CN111585249A - 一种风力发电机组联跳箱变断路器的控制方法 - Google Patents

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王斌
彭小迪
王剑利
刘玉龙
邱国祥
张广斌
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Abstract

本发明公开了一种风力发电机组联跳箱变断路器的控制方法，所述控制方法至少包括：在风力发电机组发生电气短路时，通过变流器断路器完成电路分断，并在变流器断路器分断失效的情形下由箱变断路器实现电路分断。通过变流器断路器分断的第一优先级+仅在变流器断路器分断失效下的箱变断路器分断的第二优先级。实现了对机组电力安全的多重冗余保护、同时考虑到此种极端工况出现小概率也避免了频繁跳开箱变的非正常操作。极大的提高了机组的电气安全性、减少了机组电气着火事件发生的概率、同时也实现了机组对于箱变分闸回路的主动控制功能。

Description

一种风力发电机组联跳箱变断路器的控制方法
技术领域
本发明属于风力发电机组主控控制技术领域，尤其涉及一种风力发电机组联跳箱变断路器的控制方法。
背景技术
在风力发电机组中变流器断路器和箱变断路器的分闸保护和脱扣保护是机组发生电气短路后的重要保护措施，若变流器断路器发生分闸和脱扣保护失效将极大的威胁到机组的电气安全，严重时会发生烧机事故。
发明内容
本发明的目的在于，为克服现有技术缺陷，本发明公开了一种风力发电机组联跳箱变断路器的控制方法，通过本方法提高了机组的电气安全性、减少了机组电气着火事件发生的概率、同时也实现了机组对于箱变分闸回路的主动控制功能。
本发明目的通过下述技术方案来实现：
一种风力发电机组联跳箱变断路器的控制方法，所述控制方法至少包括：在风力发电机组发生电气短路时，通过变流器断路器完成电路分断，并在变流器断路器分断失效的情形下由箱变断路器实现电路分断。
通过变流器断路器分断的第一优先级+仅在变流器断路器分断失效下的箱变断路器分断的第二优先级。实现了对机组电力安全的多重冗余保护、同时考虑到此种极端工况出现小概率也避免了频繁跳开箱变的非正常操作。极大的提高了机组的电气安全性、减少了机组电气着火事件发生的概率、同时也实现了机组对于箱变分闸回路的主动控制功能。
根据一个优选的实施方式，所述变流器断路器进行电路分断过程包括：通过分闸回路控制断路器分断和通过脱扣回路实现断路器分断。
根据一个优选的实施方式，所述变流器断路器分断失效包括分闸失效和脱扣失效。
根据一个优选的实施方式，所述变流器的分闸失效以变流器错误状态信息和变流器分闸状态反馈为依据进行判断。
根据一个优选的实施方式，当变流器故障但变流器反馈给主控显示断路器为合闸状态时，此时判断为变流器分闸失效，则完成跳开箱变低压侧断路器。
根据一个优选的实施方式，所述变流器的脱扣失效以变流器定子电流反馈和断路器脱扣电流设置值为的对比信息为依据机进行判断。
根据一个优选的实施方式，当变流器发生短路故障时，且短路电流持续时间大于对应保护延时，变流器反馈给主控显示断路器为非脱扣状态，则完成跳开箱变低压侧断路器。
前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本发明可采用并要求保护的方案；且本发明，(各非冲突选择)选择之间以及和其他选择之间也可以自由组合。本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本发明所要保护的技术方案，在此不做穷举。
本发明的有益效果：通过变流器断路器分断的第一优先级+仅在变流器断路器分断失效下的箱变断路器分断的第二优先级。实现了对机组电力安全的多重冗余保护、同时考虑到此种极端工况出现小概率也避免了频繁跳开箱变的非正常操作。极大的提高了机组的电气安全性、减少了机组电气着火事件发生的概率、同时也实现了机组对于箱变分闸回路的主动控制功能。
