CN108628195A - 一种大型调相机一键启停架构及其控制方法 - Google Patents

一种大型调相机一键启停架构及其控制方法 Download PDF

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陈俊
牛洪海
卢海松
李兵
王哲蓓
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    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers

Abstract

本发明公开了一种用于大型调相机一键启停架构及其控制方法，提供实现调相机按照设计的先后顺序、规定的时间和各控制子系统的运行情况，通过的条件和逻辑判断自动启停工艺过程中的相关设备(除盐水系统、润滑油系统、内冷水系统、外冷水系统、SFC、励磁及同期装置)，自动地完成调相机的启停。一键启停(APS)系统优势在于可以大幅减轻运行人员的工作强度，规范机组启停操作标准程序，避免人为操作中的各种不稳定因素，提高机组运行的安全可靠性。

Description

一种大型调相机一键启停架构及其控制方法
技术领域
本发明涉及调相机的热工自动控制领域技术，主要涉及一种调相机的一键启停控制架构及其控制方法。
背景技术
为了增强特高压交直流系统的稳定性，满足直流大规模功率输送要求，须配置大容量的动态无功补偿设备。同步调相机作为无功补偿设备的一种，可为电网的无功电压调节提供有效的技术手段，为高比例直流受电的局部电网提供有效的动态无功支撑，提高电网的动态电压稳定裕度；提高直流站的短路比，增强直流站接入的交流系统，减小交流电网故障时直流换相失败的范围和概率，从而简化特高直流送受端电网间的运行制约关系。
一键启停控制系统APS(automatic plant start-up and shutdown system)作为提高自动化水平行之有效的方法，受到越来越多的关注和重视，是热工自动化技术的发展方向之一。一键启停控制系统功能强大，其优势在于提高机组启停的正确性、规范性，大幅减轻运行人员的工作强度。同时，一键启停控制系统可增强设备运行的安全性，缩短机组启停时间，降低机组启停过程损耗，整体上提升机组的自动化水平。
APS技术在国内火电机组已有成功案例，海门电厂2×1000MW超超临界燃煤机组在商业运行过程投运了APS的全部功能，为国内的APS技术发展起到了推动和示范作用。由于大型调相机(300MVar)在国内首次应用，为了提高大型调相机机组运行启停的正确性、规范性，减轻运行人员的工作强度，需要结合大型调相机的特点，进行完善的APS设计以保障调相机一键启停控制系统顺利投运。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种大型调相机一键启停控制架构及其控制方法，以提高调相机机组运行启停的正确性、规范性，减轻运行人员的工作强度。
为了达成上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种大型调相机一键启停控制架构，所述调相机包括调相机本体、润滑油系统、内冷水系统、外冷水系统、除盐水系统、SFC系统、励磁系统及同期装置；所述一键启停控制架构采用金字塔分级控制结构，由上至下分别为机组控制级、功能组控制级、功能子组控制级和设备驱动级；其中：所述机组控制级是整个一键启停的控制中枢，向各功能组发出指令，并协调各子系统的控制，有序完成整个机组的自启停；
所述功能组控制级包括：润滑油系统、内冷水系统、外冷水系统、除盐水系统、SFC系统、励磁系统及同期装置；
