CN111224591A - 一种网络化励磁系统数字自动调整均流系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种网络化励磁系统数字自动调整均流系统，包括发电机、调节装置、数字自调均流装置、整流装置、灭磁装置和励磁变压器，所述发电机输出端连接有发电机电流互感器和发电机电压互感器，所述发电机电流互感器和所述发电机电压互感器分别连接至所述调节装置输入端；所述调节装置输出端通过光纤与所述数字自调均流装置输入端连接，所述数字自调均流装置输出端与所述整流装置连接，所述整流装置通过所述励磁变压器连接至所述发电机输出端，所述整流装置通过所述灭磁装置连接至所述发电机；所述励磁变压器与所述整流装置之间还连接有励磁电流互感器，所述励磁电流互感器连接至所述调节装置输入端；具有相应快、抗干扰、智能均流等优点。

Description

一种网络化励磁系统数字自动调整均流系统及方法

技术领域

本发明属于电力系统技术领域，具体涉及一种网络化励磁系统数字自动调整均流系统及方法。

背景技术

随着电力系统的持续发展，装机容量较小的的水力发电、火力发电逐渐被取消或者拆除，取而带之的是机组容量更大、更加环保、更加节能的大型水力发电、火力发电以及核电。对于励磁系统的稳定性、可靠性、智能化要求更高，其中就包括可控硅整流装置。例如，三峡右岸700MW发电机组，额定励磁电流为3298A，设计时按照2倍强励设计也就是要达到6596A，三峡右岸每台发电机组有4面可控硅整流屏，正常运行时每面屏需要带824.5A的负荷，设计时每面屏至少要满足1649A的负荷容量。理论上，正常运行时，每个可控硅整流装置的所带负荷输出电流应该都是相同的，但是实际上因为输入阳极电压不均衡、连接整流装置之间的母排(铜排)内阻不同、每个整流装置晶闸管管压降不一致等诸多因素的影响，会造成每个整流装置所带的负荷不相同，负荷偏差小暂时不会对系统运行产生大的影响，但是偏差大的话直接会影响可控硅的寿命，造成可控硅快速老化，最终容易产生安全事故。

目前在解决均流问题上除了在可控硅的选择上尽量保证每个可控硅管压降尽量一致，并且根据可控硅的管压降进行合理的排序，在铜排连接上尽量保证连接可靠来减小内阻，也出现了数字均流技术，但是也仅限于手动数字均流，也就是在调试阶段利用数字电路手动调整不同整流装置的移相角度来达到每个整流装置的输出电流保持一致，或者通过硬件来进行手动调制以及在可控硅回路中串入电抗器来抑制电流不平衡等手段。这几种调制方式可以在短期内让每个整流装置的均流系数尽量保持一致。但是因为随着可控硅特性的变化以及其他外部原因会造成后期的不均流现象发生，又需要专业人员进行重新调整。况且在可控硅回路中串入电抗器不仅增加了制造成本，而且还会影响设备结构设计。

另外，当前普遍的控制方式是发电机励磁调节器作为控制装置，通过电缆发出控制脉冲来控制整流装置的触发角度，但是如果励磁调节装置和整流装置安装的距离比较远，这样对于脉冲输出和电缆的屏蔽要求，以及安装方式要求都比较高。

为了解决上述问题，提出一种网络化励磁系统数字自动调整均流系统及方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种网络化励磁系统数字自动调整均流系统及方法，以解决现有的电流系统中，输入阳极电压不均衡、连接整流装置之间的母排(铜排)内阻不同、每个整流装置晶闸管管压降不一致等诸多因素的影响，会造成每个整流装置所带的负荷不相同，负荷偏差小暂时不会对系统运行产生大的影响，但是偏差大的话直接会影响可控硅的寿命，造成可控硅快速老化，最终容易产生安全事故的问题。

