CN112311015A - 一种黑启动解除并网信号输入至励磁和调速器系统的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种黑启动解除并网信号输入至励磁和调速器系统的装置，包括电池模块、断路器位置输入端子、继电器模块、断路器位置输出端子和解除开关；该装置通过解除开关控制继电器模块中继电器工作状态，并网断路器合闸位置信号经继电器模块公共端和常闭触点传递至励磁系统或调速系统并网断路器合闸信号输入通道，操作解除开关至解除位置，继电器模块中继电器继电器常闭触点断开，并网断路器合闸位置信号不能够输入至励磁系统或调速系统，操作解除开关至正常运行位置，并网断路器合闸位置信号能够输入至励磁系统或调速系统，利用解除开关驱动继电器模块实现机组正常运行和黑启动两种工作模式间的切换，有利于励磁系统和调速系统的设备本体安全，方便现场使用和操作；工作人员简单的操作实现黑启动解除并网信号解除，使得黑启动能够顺利进行，克服传统人工解除方式存在的弊端，提高了黑启动前设备状态调整效率。

Description

一种黑启动解除并网信号输入至励磁和调速器系统的装置及 方法

技术领域

本发明属于黑启动技术领域，具体涉及一种黑启动解除并网信号输入至励磁和调速器系统的装置及方法。

背景技术

随着电力系统黑启动在电力系统中的位置愈来愈重，黑启动在近年来倍受各发电公司、电网、能源监管机构的重视，虽然电力系统历史上因自然灾害造成的大停电少之又少，并不是说电网不会发生大停电。当今世界，各发电设备更是朝着信息化、大数据化发展，几乎所有机组已改造为数字化控制，但是国际上发生的几起因网络系统攻击人为造成的大停电事故，给了发电行业不小的警示，任何编程型自动装置，可能存在未知的技术漏洞，这些问题凸显了黑启动在一个国家的重要性。发电厂在正常运行方式和黑启动时控制方式有所区别，如何在电网停电后将两种方式快速进行切换，可以节省黑启动宝贵的操作时间，并网断路器在合闸位置时，励磁系统和调速系统认为发电机已经并网，控制逻辑均更换在并网操作逻辑方式，在并网断路器合闸位置不解除的情况下，黑启动进行发电机带变压器试验时励磁和调速系统不能实现定速和零起升压功能，限制了发电机带主变压器和线路的零起升压功能，同时调速器也不能够实现正常自动开机。目前公知的黑启动解除并网信号输入至励磁和调速器系统方式为人工去励磁或调速器系统取出对应的线路，而且每次黑启动时均需要重复同样的工作，给现场带来了不便，同时在恢复接线时很有可能因为端子固定端松动导致接触不良，为正常运行留下了隐患，不利于设备的维护和运行。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种黑启动解除并网信号输入至励磁和调速器系统的装置及方法，能够通过工作人员简单的操作实现黑启动解除并网信号解除，使得黑启动能够顺利进行，克服传统人工解除方式存在的弊端，提高了黑启动前设备状态调整效率。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种黑启动解除并网信号输入至励磁和调速器系统的装置，包括断路器位置输入端子、继电器模块、断路器位置输出端子和解除开关；

所述断路器位置输入端子输入端与并网断路器合闸位置信号相连，输出端与继电器模块辅助触点公共端相连，所述断路器位置输入端子用于将并网断路器合闸位置信号转接至继电器模块，所述继电器模块常闭触点与断路器位置输出端子输入端相连；

所述继电器模块用于断开从断路器位置输入端子至断路器位置输出端子并网断路器合闸位置信号；

所述断路器位置输出端子输出端与励磁系统或调速系统并网断路器合闸信号输入通道相连，断路器位置输出端子用于将并网断路器合闸位置信号接入励磁系统或调速系统并网断路器合闸信号输入通道；

所述解除开关与继电器模块驱动端口相连，用于切换控制继电器模块工作和不工作的状态；

所述断路器位置输入端子和断路器位置输出端子采用单排三端子型端子，断路器位置输入端子输入端口为端子上部螺丝固定端口，输出端口均为端子下部引脚，断路器位置输出端子输入端口为端子下部引脚，输出端口为端子上部螺丝固定端口，所述断路器位置输入端子第1引脚、第2引脚、第3引脚分别与并网断路器A、B、C三相合闸信号相连，断路器位置输出端子第1引脚、第2引脚、第3引脚分别输出并网断路器A、B、C三相合闸信号，并提供给励磁系统或调速系统。