所述功能子组控制级包括：润滑油泵子系统、顶轴油泵子系统、定子冷却水泵子系统、转子冷却水泵子系统、盘车子系统、循环水泵子系统、叠滤-超滤系统子系统、反渗透系统子系统、EDI子系统、纯水输送子系统；
所述设备驱动级包括：电动机、阀门、电磁阀、断路器。
本发明相应提出了一种大型调相机一键启停控制架构的控制方法，启机过程设计三个断点，调相机启动准备断点、调相机升速并网断点及调相机升无功负荷断点；停机过程设计两个断点，调相机降无功负荷解列断点、调相机停运断点。
上述控制方法中，调相机升速并网断点过程中，若调相机在设定转速1惰转至设定转速2过程中，同期并网失败，由人工确认后，调相机在任何转速状态，再次启动调相机升速并网断点程序，由SFC拖动调相机进行快速再启动；其中，设定转速1大于额定转速，设定转速2小于额定转速。
上述控制方法中，所述设定转速1的取值为：额定转速104％～106％；设定转速2的取值为：额定转速95％～97％。优选为设定转速1的取值为：额定转速105％；设定转速2的取值为：额定转速97％。
上述控制方法中，所述启动准备断点包括：除盐水系统准备就绪、内冷水系统准备就绪、外冷水系统准备就绪、润滑油系统准备就绪、SFC系统准备就绪、励磁系统准备就绪、同期装置准备就绪。
上述控制方法中，所述调相机升速并网断点具体步骤为：
步骤1、接收调相机启动命令；
步骤2、启动顶轴交流油泵，若调相机转速>设定转速11，直接跳至步骤3；
步骤3、分中性点隔离刀闸、合机端启动隔离刀闸；
步骤4、给SFC发选择令；
步骤5、给励磁发选择令；
步骤6、投入启动励磁；
步骤7、投入SFC；
步骤8、SFC拖动调相机，转速>设定转速12，停止顶轴油泵；
步骤9、调相机转速>设定转速1，停止SFC，停止启动励磁；
步骤10、分机端启动隔离刀闸、合中性点隔离刀闸；
步骤11、励磁远方投励，投入主励磁建压成功，且机端电压>设定电压；
步骤12、遥控启同期装置，并网开关合闸；
步骤3～12任一步骤启动失败，给SFC发紧急停机令，励磁远方逆变，退出主励磁，并报启动失败报警；在人工确认后，调相机在任何转速状态，再次启动调相机升速并网断点程序，由SFC拖动调相机进行快速再启动。
上述控制方法中，所述调相机升无功负荷断点，调整无功负荷由操作员人工输入或接收AVC子站的无功负荷指令。
上述控制方法中，所述调相机降无功负荷解列断点的具体步骤为：
步骤A1、接收调相机停机命令；
步骤A2、降调相机无功负荷，目标值设定为0MVar；
步骤A3、分闸并网开关；
步骤A4、励磁远方逆变；
步骤A5、DCS分灭磁开关；
步骤A6、转速<设定转速21，启动顶轴交流油泵；
步骤A7、转速<设定转速22，停机完成；
步骤A2～A7任一步骤失败，报停机失败报警。
上述控制方法中，所述调相机停运断点包括，内冷水系统停运、润滑油系统停运、外冷水系统停运、除盐水系统停运。
本发明的有益效果为：采用本说明的一键启停控制方法后，可以大大提高机组运行的安全性和稳定性，大幅减轻运行人员的工作强度。
附图说明
图1是一键启停控制系统的层次结构图；
图2是一键启停控制系统的调相机升速并网断点程序框图；
图3是一键启停控制系统的调相机降无功负荷解列断点程序框图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
本发明提供一种大型调相机一键启停控制架构，所述调相机包括调相机本体、润滑油系统、内冷水系统、外冷水系统、除盐水系统、SFC系统、励磁系统及同期装置；所述一键启停控制架构采用金字塔分级控制结构，由上至下分别为机组控制级、功能组控制级、功能子组控制级和设备驱动级；其中：所述机组控制级是整个一键启停的控制中枢，向各功能组发出指令，并协调各子系统的控制，有序完成整个机组的自启停；