本发明提供了如下的技术方案：

一种网络化励磁系统数字自动调整均流系统，包括发电机、调节装置、数字自调均流装置、整流装置、灭磁装置和励磁变压器，所述发电机输出端连接有发电机电流互感器和发电机电压互感器，所述发电机电流互感器和所述发电机电压互感器分别连接至所述调节装置输入端；所述调节装置输出端通过光纤与所述数字自调均流装置输入端连接，所述数字自调均流装置输出端与所述整流装置连接，所述整流装置通过所述励磁变压器连接至所述发电机输出端，所述整流装置通过所述灭磁装置连接至所述发电机；所述励磁变压器与所述整流装置之间还连接有励磁电流互感器，所述励磁电流互感器连接至所述调节装置输入端。

进一步的，所述调节装置包括结构相同用于主用和备用的主套调节装置和从套调节装置。

进一步的，所述整流装置包括直流回路、交流回路和逆变回路，所述逆变回路包括三组并联的逆变支路，每组所述逆变支路两端分别设有可控硅和熔断器，每组所述逆变支路中部分别连接所述交流回路，所以交流回路通过所述交流开关连接至所述发电机；所述直流回路上串联有整流电流传感器，所述直流回路上并联有整流电压传感器。

进一步的，所述数字自调均流装置包括网络接口模块、信号采集电路、励磁同步电路、主板模块、移相电路和PWM脉冲输出电路，所述网络接口模块通过光纤与所述调节装置连接，所述信号采样电路连接所述整流电流传感器和所述整流电压传感器，所述网络接口模块和所述信号采集电路分别连接至所述主板模块的输入端，所述主板模块的输出端和所述励磁同步电路分别连接至所述移相电路，所述移相电路连接至所述PWM脉冲输出电路。

进一步的，所述数字自调均流装置和所述整流装置一一对应，且分别设有四组。

一种网络化励磁系统数字自动调整均流方法，包括以下步骤：

S1、调节装置通过发电机电流互感器、发电机电压互感器和励磁电流互感器获取发电机端电压、发电机端电流和发电机端总励磁电流ΣIL，并根据电压给定值计算出可控硅控制角α；

S2、信号采集电路通过励磁电流互感器和励磁电压互感器获取整流装置的整流桥电路、整流桥电压、开关位置及故障信号，并回传至调节装置；

S3、主板模块接收可控硅控制角α、发电机端总励磁电流ΣIL、正常运行整流装置数量n；

S4、数字自调整均流装置经过计算ΣIL/n获得本组整流桥需要输出电流IL，并且与实际输出电流IL1比较，得到差值电流ΔIL；

S5、设定δil为允许误差电流定值，

若ΔIL＞(0±δil)，则增加触发补偿角度Δα，IL1逐步减小，直到ΔIL＝(0±δil)满足平衡条件，补偿角度Δα停止变化，当前可控硅控制角为Δα+α，并且保存数据；

若ΔIL＜(0±δil)，则减小触发补偿角度Δα，IL1逐步增大，直到ΔIL＝(0±δil)满足平衡条件，补偿角度Δα停止变化，当前可控硅控制角为Δα+α，并且保存数据；

若ΔIL＝(0±δil)，则触发补偿角度Δα不变，当前可控硅控制角为α；

S6、通过数字自调均流装置的PWM脉冲输出电路根据当前可控硅控制角度α控制整流装置的可控硅；

S7、调节装置根据发电机端电压、发电机端电流和发电机端总励磁电流ΣIL、整流桥电路、整流桥电压、开关位置及故障信号判断励磁系统是否发生故障，若是则自动关闭数字自调均流装置。

本发明的有益效果是：

本发明一种网络化励磁系统数字自动调整均流系统及方法，整流装置和调节装置之间可以完全避开电缆连接，只需要一根光纤通过CAN总线组网方式，来实现所有整流装置的角度控制、信号控制及状态反馈功能；实现数字智能均流的实时调制功能；抗干扰能力强，不受距离限制；单组整流装置故障状态下自动退出并报警，从而达到保护设备功能。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明结构示意图；

