CN108900116B - 一种发电厂电动机的辅助控制装置及控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种发电厂电动机的辅助控制装置，它包括厂用电拓扑分析模块、厂用电运行状态分析模块、决策模块以及执行模块，电动机启停信号接收端分别与厂用电拓扑分析模块以及执行模块的输入端连接，厂用电拓扑分析模块以及厂用电运行状态分析模块的输出端与决策模块的输入端连接，决策模块的输出端与执行模块的输入端连接，执行模块的输出端与电站辅助电动机的控制端连接，电站辅助电动机包括高压辅助电动机以及低压辅助电动机。本发明的目的是要解决现有技术中，在电厂中，在使用互为备用的电动机时，容易出现厂用母线负荷分配严重不平衡，甚至会对厂用电造成严重冲击，危及厂用电的供电安全，甚至可能导致机组发生事故的技术问题。

Description

一种发电厂电动机的辅助控制装置及控制方法
技术领域
本发明属于电动机控制技术领域，具体涉及一种发电厂电动机的辅助控制装置。
背景技术
水电厂油、水、气等辅机系统一般会使用2台或以上的电机，电动机在单独的辅控装置或自动化流程的控制下，自动启停、轮番工作。一般情况下“主用”电动机工作，“备用”电动机停止；当“主用”电动机不能独立完成工作或发生故障时，“备用”电动机启动。为了平衡同一系统中多台电动机的工作时间，辅控系统可以根据电机的运行时间、启动次数，轮换“主用”或“备用”方式；或固定“主用”或“备用”方式、定时轮换。前一种方式自动化程度更高，具有更高的工作效率，目前在大型水电厂中得到广泛的应用。
电动机由厂用电母线供电，同一个辅机系统中互为备用的电动机，其电源来自不同的厂用电母线。由于各辅机系统都是相互独立的，没有考虑各系统在电源方面的关联，当经历长时间运行后，会出现电动机由某几段母线集中供电的情况，造成厂用电母线的负荷分配严重不平衡，此时若电机从负荷较重的母线上自动启动，会对厂用电造成严重冲击，危及厂用电的供电安全，甚至可能导致机组发生事故。
发明内容
本发明的目的是要解决现有技术中，在电厂中，互为备用的电动机在自动启动忽视当前厂用母线负荷不平衡，危及厂用电的供电安全的技术问题。
发明的目的是这样实现的：一种发电厂电动机的辅助控制装置，当电动机采用自动的方式启动时，装置预先对电动机启动进行模拟，并对启动后厂用电的安全裕度进行评估，分析其该次启动是否会破坏厂用电的供电安全，只有在不破坏厂用电的供电安全时，才能启动，否则不启动。
装置包括厂用电拓扑分析模块、厂用电运行状态分析模块、决策模块以及执行模块，电动机启停信号接收端分别与厂用电拓扑分析模块以及执行模块的输入端连接，厂用电拓扑分析模块的输出端分别与厂用电运行状态分析模块和决策模块的输入端相连，厂用电运行状态分析模块的输出端与决策模块的输入端连接，决策模块的输出端与执行模块的输入端连接，执行模块的输出端与电站辅助电动机的控制端连接，电站辅助电动机包括高压辅助电动机以及低压辅助电动机。
上述厂用电拓扑分析模块包括厂用电拓扑分析模块以及厂电动机启动属性分析模块，厂用电拓扑分析模块用于分析厂用电的拓扑结构；厂电动机启动属性分析模块用于分析电动机的启动属性。
上述厂用电运行状态分析模块包括厂用母线的负荷计算模块以及厂用母线的安全裕度计算模块，用于计算厂用母线的负荷以及安全裕度。
在使用时，采用以下步骤：
1)电动机启停信号接收端当接收到电动机自动启停的信号后，发送启停信号给厂用电拓扑分析模块，启动电动机启动的模拟过程；
