CN108667369B - 一种具备励磁控制及调差功能的智能功率柜及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种具备励磁控制及调差功能的智能功率柜及其控制方法，包括功率测量模块、带励磁控制功能的智能功率柜，以及连接智能功率柜与功率测量模块的通信网络。功率测量模块通过电流互感器和/或电压互感器对发电机定子电流和机端电压采样以独立计算发电机有功功率和无功功率，并通过通信网络将当前有功功率、无功功率数据传送给各个智能功率柜，供智能功率柜在脱离励磁调节器进行励磁控制时实现调差功能；功率测量模块采用独立的电源模块供电，励磁调节器或某一功率柜因内部电源模块故障造成柜内失电时不影响功率测量模块正常工作；励磁调节柜退出运行后智能功率柜独立运行时如果仅有2个功率柜正常运行，则在与在线功率柜故障时另一正常的功率柜将采用来自功率测量模块的无功功率作为辅助判据判断自身是否应切换为在线控制设备。

Description

一种具备励磁控制及调差功能的智能功率柜及其控制方法

技术领域

本发明涉及发电机组控制技术，具体说是为带励磁控制功能的智能功率柜增加了调差功能，以及功率柜独立运行时仅剩2台智能功率柜的励磁系统中为非在线智能功率柜增加了在线控制的智能功率柜是否正常的辅助判据。

背景技术

对于励磁系统而言，稳定可靠是最基本也是最重要的要求，所以励磁系统一般都配置了两个全功能控制通道，一个在线控制，另一个通道热备用。这样在线通道故障时备用通道可以立即转为在线控制，保证设备的可靠性。但是如果励磁调节器出现了导致双通道故障的问题，例如电源电路故障，则无法通过多通道冗余技术进行规避。

带励磁控制功能的智能功率柜通过通信网络连接了励磁调节柜的控制通道及智能功率柜的控制模块，在励磁调节柜退出运行时，智能功率柜能够通过对比自身以及其他智能功率柜通信状态的变化判断出所有励磁控制通道均已退出运行，并按照预置优先级选择一个智能功率柜的控制模块转为在线控制，协调所有智能功率柜实现励磁控制。在智能功率柜在线控制时，即使在线控制的智能功率柜出现了故障，其余正常的智能功率柜也能够根据通信状态的变化判断出故障并选择新的在线控制模块，有效提高了励磁系统的冗余度。

发电厂中2台发电机共用一台升压变压器接入电网是很常见的，这种接线形式称为扩大单元接线方式，需要励磁系统根据当前无功功率微调电压给定值，协调2台发电机的无功功率分配。调差计算公式一般为

Ref_C＝Ref+K_Q·Q

其中Ref是不考虑调差功能时的电压给定值，Ref_C是经过调差计算后得到的电压给定值，K_Q是调差系数，Q是当前无功功率。

智能功率柜一般只测量阳极电压、阳极电流，不会测量定子电压、定子电流，也就不能直接计算发电机无功功率。励磁调节柜的励磁控制通道可以计算发电机无功功率并提供给智能功率柜，但是励磁调节器退出运行后智能功率柜也无法获取无功功率，也就不具备调差计算的能力。

另外，智能功率柜在线控制时如果励磁系统仅剩2台智能功率柜，那么非在线控制的智能功率柜与在线控制的智能功率柜通信中断时，无法通过其他智能功率柜的通信状态辅助判断在线控制的智能功率柜是退出运行还是仅仅只是通信中断。在线控制的智能功率柜退出运行时非在线智能功率柜无法转入在线控制，此时励磁系统无法达到最大冗余度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为分布式励磁控制系统中带励磁控制功能的智能功率柜增加调差功能，以及智能功率柜独立运行时仅剩2台智能功率柜的分布式励磁控制系统中为非在线智能功率柜增加了在线控制的智能功率柜是否正常的辅助判据，进一步提高励磁系统的冗余度。