所述功能组控制级包括：润滑油系统、内冷水系统、外冷水系统、除盐水系统、SFC系统、励磁系统及同期装置；
所述功能子组控制级包括：润滑油泵子系统、顶轴油泵子系统、定子冷却水泵子系统、转子冷却水泵子系统、盘车子系统、循环水泵子系统、叠滤-超滤系统子系统、反渗透系统子系统、EDI子系统、纯水输送子系统；
所述设备驱动级包括：电动机、阀门、电磁阀、断路器。
图1所示为一键启停控制系统的层次结构图，为金字塔分级控制结构，该系统包括机组控制级、功能组控制级、功能子组控制级和设备驱动级。
本发明提供的一种大型调相机一键启停控制方法，启机过程设计三个断点，调相机启动准备断点、调相机升速并网断点及调相机升无功负荷断点；停机过程设计两个断点，调相机降无功负荷解列断点、调相机停运断点。
启动准备断点包括：除盐水系统准备就绪、内冷水系统准备就绪、外冷水系统准备就绪、润滑油系统准备就绪、SFC系统准备就绪、励磁系统准备就绪、同期装置准备就绪。
调相机升速并网断点结合图2，其步骤为：
步骤1、接收调相机启动命令
步骤2、启动顶轴交流油泵，若调相机转速>600rpm，直接跳至步骤3
步骤3、分中性点隔离刀闸、合机端启动隔离刀闸
步骤4、给SFC发选择令
步骤5、给励磁发选择令
步骤6、投入启动励磁
步骤7、投入SFC
步骤8、SFC拖动调相机，转速>620rpm，停止顶轴油泵
步骤9、调相机转速>3150rpm，停止SFC，停止启动励磁
步骤10、分机端启动隔离刀闸、合中性点隔离刀闸
步骤11、励磁远方投励，投入主励磁建压成功，且机端电压>19kV
步骤12、遥控启同期装置，并网开关合闸
步骤3～12任一步骤启动失败，给SFC发紧急停机令，励磁远方逆变，退出主励磁，并报启动失败报警。在人工确认后，调相机在任何转速状态，再次启动调相机升速并网断点程序，由SFC拖动调相机进行快速再启动。
调相机升速并网断点过程中，若调相机在设定转速1惰转至设定转速2过程中，同期并网失败，由人工确认后，调相机在任何转速状态，再次启动调相机升速并网断点程序，由SFC拖动调相机进行快速再启动；其中，设定转速1大于额定转速，设定转速2小于额定转速。
设定转速1的取值为：额定转速104％～106％；设定转速2的取值为：额定转速95％～97％。本实施例中，设定转速1的取值为：额定转速105％；设定转速2的取值为：额定转速97％。
调相机升无功负荷断点，调整无功负荷可由操作员人工输入或接收AVC子站的无功负荷指令。
调相机降无功负荷解列断点结合图3，其步骤为：
步骤A1、接收调相机停机命令
步骤A2、降调相机无功负荷，目标值设定为0MVar
步骤A3、分闸并网开关
步骤A4、励磁远方逆变
步骤A5、DCS分灭磁开关
步骤A6、转速<600rpm，启动顶轴交流油泵
步骤A7、转速<30rpm，停机完成
步骤A2～A7任一步骤失败，报停机失败报警。
调相机停运断点包括，内冷水系统停运、润滑油系统停运、外冷水系统停运、除盐水系统停运。
大型同步调相机的一键启停控制是一个综合性很强的复杂的顺序控制系统，通过合理而有效的设备控制程序的阶段和步骤，以及对危及机组安全的反向判据的连续监控，使机组的启停程序综合考虑了安全性和经济性。APS一键启停控制系统本身就是一个大顺控，大顺控中包含各子顺控。各顺控判据采用条理化判据，一次判据、二次判据、反向判据、指令时间、允许时间、等待时间及判据的有效区，都是APS方法中考虑的因素。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (9)