2)厂用电拓扑分析模块分析电动机启动后厂用电的拓扑结构和电动机的启动属性，然后将拓扑分析的结果和启动属性分别传递给厂用电运行状态分析模块和决策模块；
3)厂用电运行状态分析模块根据厂用电拓扑分析模块的信息计算启动电动机所在的厂用母线负荷和负荷裕度。
4)决策模块综合厂用电拓扑分析模块和厂用电运行状态分析模块的信息，判定是否同意操作，并将意见传递给执行模块；
5)执行模块综合自动启停的信号和决策模块的信号，确定启动或停止电动机。
在步骤2)中，拓扑分析的结果包括两种连通结构，第一种结构为：厂高压变压器——厂用高压母线——高压辅助电动机——厂低压变压器——厂用低压母线——低压辅助电动机；第二种结构为：厂高压变压器——厂用高压母线——高压辅助电动机。电动机的启动属性包括2类：长期启动和短期启动；
在步骤3)中，统计负荷并计算负荷裕度，负荷统计从低压母线开始，首先根据低压母线上工作的电动机数量多少，统计低压母线的负荷大小；再根据低压母线的负荷估算厂低变的损耗，损耗加上低压母线的负荷得到高压母线的厂低变回路的总负荷；高压母线上所有厂低变回路的负荷加上运行的高压辅助电动机负荷，得到高压母线的负荷；
负荷裕度＝启动允许的最大容量-当前的负荷；安全裕度＝(负荷裕度-启动电动机的容量)/自启动允许的最大容量。
若为低压辅助电动机，则计算厂用低压母线、厂用高压母线的负荷和安全裕度；若为高压辅助电动机，则计算厂用高压母线的负荷和安全裕度。
在步骤4)中，保存母线安全的判定规则为：设定负荷裕度的阈值及对应判定标准，至少包括以下3档：阈值1，大于该值不同意启动；阈值2，大于该值，小于阈值1同意短期启动；小于阈值2同意启动；对电动机启动进行决策，决策结果包括：同意启动、同意短期启动、不同意启动；规则如下：决策模块的安全裕度小于阈值2时，同意启动；厂用电拓扑分析模块为长期启动时，当决策模块的安全裕度小于阈值2时，同意启动；厂用电拓扑分析模块为短期启动时，当决策模块的安全裕度大于阈值2，小于阈值1时，同意短期启动；若为低压辅助电动机，评估厂用低压母线、厂用高压母线的安全裕度；若为高压辅助电动机，评估厂用高压母线安全裕度。
在步骤5)中，执行模块综合自动启停的信号和决策模块的信号，采用以下步骤：
1)决策模块为同意启动，综合自动启停信号为启动时，执行启动；
2)决策模块短时启动时，综合自动启停信号为启动时，执行启动，并开始计时；若在计时范围内，综合自动启停信号变为停止，则停止复归；若在计时内，综合自动启停信号没有停止信号，发停止令，对电动机停机，并将计时复归。
3)决策模块为不同意启动，则不启动。
采用上述技术方案，能带来以下技术效果：
1)电动机需要启动时，在正式的启动前，预先模拟电动机的启动过程，并计算电动机启动后厂用电的安全裕度。
2)通过预先的启动模拟，评估该次启动将对厂用电形成的冲击，将评估效果作为电动机启动的必要条件，只有当启动不会破坏厂用电的供电安全时，才允许电动机的启动。
3)装置可灵活地添加到原系统中，与现有的自动化装置配合使用。自动化装置保证原有的自动控制功能可以正常的实施，当自动化装置发出指令启动电动机时，本装置启动对厂用电的安全裕度进行评估，从而有效地提升厂用电运行的安全性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1是本发明中控制装置的结构示意图。