附图说明
图1是本发明断路器的结构示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
因此，以下对本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，本发明要指出的是，本发明中，如未特别写出具体涉及的结构、连接关系、位置关系、动力来源关系等，则本发明涉及的结构、连接关系、位置关系、动力来源关系等均为本领域技术人员在现有技术的基础上，可以不经过创造性劳动可以得知的。
实施例1：
本发明公开了一种风力发电机组联跳箱变断路器的控制方法，所述控制方法至少包括：在风力发电机组发生电气短路时，通过变流器断路器完成电路分断，并在变流器断路器分断失效的情形下由箱变断路器实现电路分断。
通过变流器断路器分断的第一优先级+仅在变流器断路器分断失效下的箱变断路器分断的第二优先级。实现了对机组电力安全的多重冗余保护、同时考虑到此种极端工况出现小概率也避免了频繁跳开箱变的非正常操作。极大的提高了机组的电气安全性、减少了机组电气着火事件发生的概率、同时也实现了机组对于箱变分闸回路的主动控制功能。
优选地，所述变流器断路器进行电路分断过程包括：通过分闸回路控制断路器分断和通过脱扣回路实现断路器分断。
即是，所述变流器断路器的分断失效包括分闸失效和脱扣失效。
优选地，所述变流器的分闸失效以变流器错误状态信息和变流器分闸状态反馈为依据进行判断。
进一步地，当变流器故障但变流器反馈给主控显示断路器为合闸状态时，此时判断为变流器分闸失效，则完成跳开箱变低压侧断路器。
优选地，所述变流器的脱扣失效以变流器定子电流反馈和断路器脱扣电流设置值为的对比信息为依据机进行判断。
进一步地，当变流器发生短路故障时，且短路电流持续时间大于对应保护延时，变流器反馈给主控显示断路器为非脱扣状态，则完成跳开箱变低压侧断路器。
优选地，机组主控按照上述判断逻辑增加变流器断路器失效判断，当判断条件满足时，主控PLC的数字输出模块给出DI信号(高电平有效)控制外接继电器K33.8线圈得电，DI信号的复位条件为：主控PLC完成断电重启后自动复位或复位条件主控检测到相电压低于10％Un后且主控完成停机状态后手动复位。
箱变分闸脱扣器(失压脱扣器)控制回路串入外接继电器K33.8(继电器可视脱扣器控制电压进行适当选型)的常闭触点，当PLC的DI控制信号输出时，继电器常闭触点断开，控制箱变分闸。
箱变分闸脱扣器控制回路接入时需考虑防雷保护，在进行断增加对应电压等级的防雷模块进行防雷隔离。
优选地，参考图1示出的断路器的结构示意图。断路器包括过流脱口回路和分闸回路。
其中，过流脱扣回路包括：
瞬断脱扣：当线路发生短路或者严重过流时，脱扣器6产生足够打大的吸力，将衔铁8吸合并撞击杠杆7，使搭钩4围绕转轴5向上转动，最终动触头1在弹簧16的作用下与动触头2分开，实现断路器瞬断脱扣；
延时脱扣：当短路电流较小时，短路电流使13受热，最终使双金属片12受热向上弯曲，并最终推动杠杆7，实现断路器延时脱扣。
分闸回路包括：
断路器正常闭合时，分闸脱扣器11(又称欠压脱扣器)上有足够的电压使11上有足够的电磁力克服弹簧9对衔铁10的作用，当分闸脱扣器11分闸失压后，衔铁10将在弹簧9的作用下推动杠杆7，实现分闸。
即是，从上述断路器特性分析可以看出断路器分闸、脱扣采用的是不同硬件回路，因此可以分别进行状态判断，进行独立控制。
优选地，机组电气回路短路的分断措施如下：
变流器故障(含一般短路故障、过流过压保护等)、变流器电网故障，通过分闸回路控制断路器分断；