优选的，还包括电池模块，所述电池模块正、负极输出端与继电器模块相连，用于为继电器模块供电，所述电池模块正极与解除开关公共端相连，用于为解除开关提供电压控制信号。

进一步，所述电池模块由三节1.5V五号电池串联组成。

优选的，所述继电器模块包括电源接口、继电器、工作状态显示电路、驱动三极管、续流二极管和基极电阻，工作状态显示电路并联在继电器线包两端，续流二极管并联在继电器线包两端，续流二极管阴极与继电器线包正极相连，续流二极管阳极与驱动三极管发射极相连，电源接口正极与续流二极管阴极相连，负极与驱动三极管集电极相连，驱动三极管发射极与续流二极管阳极相连，基极电阻与驱动三极管基极相连；工作状态显示电路包括发光二极管和限流电阻，发光二极管和限流电阻串联连接；电源接口正极与电池模块正极相连，负极与电池模块负极相连。

进一步，所述继电器具有三对常闭辅助触点和三对常开辅助触点，常闭触点用于接通从断路器位置输入端子至断路器位置输出端子并网断路器A、B、C相合闸位置信号，常开触点用于断开从断路器位置输入端子至断路器位置输出端子并网断路器A、B、C相合闸位置信号。

优选的，所述解除开关具有一个公共端、一个常开开关端和一个常闭开关端，常开开关端经继电器模块中基极电阻与驱动三极管基极相连，公共端与电源接口正极相连，闭合解除开关时公共端与常开开关端相连，控制继电器模块中继电器动作，断开闭合解除开关时公共端与常开开关端断开，继电器模块中继电器处失电不动作状态；所述常开开关端闭合为解除状态，常开开关端断开为正常运行状态。

进一步，所述解除开关采用钥匙控制旋转自锁式开关，使用时需插入钥匙进行闭合或断开操作。

一种黑启动解除并网信号输入至励磁和调速器系统的方法，基于上述任意一项所述的装置，其包括如下步骤：

1)确认待启动机组电气设备处于失电状态，进入步骤2)；

2)准备两块黑启动解除并网信号输入至励磁和调速器系统的装置，编号为第一解除装置和第二解除装置，将第一解除装置安装在励磁系统开关量输入通道导轨上，将第二解除装置安装在调速系统开关量输入通道导轨上，进入步骤3)；

3)拆除原有并网断路器A、B、C相合闸信号至励磁系统开关量输入通道信号，将并网断路器A、B、C相合闸信号分别接入第一装置断路器位置输入端子第1引脚、第2引脚、第3引脚，将断路器位置输出端子第1引脚、第2引脚、第3引脚分别接入励磁系统开关量输入A、B、C相合闸信号通道，将第一解除装置操作钥匙插入解除开关，操作解除开关至解除位置，检查确认并网断路器A、B、C相合闸信号已与励磁系统开关量输入A、B、C相合闸信号通道已断开，进入步骤4)；

4)拆除原有并网断路器A、B、C相合闸信号至调速系统开关量输入通道信号，将并网断路器A、B、C相合闸信号分别接入第二装置断路器位置输入端子第1引脚、第2引脚、第3引脚，将断路器位置输出端子第1引脚、第2引脚、第3引脚分别接入调速系统开关量输入A、B、C相合闸信号通道，将第二解除装置操作钥匙插入解除开关，操作解除开关至解除位置，检查确认并网断路器A、B、C相合闸信号已与调速系统开关量输入A、B、C相合闸信号通道已断开，进入步骤5)；

5)黑启动结束后，操作第一解除装置解除开关至恢复正常运行位置，检查确认并网断路器A、B、C相合闸信号已与励磁系统开关量输入A、B、C相合闸信号通道接通，拔出第一解除装置钥匙，交由专门保管，进入步骤6)；