图2是厂用电拓扑结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种发电厂电动机的辅助控制装置，它包括厂用电拓扑分析模块1、厂用电运行状态分析模块2、决策模块3以及执行模块4，电动机启停信号接收端5分别与厂用电拓扑分析模块1以及执行模块4的输入端连接，厂用电拓扑分析模块1输出端与决策模块3和厂用电运行状态分析模块2的输入端相连，厂用电运行状态分析模块2的输出端与决策模块3的输入端连接，决策模块3的输出端与执行模块4的输入端连接，执行模块4的输出端与电站辅助电动机的控制端连接，电站辅助电动机包括高压辅助电动机以及低压辅助电动机。
具体的，厂用电拓扑分析模块1包括厂用电拓扑分析模块8以及厂电动机启动属性分析模块9，厂用电拓扑分析模块8以及厂电动机启动属性分析模块9，用于分析厂用电的拓扑结构和电动机的启动属性。
具体的，厂用电运行状态分析模块2包括厂用母线的负荷计算模块6以及厂用母线的安全裕度计算模块7，用于统计厂用母线的负荷以及计算安全裕度。
在使用时，采用以下步骤：
(1)当电动机启动或停止时，电动机启停信号接收端到电动机自动启停的信号，发送启停信号给厂用电拓扑分析模块1，启动厂用电拓扑分析模块1；
(2)若为电动机停机，则厂用电拓扑分析模块1中的厂用电拓扑分析模块8更新当前的拓扑结构，直接退出。
(3)若为电动机启动，厂用电拓扑分析模块1中的厂电动机启动属性分析模块9按照前述的步骤2)的方法确定电动机的启动属性，并进入步骤(4)；
(4)厂用电拓扑分析模块1中的厂用电拓扑分析模块8形成连通关系；
(5)将步骤(3)中的电动机启动属性传给决策模块3；
(6)将步骤(4)的连通关系传给厂用电运行状态分析模块2；
(7)厂用电运行状态分析模块2中的厂用母线的负荷计算模块6接收步骤(6)的连通关系后，统计母线的负荷；
(8)厂用电运行状态分析模块2中的厂用母线的安全裕度计算模块7根据步骤(7)的结果，计算负荷裕度；
(9)将步骤(8)中得到的负荷裕度传给决策模块3；
(10)决策模块3综合步骤(5)中的电动机启动属性和步骤(8)中的负荷裕度，并综合规则评估母线的安全裕度，确定是否同意启动；
(11)将步骤(10)的评估意见发送至执行模块4；
(13)执行模块4综合步骤(11)的意见和自动启停的信号执行。

Claims (1)

1.一种发电厂电动机的辅助控制装置，其特征在于：它包括厂用电拓扑分析模块（1）、厂用电运行状态分析模块（2）、决策模块（3）以及执行模块（4），电动机启停信号接收端（5）分别与厂用电拓扑分析模块（1）以及执行模块（4）的输入端连接，厂用电拓扑分析模块（1）与厂用电运行状态分析模块（2）以及决策模块（3）的输入端连接，厂用电运行状态分析模块（2）与决策模块（3）的输入端连接，决策模块（3）的输出端与执行模块（4）的输入端连接，执行模块（4）的输出端与电站辅助电动机的控制端连接，电站辅助电动机包括高压辅助电动机以及低压辅助电动机；厂用电拓扑分析模块（1）包括厂用电拓扑分析模块（8）以及厂电动机启动属性分析模块（9），用于分析厂用电的拓扑结构和电动机的启动属性，所述启动属性包括2类：长期启动和短期启动；厂用电运行状态分析模块（2）包括厂用母线的负荷计算模块（6）以及厂用母线的安全裕度计算模块（7），用于计算厂用母线的负荷以及安全裕度；决策模块（3）综合厂用电拓扑分析模块（1）和厂用电运行状态分析模块（2）的信息，判定是否同意操作，并将意见传递给执行模块（4）；执行模块（4）综合自动启停的信号和决策模块（3）的信号，确定启动或停止电动机。
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