CN108646161A - 一种励磁装置可控硅导通监测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种励磁装置可控硅导通监测装置及方法，该装置包括并联于励磁功率柜的每个可控硅VT1两侧的电阻分压板，所述电阻分压板用于采集可控硅VT1阳极和阴极间的电压U。电阻分压板连接交流电压变送器，电阻分压板将电压信号UR1送至交流电压变送器。交流电压变送器连接励磁调节器，交流电压变送器用于将电阻分压板1电压UR1转化为励磁调节器兼容的标准电压信号U1。交流电压变送器输出的交流电压信号U1送至励磁调节器，励磁调节器用于根据电阻分压板的电压比例系数、变送器变比，将交流电压信号U1还原为可控硅VT1阳极和阴极间的电压U。本发明通过采集可控硅两侧实时电压，该电压与可控硅管压降电压进行比较，来判断可控硅是否正常导通。
Description
技术领域
本发明一种励磁装置可控硅导通监测装置及方法，涉及励磁功率柜监测技术领域。
背景技术
励磁功率柜在正常整流时，如说明书附图的图1中的三相桥式全控整流电路的六个可控硅轮流触发导通，同一时刻均需两个可控硅同时处于导通状态，导通顺序为VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6。如果单个可控硅未正常导通，则增加了其余可控硅的负担，如不及时停止运行就会产生连锁反应，直到并联可控硅全部烧毁为止。同时，单个可控硅故障，其输出转子电压波形会发生畸变，引起转子电流畸变，从而导致发电机机端电压异常。
表1三相桥式全控整流电路可控硅导通顺序
目前可控硅整流桥壁导通监测，主要是在阳极侧加装CT，检测桥壁阳极电流从而判断可控硅的导通状态。如果CT故障将造成错误判断，导致功率柜误退出运行。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种励磁装置可控硅导通监测装置及方法，通过采集可控硅两侧实时电压，该电压与可控硅管压降电压进行比较，来判断可控硅是否正常导通。
本发明采取的技术方案为：
一种励磁装置可控硅导通监测装置，该装置包括并联于励磁功率柜的每个可控硅VT1两侧的电阻分压板，所述电阻分压板用于采集可控硅VT1阳极和阴极间的电压U；
电阻分压板连接交流电压变送器，电阻分压板将电压信号UR1送至交流电压变送器；
交流电压变送器连接励磁调节器，交流电压变送器用于将电阻分压板1电压UR1转化为励磁调节器兼容的标准电压信号U1；
交流电压变送器输出的交流电压信号U1送至励磁调节器，励磁调节器用于根据电阻分压板的电压比例系数、变送器变比，将交流电压信号U1还原为可控硅VT1阳极和阴极间的电压U。
所述电阻分压板包括电阻R1、电阻R2，电阻R1一端连接可控硅VT1阴极，电阻R1另一端连接电阻R2一端，电阻R2另一端连接可控硅VT1阳极。
所述交流电压变送器采用UGE100型交流电压变送器、或者BREMER型交流电压变送器。所述励磁调节器采用西门子SES530型励磁调节器。
本发明一种励磁装置可控硅导通监测装置及方法，技术效果如下：
1、本发明提供的励磁功率柜可控硅导通监视方法不需要加装功率柜桥壁监视CT，减少了故障率。
2、目前采用CT检测电流后通过电流监视装置判断可控硅状态，电流监视装置的抗电磁干扰的性能不是很好，可能有误动现象，且由于CT电流随转子电流变化，变化区间较大，目前仅在单柜电流大于一定值后才起作用，后期维护中无法检测装置功能是否正常。
3、目前CT安装于可控硅进线侧，不便于维护且无法进行检测。
4、通过可控硅导通压降法进行监测导通状态更直接、准确。
5、可以判断并联运行的5个功率柜可控硅正向特性是否一致，避免管压降小的可控硅分担电流大造成烧毁。
附图说明
图1为三相桥式全控整流电路图。
图2为单向可控硅(晶闸管)的伏安特性图。
图3为可控硅导通性监测及故障判断流程图(以VT1为例)。
图4为本发明的可控硅导通监测装置示意图。
具体实施方式
一种励磁装置可控硅导通监测装置，该装置包括并联于励磁功率柜的每个可控硅VT1两侧的电阻分压板，所述电阻分压板用于采集可控硅VT1阳极和阴极间的电压U；
电阻分压板连接交流电压变送器，电阻分压板将电压信号UR1送至交流电压变送器；
交流电压变送器连接励磁调节器，交流电压变送器用于将电阻分压板1电压UR1转化为励磁调节器兼容的标准电压信号U1；
交流电压变送器输出的交流电压信号U1送至励磁调节器，励磁调节器用于根据电阻分压板的电压比例系数、变送器变比，将交流电压信号U1还原为可控硅VT1阳极和阴极间的电压U。
所述电阻分压板包括电阻R1、电阻R2，电阻R1一端连接可控硅VT1阴极，电阻R1另一端连接电阻R2一端，电阻R2另一端连接可控硅VT1阳极。
