随之进入开机过程。