1.一种大型调相机一键启停控制架构，所述调相机包括调相机本体、润滑油系统、内冷水系统、外冷水系统、除盐水系统、SFC系统、励磁系统及同期装置；其特征在于：所述一键启停控制架构采用金字塔分级控制结构，由上至下分别为机组控制级、功能组控制级、功能子组控制级和设备驱动级；其中：所述机组控制级是整个一键启停的控制中枢，向各功能组发出指令，并协调各子系统的控制，有序完成整个机组的自启停；
所述功能组控制级包括：润滑油系统、内冷水系统、外冷水系统、除盐水系统、SFC系统、励磁系统及同期装置；
所述功能子组控制级包括：润滑油泵子系统、顶轴油泵子系统、定子冷却水泵子系统、转子冷却水泵子系统、盘车子系统、循环水泵子系统、叠滤-超滤系统子系统、反渗透系统子系统、EDI子系统、纯水输送子系统；
所述设备驱动级包括：电动机、阀门、电磁阀、断路器。
2.如权利要求1所述的一种大型调相机一键启停控制架构的控制方法，其特征在于：启机过程设计三个断点，调相机启动准备断点、调相机升速并网断点及调相机升无功负荷断点；停机过程设计两个断点，调相机降无功负荷解列断点、调相机停运断点。
3.如权利要求2所述的一种大型调相机一键启停控制方法，其特征在于：调相机升速并网断点过程中，若调相机在设定转速1惰转至设定转速2过程中，同期并网失败，由人工确认后，调相机在任何转速状态，再次启动调相机升速并网断点程序，由SFC拖动调相机进行快速再启动；其中，设定转速1大于额定转速，设定转速2小于额定转速。
4.如权利要求3所述的一种大型调相机一键启停控制方法，其特征在于：所述设定转速1的取值为：额定转速104％～106％；设定转速2的取值为：额定转速95％～97％。
5.如权利要求2所述的一种大型调相机一键启停控制方法，其特征在于：所述启动准备断点包括：除盐水系统准备就绪、内冷水系统准备就绪、外冷水系统准备就绪、润滑油系统准备就绪、SFC系统准备就绪、励磁系统准备就绪、同期装置准备就绪。
6.如权利要求2所述的一种大型调相机一键启停控制方法，其特征在于：
所述调相机升速并网断点具体步骤为：
步骤1、接收调相机启动命令；
步骤2、启动顶轴交流油泵，若调相机转速>设定转速11，直接跳至步骤3；
步骤3、分中性点隔离刀闸、合机端启动隔离刀闸；
步骤4、给SFC发选择令；
步骤5、给励磁发选择令；
步骤6、投入启动励磁；
步骤7、投入SFC；
步骤8、SFC拖动调相机，转速>设定转速12，停止顶轴油泵；
步骤9、调相机转速>设定转速1，停止SFC，停止启动励磁；
步骤10、分机端启动隔离刀闸、合中性点隔离刀闸；
步骤11、励磁远方投励，投入主励磁建压成功，且机端电压>设定电压；
步骤12、遥控启同期装置，并网开关合闸；
步骤3～12任一步骤启动失败，给SFC发紧急停机令，励磁远方逆变，退出主励磁，并报启动失败报警；在人工确认后，调相机在任何转速状态，再次启动调相机升速并网断点程序，由SFC拖动调相机进行快速再启动。
7.如权利要求2所述的一种大型调相机一键启停控制方法，其特征在于：所述调相机升无功负荷断点，调整无功负荷由操作员人工输入或接收AVC子站的无功负荷指令。
8.如权利要求2所述的一种大型调相机一键启停控制方法，其特征在于：
所述调相机降无功负荷解列断点的具体步骤为：
步骤A1、接收调相机停机命令；
步骤A2、降调相机无功负荷，目标值设定为0Mvar；
步骤A3、分闸并网开关；
步骤A4、励磁远方逆变；
步骤A5、DCS分灭磁开关；
步骤A6、转速<设定转速21，启动顶轴交流油泵；
步骤A7、转速<设定转速22，停机完成；
步骤A2～A7任一步骤失败，报停机失败报警。
9.如权利要求2所述的一种大型调相机一键启停控制方法，其特征在于：所述调相机停运断点包括，内冷水系统停运、润滑油系统停运、外冷水系统停运、除盐水系统停运。
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