电阻R1、电阻R2阻值大小分别为R1:82kΩ，R2：820kΩ。
所述交流电压变送器2采用UGE100型交流电压变送器、或者BREMER型交流电压变送器。所述励磁调节器3采用西门子SES530型励磁调节器。
一种励磁装置可控硅导通监测方法，通过采集可控硅两侧实时电压，该电压与可控硅管压降电压进行比较，来判断可控硅是否正常导通。
可控硅正常工作时的特性如下：
(1)、当可控硅承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，可控硅都不会导通。
(2)、当可控硅承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下可控硅才能导通。
(3)、可控硅一旦导通，门极就失去控制作用，不论门极触发电流是否还存在，可控硅都保持导通。
(4)、若要使已导通的可控硅关断，只能利用外加电压和外电路的作用使流过可控硅的电流降到接近于零的某一数值以下。
本发明利用可控硅的正向导通伏安特性，来确定可控硅的工作状态。励磁装置可控硅导通监测装置示意图如图4所示，本发明由硬件电路设计和软件程序逻辑判断两部分构成：
硬件数据采集部分：电阻分压板，并联于励磁功率柜的每个可控硅两侧，采集可控硅阳极和阴极间的电压U，并通过分压电阻板将电压信号UR1送至交流电压变送器；
数据传输及转换部分：交流电压/电压变送器，将电阻分压板电压UR1转化为励磁调节器兼容的标准电压信号U1；
数据比较判断部分：变送器输出的交流电压信号U1送至励磁调节器，调节器根据电阻分压板电压比例系数、变送器变比将U1还原为可控硅阳极和阴极间的电压U。U与可控硅本身固定的管压降Vf比较后，确定可控硅是否处于导通状态；
励磁控制部分：根据可控硅的导通周期，结合功率柜的阳极电压、可控硅触发脉冲等信息，确定励磁该功率柜是否运行正常，增加励磁系统数据库报警事件等相关内容，通过软件编程，实现励磁报警并退出该功率柜。
工作原理：
单向可控硅的伏安特性则如图2所示。位于第Ⅰ象限的是正向特性，位于第Ⅲ象限的是反向特性。从特性曲线上可以看出它分五个区，即反向击穿区、反向阻断区、正向阻断区、负阻区和正向导通区。大多数情况下，可控硅的应用电路均工作在正向阻断、正向导通、反向阻断三个区域。可控硅A、K极间所加的反向电压不能大于反向峰值电压，否则有可能使其烧毁。
根据可控硅导通后的特性，导通后可控硅两端电压为管压降Vf。假设励磁调节器采集到的可控硅阳极和阴极间的实时电压值为U，当U＞Vf时，可控硅正向阻断关闭；0＜U≤Vf时，且持续时长超过5毫秒，可控硅正向导通；当U＜0时，可控硅反向阻断。
励磁功率柜(N+1柜并联运行)属于三相桥式全控整流电路，在正常整流时，六个可控硅按照VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6轮流循环触发导通，触发脉冲相位依次差60°；共阴极组VT1、VT3、VT5的触发脉冲依次差120°；共阳极组VT2、VT4、VT6的触发脉冲也依次差120°；同一相的上下两个桥臂，即VT1和VT4、VT3和VT6、VT5和VT2，脉冲相差180°。
表2三相桥式全控整流电路可控硅阳极、阴极间电压
| 时段 | Ⅰ | Ⅱ | Ⅲ | Ⅳ | Ⅴ | Ⅵ |
| 共阴极组中导通的可控硅 | VT1 | VT1 | VT3 | VT3 | VT5 | VT5 |
| 共阴极组中导通的可控硅 | VT6 | VT2 | VT2 | VT4 | VT4 | VT6 |
| 整流输出电压ud | ua-ub＝uab | ua-uc＝uac | ub-uc＝ubc | ub-ua＝uba | uc-ua＝uca | uc-ub＝ucb |
| VT1阳极、阴极间电压UVT1 | UVT1＝VF1 | UVT1＝VF1 | UVT1＝uab-VF3 | UVT1＝uab-VF3 | UVT1＝uac-VF5 | UVT1＝uac-VF5 |
| VT2阳极、阴极间电压UVT2 | UVT2＝ubc+VF6 | UVT2＝VF2 | UVT2＝VF2 | UVT2＝uac+VF4 | UVT2＝uac+VF4 | UVT2＝ubc+VF6 |
| VT3阳极、阴极间电压UVT3 | UVT3＝uba-VF1 | UVT3＝uba-VF1 | UVT3＝VF3 | UVT3＝VF3 | UVT3＝ubc-VF5 | UVT3＝ubc-VF5 |
| VT4阳极、阴极间电压UVT4 | UVT4＝uba+VF6 | UVT4＝uca+VF2 | UVT4＝uca+VF2 | UVT4＝VF4 | UVT4＝VF4 | UVT4＝uba+VF6 |