6)黑启动结束后，操作第二解除装置解除开关至恢复正常运行位置，检查确认并网断路器A、B、C相合闸信号已与调速系统开关量输入A、B、C相合闸信号通道接通，拔出第二解除装置钥匙，交由专人保管。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明通过解除开关控制继电器模块中继电器工作状态，并网断路器合闸位置信号经继电器模块公共端和常闭触点传递至励磁系统或调速系统并网断路器合闸信号输入通道，操作解除开关至解除位置，继电器模块中继电器常闭触点断开，并网断路器合闸位置信号不能够输入至励磁系统或调速系统，操作解除开关至正常运行位置，并网断路器合闸位置信号能够输入至励磁系统或调速系统，利用解除开关驱动继电器模块实现机组正常运行和黑启动两种工作模式间的切换，有利于励磁系统和调速系统的设备本体安全，方便现场使用和操作。

进一步的，本发明解除开关采用钥匙控制旋转自锁式开关，由专人保管操作，防止正常运行和黑启动两种状态的误操作，保证了解除操作的可靠性。

进一步的，本发明可直接安装在励磁系统或调速系统的开关量输入通道导轨上，现场安装至仅需要将装置串入原并网断路器合闸信号至励磁系统或调速系统的端子，方便现场安装使用。

进一步的，本发明机组正常运行时继电器模块中继电器处失电状态，常闭触点闭合，保持了并网断路器信号输入至励磁系统或调速系统的端子的良好导通性，需要进行黑启动时，继电器模块中继电器处带电动作状态，并网断路器信号不能够输入至励磁系统或调速系统的端子，现场能够进行发电机带变压器和线路零起升压和定速操作。

进一步的，本发明无需更改励磁系统或调速系统的内部控制逻辑，减少了黑启动解除并网断路器合闸信号的工作量，即使不进行黑启动时，本装置也无需拆除，解除开关根据应用情况灵活切换工作方式。

进一步的，本发明便于在现场推广使用，尤其适合与具备黑启动能力的水电和燃机机组，在火电机组中也可以使用。

附图说明

图1为本发明装置原理框图。

图2为本发明装置电路原理图。

图中：电池模块1；断路器位置输入端子2；继电器模块3；断路器位置输出端子4；解除开关5。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

本发明能够解决目前黑启动时人工解除并网断路器至励磁系统和调速系统的信号存在的不足与不便，填补了目前无黑启动解除并网信号输入至励磁和调速器系统的装置的技术空白。

本发明一种黑启动解除并网信号输入至励磁和调速器系统的装置及方法，如图1所示，包括断路器位置输入端子2、继电器模块3、断路器位置输出端子4和解除开关5，所述断路器位置输入端子2输入端与并网断路器合闸位置信号相连，输出端与继电器模块3辅助触点公共端相连，所述断路器位置输入端子2用于将并网断路器合闸位置信号转接至继电器模块3，所述继电器模块3常闭触点与断路器位置输出端子4输入端相连，继电器模块3用于断开从断路器位置输入端子2至断路器位置输出端子4并网断路器合闸位置信号，所述断路器位置输出端子4输出端与励磁系统或调速系统并网断路器合闸信号输入通道相连，断路器位置输出端子4用于将并网断路器合闸位置信号接入励磁系统或调速系统并网断路器合闸信号输入通道，所述解除开关5与继电器模块3驱动端口相连，用于切换控制继电器模块3工作和不工作的状态。

本实施例中，还包括电池模块1，所述电池模块1正、负极输出端与继电器模块3相连，用于为继电器模块3供电，所述电池模块1正极与解除开关5公共端相连，用于为解除开关5提供电压控制信号。

本实施例中，所述电池模块1由三节1.5V五号电池串联组成。

本实施例中，所述断路器位置输入端子2和断路器位置输出端子4采用单排三端子型端子，断路器位置输入端子2输入端口为端子上部螺丝固定端口，输出端口均为端子下部引脚，断路器位置输出端子4输入端口为端子下部引脚，输出端口为端子上部螺丝固定端口，所述断路器位置输入端子2第1引脚、第2引脚、第3引脚分别与并网断路器A、B、C三相合闸信号相连，断路器位置输出端子4第1引脚、第2引脚、第3引脚分别输出并网断路器A、B、C三相合闸信号，并提供给励磁系统或调速系统。