图2是数字自调均流装置和整流装置结构示意图；

图3是数字自调均流装置控制流程示意图；

图4是数字自调均流装置触发控制角示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种网络化励磁系统数字自动调整均流系统及方法，包括发电机、调节装置、数字自调均流装置、整流装置、灭磁装置和励磁变压器，发电机输出端连接有发电机电流互感器和发电机电压互感器，发电机电流互感器和发电机电压互感器分别连接至调节装置输入端；调节装置输出端通过光纤与数字自调均流装置输入端连接，数字自调均流装置输出端与整流装置连接，整流装置通过励磁变压器连接至发电机输出端，整流装置通过灭磁装置连接至发电机；励磁变压器与整流装置之间还连接有励磁电流互感器，励磁电流互感器连接至调节装置输入端。

如图2所示，调节装置包括结构相同用于主用和备用的主套调节装置和从套调节装置。整流装置包括直流回路、交流回路和逆变回路，逆变回路包括三组并联的逆变支路，每组逆变支路两端分别设有可控硅和熔断器，每组逆变支路中部分别连接交流回路，所以交流回路通过交流开关连接至发电机；直流回路上串联有整流电流传感器，直流回路上并联有整流电压传感器。数字自调均流装置包括网络接口模块、信号采集电路、励磁同步电路、主板模块、移相电路和PWM脉冲输出电路，网络接口模块通过光纤与调节装置连接，信号采样电路连接整流电流传感器和整流电压传感器，网络接口模块和信号采集电路分别连接至主板模块的输入端，主板模块的输出端和励磁同步电路分别连接至移相电路，移相电路连接至PWM脉冲输出电路。数字自调均流装置和整流装置一一对应，且分别设有四组。

如图3-4所示，一种网络化励磁系统数字自动调整均流方法，包括以下步骤：

S1、调节装置通过发电机电流互感器、发电机电压互感器和励磁电流互感器获取发电机端电压、发电机端电流和发电机端总励磁电流ΣIL，并根据电压给定值计算出可控硅控制角α；

S2、信号采集电路通过励磁电流互感器和励磁电压互感器获取整流装置的整流桥电路、整流桥电压、开关位置及故障信号，并回传至调节装置；

S3、主板模块接收可控硅控制角α、发电机端总励磁电流ΣIL、正常运行整流装置数量n；

S4、数字自调整均流装置经过计算ΣIL/n获得本组整流桥需要输出电流IL，并且与实际输出电流IL1比较，得到差值电流ΔIL；

S5、设定δil为允许误差电流定值，

若ΔIL＞(0±δil)，则增加触发补偿角度Δα，IL1逐步减小，直到ΔIL＝(0±δil)满足平衡条件，补偿角度Δα停止变化，当前可控硅控制角为Δα+α，并且保存数据；

若ΔIL＜(0±δil)，则减小触发补偿角度Δα，IL1逐步增大，直到ΔIL＝(0±δil)满足平衡条件，补偿角度Δα停止变化，当前可控硅控制角为Δα+α，并且保存数据；

若ΔIL＝(0±δil)，则触发补偿角度Δα不变，当前可控硅控制角为α；

S6、通过数字自调均流装置的PWM脉冲输出电路根据当前可控硅控制角度α控制整流装置的可控硅；

数字自调整均流装置发出PWM脉冲控制可控硅三相整流桥，要先对阳极电压进行相位同步，再通过控制角度α对可控硅发出触发脉冲。在相位同步以及发出脉冲过程中会存在硬件回路造成的相位以及触发偏差，因此，本发明通过软件对控制角度α叠加了一个补偿角度Δα，最终输出角度为α+Δα，从而让角度达到理论输出值，使实际控制角度向大或者向小偏移(如图4)，进而控制整流桥的输出电流大小。