| VT5阳极、阴极间电压UVT5 | UVT5＝uca-VF1 | UVT5＝uca-VF1 | UVT5＝ucb-VF3 | UVT5＝ucb-VF3 | UVT5＝VF5 | UVT5＝VF5 |
| VT6阳极、阴极间电压UVT6 | UVT6＝VF6 | UVT6＝ucb+VF2 | UVT6＝ucb+VF2 | UVT6＝uca+VF4 | UVT6＝uca+VF4 | UVT6＝VF6 |
注：
①：UVT1-UVT6，即可控硅阳极和阴极间的实时电压值为U。
②:VF1-VF6，即可控硅正常导通后可控硅两端电压为管压降Vf，该值远小于励磁阳极电压值。
自并励励磁系统功率柜电源取自发电机机端，电源频率为50Hz，一个周期内，单个可控硅导通时长为1/3周期(6.667毫秒)，关闭时长为2/3周期(13.333毫秒)。可控硅导通时段两端电压为管压降Vf，其它时段可控硅处于正向阻断或反向阻断区域。图3以VT1为例，在励磁程序中循环监测可控硅的导通性，若导通性正常，进入下一轮监测，若可控硅导通异常，励磁报警并退出异常可控硅所在的功率柜。
Claims (8)
1.一种励磁装置可控硅导通监测装置，其特征在于:该装置包括并联于励磁功率柜的每个可控硅VT1两侧的电阻分压板(1)，所述电阻分压板(1)用于采集可控硅VT1阳极和阴极间的电压U；
电阻分压板(1)连接交流电压变送器(2)，电阻分压板(1)将电压信号UR1送至交流电压变送器(2)；
交流电压变送器(2)连接励磁调节器(3)，交流电压变送器(2)用于将电阻分压板(1)电压UR1转化为励磁调节器(3)兼容的标准电压信号U1；
交流电压变送器(2)输出的交流电压信号U1送至励磁调节器(3)，励磁调节器(3)用于根据电阻分压板(1)的电压比例系数、变送器变比，将交流电压信号U1还原为可控硅VT1阳极和阴极间的电压U。
2.根据权利要求1所述一种励磁装置可控硅导通监测装置，其特征在于:所述电阻分压板(1)包括电阻R1、电阻R2，电阻R1一端连接可控硅VT1阴极，电阻R1另一端连接电阻R2一端，电阻R2另一端连接可控硅VT1阳极。
3.根据权利要求1所述一种励磁装置可控硅导通监测装置，其特征在于:所述交流电压变送器(2)采用UGE100型交流电压变送器、或者BREMER型交流电压变送器。
4.根据权利要求1所述一种励磁装置可控硅导通监测装置，其特征在于:所述励磁调节器(3)采用西门子SES530型励磁调节器。
5.一种励磁装置可控硅导通监测方法，其特征在于：
硬件数据采集部分：电阻分压板(1)，并联于励磁功率柜的每个可控硅VT1两侧，采集可控硅VT1阳极和阴极间的电压U，并通过电阻分压板(1)将电压信号UR1送至交流电压变送器2；
数据传输及转换部分：交流电压变送器(2)，将电阻分压板(1)电压UR1转化为励磁调节器(3)兼容的标准电压信号U1；
数据比较判断部分：交流电压变送器(2)输出的交流电压信号U1送至励磁调节器(3)，励磁调节器(3)根据电阻分压板(1)电压比例系数、变送器变比，将交流电压信号U1还原为可控硅VT1阳极和阴极间的电压U，电压U与可控硅VT1本身固定的管压降Vf比较后，确定可控硅VT1是否处于导通状态；
励磁控制部分：根据可控硅VT1的导通周期，结合功率柜的阳极电压、可控硅VT1触发脉冲信息，确定励磁该功率柜是否运行正常，增加励磁系统数据库报警事件内容，通过软件编程，实现励磁报警并退出该功率柜。
6.根据权利要求5所述一种励磁装置可控硅导通监测方法，其特征在于：
根据可控硅VT1导通后的特性，导通后可控硅VT1两端电压为管压降Vf，假设励磁调节器(3)采集到的可控硅VT1阳极和阴极间的实时电压值为U，当U＞Vf时，可控硅VT1正向阻断关闭；0＜U≤Vf时，且持续时长超过5毫秒，可控硅VT1正向导通；当U＜0时，可控硅VT1反向阻断。
7.一种励磁装置可控硅导通监测方法，其特征在于：
自并励励磁系统功率柜电源取自发电机机端，电源频率为50Hz，一个周期内，单个可控硅导通时长为1/3周期，关闭时长为2/3周期，可控硅导通时段两端电压为管压降Vf，其它时段可控硅处于正向阻断或反向阻断区域；以VT1为例，在励磁程序中循环监测可控硅的导通性，若导通性正常，进入下一轮监测，若可控硅导通异常，励磁报警并退出异常可控硅所在的功率柜。
8.一种励磁装置可控硅导通监测方法，其特征在于：通过采集可控硅两侧实时电压，该电压与可控硅管压降电压进行比较，来判断可控硅是否正常导通。
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