变流器断路器过流脱扣：通过脱扣回路实现断路器分断，以2.0MW变流器为例，具体脱扣保护值如下表。
表1：过流脱扣保护值
定值名称 长延时电流 长延时时间 短延时电流 短延时时间 瞬断电流
定值 2250A 8s 6750A 0.4s 10000A
以双馈2.0MW为例，机组联跳箱变断路器控制方法如下：
变流器通过通讯PDO2Tx.3反馈主控变流器故障状态(1＝故障，0＝正常)，按照变流器内部控制逻辑当PDO2Tx.3为1时变流器必须分闸断路器，分闸状态通过状态字PDO.StatusWord.10反馈给主控分合闸状态(1＝合闸，0＝分闸)；
当变流器故障，但变流器反馈给主控显示断路器为合闸状态，此时判断为变流器分闸失效，需跳开箱变低压侧断路器；
具体条件如下：
IPDO2Tx.3＝1AND PDO.StatusWord.10＝1，延时500ms后，输出断开箱变低压侧断路器控制信号。
变流器断路器当定子电流大脱扣电流且延时脱扣时间后，变流器断路器应处于脱扣状态；变流器通过PDO3Tx.0反馈给主控定子电流，变流器通过PDO.StatusWord.11反馈给主控脱扣状态(1＝脱扣，0＝非脱扣)。
当变流器发生短路故障时，且短路电流持续时间大于对应保护延时，但变流器反馈给主控显示断路器为非脱扣状态，需跳开箱变低压侧断路器；
以2.0MW为例，其具体条件如下：
1.PDO3Tx.0＞2250AND延时8s后PDO.StatusWord.11＝0，输出断开箱变低压侧断路器控制信号；
2.PDO3Tx.0＞6750AND延时0.4s后PDO.StatusWord.11＝0，输出断开箱变低压侧断路器控制信号；
3.PDO3Tx.0＞1000AND PDO.StatusWord.11＝0，输出断开箱变低压侧断路器控制信号。
优选地，机组的控制信号由PLC模块的DO点给出到外部继电器线圈，再将箱变分闸信号的24V接入继电器触点回路进行控制。
前述本发明基本例及其各进一步选择例可以自由组合以形成多个实施例，均为本发明可采用并要求保护的实施例。本发明方案中，各选择例，与其他任何基本例和选择例都可以进行任意组合。本领域技术人员可知有众多组合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种风力发电机组联跳箱变断路器的控制方法，其特征在于，所述控制方法至少包括：在风力发电机组发生电气短路时，通过变流器断路器完成电路分断，并在变流器断路器分断失效的情形下由箱变断路器实现电路分断。
2.如权利要求1所述的一种风力发电机组联跳箱变断路器的控制方法，其特征在于，所述变流器断路器进行电路分断过程包括：通过分闸回路控制断路器分断和通过脱扣回路实现断路器分断。
3.如权利要求2所述的一种风力发电机组联跳箱变断路器的控制方法，其特征在于，所述变流器断路器分断失效包括分闸失效和脱扣失效。
4.如权利要求3所述的一种风力发电机组联跳箱变断路器的控制方法，其特征在于，所述变流器的分闸失效以变流器错误状态信息和变流器分闸状态反馈为依据进行判断。
5.如权利要求4所述的一种风力发电机组联跳箱变断路器的控制方法，其特征在于，当变流器故障但变流器反馈给主控显示断路器为合闸状态时，此时判断为变流器分闸失效，则完成跳开箱变低压侧断路器。
6.如权利要求3所述的一种风力发电机组联跳箱变断路器的控制方法，其特征在于，所述变流器的脱扣失效以变流器定子电流反馈和断路器脱扣电流设置值为的对比信息为依据机进行判断。
7.如权利要求6所述的一种风力发电机组联跳箱变断路器的控制方法，其特征在于，当变流器发生短路故障时，且短路电流持续时间大于对应保护延时，变流器反馈给主控显示断路器为非脱扣状态，则完成跳开箱变低压侧断路器。
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