S7、调节装置根据发电机端电压、发电机端电流和发电机端总励磁电流ΣIL、整流桥电路、整流桥电压、开关位置及故障信号判断励磁系统是否发生故障，若是则自动关闭数字自调均流装置。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种网络化励磁系统数字自动调整均流系统，其特征在于，包括发电机、调节装置、数字自调均流装置、整流装置、灭磁装置和励磁变压器，所述发电机输出端连接有发电机电流互感器和发电机电压互感器，所述发电机电流互感器和所述发电机电压互感器分别连接至所述调节装置输入端；所述调节装置输出端通过光纤与所述数字自调均流装置输入端连接，所述数字自调均流装置输出端与所述整流装置连接，所述整流装置通过所述励磁变压器连接至所述发电机输出端，所述整流装置通过所述灭磁装置连接至所述发电机；所述励磁变压器与所述整流装置之间还连接有励磁电流互感器，所述励磁电流互感器连接至所述调节装置输入端。

2.根据权利要求1所述的一种网络化励磁系统数字自动调整均流系统，其特征在于，所述调节装置包括结构相同用于主用和备用的主套调节装置和从套调节装置。

3.根据权利要求2所述的一种网络化励磁系统数字自动调整均流系统，其特征在于，所述整流装置包括直流回路、交流回路和逆变回路，所述逆变回路包括三组并联的逆变支路，每组所述逆变支路两端分别设有可控硅和熔断器，每组所述逆变支路中部分别连接所述交流回路，所以交流回路通过所述交流开关连接至所述发电机；所述直流回路上串联有整流电流传感器，所述直流回路上并联有整流电压传感器。

4.根据权利要求3所述的一种网络化励磁系统数字自动调整均流系统，其特征在于，所述数字自调均流装置包括网络接口模块、信号采集电路、励磁同步电路、主板模块、移相电路和PWM脉冲输出电路，所述网络接口模块通过光纤与所述调节装置连接，所述信号采样电路连接所述整流电流传感器和所述整流电压传感器，所述网络接口模块和所述信号采集电路分别连接至所述主板模块的输入端，所述主板模块的输出端和所述励磁同步电路分别连接至所述移相电路，所述移相电路连接至所述PWM脉冲输出电路。

5.根据权利要求1所述的一种网络化励磁系统数字自动调整均流系统，其特征在于，所述数字自调均流装置和所述整流装置一一对应，且分别设有四组。

6.一种网络化励磁系统数字自动调整均流方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、调节装置通过发电机电流互感器、发电机电压互感器和励磁电流互感器获取发电机端电压、发电机端电流和发电机端总励磁电流ΣIL，并根据电压给定值计算出可控硅控制角α；

S2、信号采集电路通过励磁电流互感器和励磁电压互感器获取整流装置的整流桥电路、整流桥电压、开关位置及故障信号，并回传至调节装置；

S3、主板模块接收可控硅控制角α、发电机端总励磁电流ΣIL、正常运行整流装置数量n；

S4、数字自调整均流装置经过计算ΣIL/n获得本组整流桥需要输出电流IL，并且与实际输出电流IL1比较，得到差值电流ΔIL；

S5、设定δil为允许误差电流定值，

若ΔIL＞(0±δil)，则增加触发补偿角度Δα，IL1逐步减小，直到ΔIL＝(0±δil)满足平衡条件，补偿角度Δα停止变化，当前可控硅控制角为Δα+α，并且保存数据；

若ΔIL＜(0±δil)，则减小触发补偿角度Δα，IL1逐步增大，直到ΔIL＝(0±δil)满足平衡条件，补偿角度Δα停止变化，当前可控硅控制角为Δα+α，并且保存数据；

若ΔIL＝(0±δil)，则触发补偿角度Δα不变，当前可控硅控制角为α；

S6、通过数字自调均流装置的PWM脉冲输出电路根据当前可控硅控制角度α控制整流装置的可控硅；

S7、调节装置根据发电机端电压、发电机端电流和发电机端总励磁电流ΣIL、整流桥电路、整流桥电压、开关位置及故障信号判断励磁系统是否发生故障，若是则自动关闭数字自调均流装置。

Images