本实施例中，所述继电器模块3包括电源接口、继电器、工作状态显示电路、驱动三极管、续流二极管和基极电阻，工作状态显示电路并联在继电器线包两端，续流二极管并联在继电器线包两端，续流二极管阴极与继电器线包正极相连，续流二极管阳极与驱动三极管发射极相连，电源接口正极与续流二极管阴极相连，负极与驱动三极管集电极相连，驱动三极管发射极与续流二极管阳极相连，基极电阻与驱动三极管基极相连；工作状态显示电路包括发光二极管和限流电阻，发光二极管和限流电阻串联连接；电源接口正极与电池模块1正极相连，负极与电池模块1负极相连。

本实施例中，所述继电器具有三对常闭辅助触点和三对常开辅助触点，常闭触点用于接通从断路器位置输入端子2至断路器位置输出端子4并网断路器A、B、C相合闸位置信号，常开触点用于断开从断路器位置输入端子2至断路器位置输出端子4并网断路器A、B、C相合闸位置信号。

本实施例中，所述解除开关5具有一个公共端、一个常开开关端和一个常闭开关端，常开开关端经继电器模块3中基极电阻与驱动三极管基极相连，公共端与电源接口正极相连，闭合解除开关5时公共端与常开开关端相连，控制继电器模块3中继电器动作，断开闭合解除开关5时公共端与常开开关端断开，继电器模块3中继电器处失电不动作状态；所述常开开关端闭合为解除状态，常开开关端断开为正常运行状态。

本实施例中，所述解除开关5采用钥匙控制旋转自锁式开关，使用时需工作人员插入钥匙才能进行闭合、断开操作。

本实施例中，如图2所示，所述断路器位置输入端子2为合闸位置输入端子DL1，断路器位置输出端子4为合闸位置输出端子L1，解除开关5为开关S1，继电器模块3包括电源接口P1、继电器J1、工作状态显示电路、驱动三极管Q1、续流二极管D1和基极电阻R1，工作状态显示电路包括限流电阻R2和发光二极管D2；合闸位置输入端子DL1第1引脚、第2引脚、第3引脚分别与并网断路器A、B、C相合闸信号相连，合闸位置输入端子DL1第1引脚、第2引脚、第3引脚分别与继电器J1第8引脚、第6引脚、第3引脚相连，合闸位置输出端子L1第1引脚、第2引脚、第3引脚分别与励磁系统或调速系统并网断路器A、B、C相合闸信号输入端口相连，合闸位置输出端子L1第1引脚、第2引脚、第3引脚分别与继电器J1第9引脚、第7引脚、第4引脚相连；电源接口P1第1引脚与电池模块1正极相连，电源接口P1第2引脚与电池模块1负极相连，驱动三极管Q1的集电极与电源接口P1第2引脚相连，驱动三极管Q1的发射极依次经继电器J1第2引脚和第1引脚和电源接口P1第1引脚相连，续流二极管D1阳极与继电器J1第2引脚相连，阴极与继电器J1第1引脚相连，限流电阻R2一端与电源接口P1第1引脚相连，另一端经发光二极管D2和继电器J1第2引脚相连，开关S1的公共端与电源接口P1第1引脚相连，常开端口经基极电阻R1与驱动三极管Q1基极相连；合闸位置输出端子L1第1引脚、第2引脚、第3引脚为装置的并网断路器合闸位置输入端口，合闸位置输出端子L1第1引脚、第2引脚、第3引脚为并网断路器合闸位置输出端口，电源接口P1与电池模块1输出的正、负极相连，为整个装置提供工作电源。

一种黑启动解除并网信号输入至励磁和调速器系统的方法，包括如下步骤：

1确认待启动机组电气设备处于失电状态，进入步骤2；

2准备两块黑启动解除并网信号输入至励磁和调速器系统的装置，编号为第一解除装置和第二解除装置，将第一解除装置安装在励磁系统开关量输入通道导轨上，将第二解除装置安装在调速系统开关量输入通道导轨上，进入步骤3；

3拆除原有并网断路器A、B、C相合闸信号至励磁系统开关量输入通道信号，将并网断路器A、B、C相合闸信号分别接入第一装置断路器位置输入端子2第1引脚、第2引脚、第3引脚，将断路器位置输出端子4第1引脚、第2引脚、第3引脚分别接入励磁系统开关量输入A、B、C相合闸信号通道，将第一解除装置操作钥匙插入解除开关5，操作解除开关5至解除位置，检查确认并网断路器A、B、C相合闸信号已与励磁系统开关量输入A、B、C相合闸信号通道已断开，进入步骤4；