所述带调差功能的智能功率柜，所述带调差功能的智能功率柜包括与通信网络连接的功率测量模块和多个并联连接的智能功率柜；

其中功率测量模块具备独立的电源模块，励磁调节柜或者某一个智能功率柜的电源模块故障造成所在电气柜失电时不影响功率测量模块正常工作；功率测量模块通过通信网络将无功功率数据发送到每一个智能功率柜的控制模块，在智能功率柜的控制模块转为在线控制时根据来自功率测量模块的无功功率数据完成调差计算，实现调差功能。

分布式励磁控制系统中除了励磁调节器的2个控制通道外，智能功率柜的控制模块也具备励磁控制功能。分布式励磁系统的所有控制模块，包括励磁调节柜的2个控制通道和所有智能功率柜的控制模块，均接入同一通信网络，通过“广播”方式将自身状态传送给其他控制模块。在励磁调节柜的2个控制通道均退出运行后智能功率柜的控制模块可以按照预置优先级选择某一智能功率柜的控制模块作为在线控制设备。如果某一非在线智能功率柜与在线控制设备出现通信故障，此非在线智能功率柜能够通过通信网络中其余智能功率柜与在线设备的通信状态判断到底是在线控制设备退出运行还是仅仅只是自身与在线控制设备通信中断。但是如果分布式励磁系统的2个励磁控制通道退出运行，且仅仅剩下2台智能功率柜，则非在线智能功率柜无法获取其余智能功率柜的通信状态作为辅助判据，只能退出运行。这样当在线智能功率柜退出运行时无法转为在线控制设备，没有达到系统所允许的最大冗余度。在加入功率测量模块后，2功率柜励磁系统可以通过以无功功率作为辅助判据判断在线设备的状态。如果作为在线设备的智能功率柜退出运行，则励磁系统输出的励磁电流损失一半，将造成发电机输出的无功功率突然减小，非在线智能功率柜应该立即转为在线控制设备；如果仅仅只是两个智能功率柜之间的通信中断，2个智能功率柜基本维持此前的输出，无功功率不会发生突变，非在线智能功率柜此时无法响应在线控制设备，应该退出运行。

附图说明

图1是集成本发明分布式励磁控制系统结构示意图，

图2是带调差功能的智能功率柜控制结构示意图。

图中：1—功率测量模块，2—第一通信网络(功率测量模块专属通信网络)，3—智能功率柜，4—智能功率柜控制模块，5—第二通信网络(励磁系统通信网络)，6—励磁调节柜，7—励磁控制通道，8—可控硅全控整流桥，9—功率柜信号调制模块，10—功率柜输出电流CT，11—励磁电压PT，12—阳极电压PT，13—阳极电流CT。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：如图1所示，所述带调差功能的智能功率柜3中的控制模块4通过第二通信网络5与励磁调节柜6内的2个励磁控制通道7连接。正常时2个控制通道7中的1个作为在线控制设备进行测量控制，得到的控制角通过第二通信网络5发送到各个智能功率柜控制模块4，智能功率柜控制模块4从功率柜信号调制模块9获取同步信号，按照所获控制角生成可控硅全控整流桥8触发脉冲，实现励磁控制。励磁调节柜4所有控制通道7均退出运行时，智能功率柜控制模块4可以对比自身通信状态及其他智能功率柜通过第二通信网络5输出的通信状态判断高优先级的励磁控制通道均已退出运行，并按照预置优先级选择一个智能功率柜控制模块4作为在线控制设备。自并励励磁系统在2台发电机共用1台升压变压器的运行工况下，在线控制的智能功率柜将以通过阳极电压PT12获取的阳极电压为控制对象，恒阳极电压方式运行，并使用功率测量模块1通过第一通信网络2发送的无功功率数据进行调差计算，实现调差功能。

功率测量模块1采用NSD-PTM功率测量模块。

第一通信网络2采用光纤网络或者以太网。

智能功率柜3采用能事达公司的现有的STR-1200A-RG智能功率柜。

控制模块4采用能事达公司的现有的NSD-ICAM-T控制模块。

第二通信网络5采用以太网。

励磁调节柜6采用能事达公司的现有的IAEC-6000励磁调节柜。

控制模块4采用能事达公司的现有的NSD-ICAM-T控制模块，所述励磁控制通道就是一个CPU模块，与智能功率柜3一致，均为NSD-ICAM-T。

分布式励磁控制系统在智能功率柜独立运行时如果仅剩下2台智能功率柜，则非在线智能功率柜无法获取其余智能功率柜的通信状态作为辅助判据，只能退出运行。这样在在线智能功率柜退出运行时无法转为在线控制设备，没有达到系统所允许的最大冗余度。在加入功率测量模块1后，2功率柜励磁系统可以通过以无功功率作为辅助判据判断在线设备的状态。如果作为在线设备的智能功率柜退出运行，则励磁系统输出的励磁电流损失一半，将造成发电机输出的无功功率突然减小，非在线智能功率柜应该立即转为在线控制设备；如果仅仅只是两个智能功率柜之间的通信中断，2个智能功率柜基本维持此前的输出，无功功率不会发生突变，非在线智能功率柜此时无法响应在线控制设备，应该退出运行。

Claims (2)

1.一种具备励磁控制及调差功能的智能功率柜，其特征在于：

智能功率柜系统包括：与第一通信网络（2）连接的功率测量模块（1）；多个并联连接的智能功率柜（3）；

任意一个智能功率柜（3）均设有独立的控制模块（4），具备独立的励磁控制功能；

智能功率柜（3）中的控制模块（4）通过第二通信网络（5）与励磁调节柜（6）内的2个励磁控制通道（7）连接；

控制模块（4）连接功率柜信号调制模块（9），控制模块（4）从功率柜信号调制模块（9）获取同步信号，按照所获控制角生成可控硅全控整流桥（8）触发脉冲，实现励磁控制；

在励磁调节柜（6）所有励磁控制通道（7）退出运行后能够按照预定规则选择一个智能功率柜作为在线控制通道，通过第二通信网络（5）协调所有智能功率柜实现励磁控制，所述控制模块（4）均通过第一通信网络（2）与功率测量模块（1）建立通信联系，接收功率测量模块提供的有功功率和无功功率数据；

所述智能功率柜（3）转为在线控制通道后，如果励磁系统仅剩余2台智能功率柜，非在线的智能功率柜（3）控制模块（4）在与在线控制的智能功率柜（3）通信中断时可以根据当前无功功率是否发生突变判断在线控制的智能功率柜（3）是退出运行还是仅仅出现通信故障；如果无功功率出现突减，说明在线控制的智能功率柜（3）出现故障退出运行，非在线的智能功率柜（3）应该转为在线控制；如果无功功率没有突变，说明通信网络出现故障，非在线的智能功率柜（3）无法响应在线的智能功率柜（3）的控制，应该退出运行。

2.一种具备励磁控制及调差功能的智能功率柜，其特征在于：

智能功率柜系统包括：与第一通信网络（2）连接的功率测量模块（1）；多个并联连接的智能功率柜（3）；

任意一个智能功率柜（3）均设有独立的控制模块（4），具备独立的励磁控制功能；

智能功率柜（3）中的控制模块（4）通过第二通信网络（5）与励磁调节柜（6）内的2个励磁控制通道（7）连接；

控制模块（4）连接功率柜信号调制模块（9），控制模块（4）从功率柜信号调制模块（9）获取同步信号，按照所获控制角生成可控硅全控整流桥（8）触发脉冲，实现励磁控制；

所述智能功率柜（3）的控制模块（4）在励磁调节柜（6）的励磁控制通道（7）均退出运行之后转为在线控制通道时,可以根据来自功率测量模块（1）的无功功率数据实现调差控制，协调并列运行的2台发电机无功功率分配；

所述智能功率柜（3）转为在线控制通道后，如果励磁系统仅剩余2台智能功率柜，非在线的智能功率柜（3）控制模块（4）在与在线控制的智能功率柜（3）通信中断时可以根据当前无功功率是否发生突变判断在线控制的智能功率柜（3）是退出运行还是仅仅出现通信故障；如果无功功率出现突减，说明在线控制的智能功率柜（3）出现故障退出运行，非在线的智能功率柜（3）应该转为在线控制；如果无功功率没有突变，说明通信网络出现故障，非在线的智能功率柜（3）无法响应在线的智能功率柜（3）的控制，应该退出运行。