4拆除原有并网断路器A、B、C相合闸信号至调速系统开关量输入通道信号，将并网断路器A、B、C相合闸信号分别接入第二装置断路器位置输入端子2第1引脚、第2引脚、第3引脚，将断路器位置输出端子4第1引脚、第2引脚、第3引脚分别接入调速系统开关量输入A、B、C相合闸信号通道，将第二解除装置操作钥匙插入解除开关5，操作解除开关5至解除位置，检查确认并网断路器A、B、C相合闸信号已与调速系统开关量输入A、B、C相合闸信号通道已断开，进入步骤5；

5黑启动结束后，操作第一解除装置解除开关5至恢复正常运行位置，检查确认并网断路器A、B、C相合闸信号已与励磁系统开关量输入A、B、C相合闸信号通道接通，拔出第一解除装置钥匙，交由专门保管，进入步骤6；

6黑启动结束后，操作第二解除装置解除开关5至恢复正常运行位置，检查确认并网断路器A、B、C相合闸信号已与调速系统开关量输入A、B、C相合闸信号通道接通，拔出第二解除装置钥匙，交由专人保管。

以上所述，仅是本发明专利的较佳实施例，并非对本发明专利作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (8)

1.一种黑启动解除并网信号输入至励磁和调速器系统的装置，其特征在于，包括断路器位置输入端子(2)、继电器模块(3)、断路器位置输出端子(4)和解除开关(5)；

所述断路器位置输入端子(2)输入端与并网断路器合闸位置信号相连，输出端与继电器模块(3)辅助触点公共端相连，所述断路器位置输入端子(2)用于将并网断路器合闸位置信号转接至继电器模块(3)，所述继电器模块(3)常闭触点与断路器位置输出端子(4)输入端相连；

所述继电器模块(3)用于断开从断路器位置输入端子(2)至断路器位置输出端子(4)并网断路器合闸位置信号；

所述断路器位置输出端子(4)输出端与励磁系统或调速系统并网断路器合闸信号输入通道相连，断路器位置输出端子(4)用于将并网断路器合闸位置信号接入励磁系统或调速系统并网断路器合闸信号输入通道；

所述解除开关(5)与继电器模块(3)驱动端口相连，用于切换控制继电器模块(3)工作和不工作的状态；

所述断路器位置输入端子(2)和断路器位置输出端子(4)采用单排三端子型端子，断路器位置输入端子(2)输入端口为端子上部螺丝固定端口，输出端口均为端子下部引脚，断路器位置输出端子(4)输入端口为端子下部引脚，输出端口为端子上部螺丝固定端口，所述断路器位置输入端子(2)第1引脚、第2引脚、第3引脚分别与并网断路器A、B、C三相合闸信号相连，断路器位置输出端子(4)第1引脚、第2引脚、第3引脚分别输出并网断路器A、B、C三相合闸信号，并提供给励磁系统或调速系统。

2.根据权利要求1所述的一种黑启动解除并网信号输入至励磁和调速器系统的装置，其特征在于，还包括电池模块(1)，所述电池模块(1)正、负极输出端与继电器模块(3)相连，用于为继电器模块(3)供电，所述电池模块(1)正极与解除开关(5)公共端相连，用于为解除开关(5)提供电压控制信号。

3.根据权利要求2所述的一种黑启动解除并网信号输入至励磁和调速器系统的装置，其特征在于，所述电池模块(1)由三节1.5V五号电池串联组成。

4.根据权利要求1所述的一种黑启动解除并网信号输入至励磁和调速器系统的装置，其特征在于，所述继电器模块(3)包括电源接口、继电器、工作状态显示电路、驱动三极管、续流二极管和基极电阻，工作状态显示电路并联在继电器线包两端，续流二极管并联在继电器线包两端，续流二极管阴极与继电器线包正极相连，续流二极管阳极与驱动三极管发射极相连，电源接口正极与续流二极管阴极相连，负极与驱动三极管集电极相连，驱动三极管发射极与续流二极管阳极相连，基极电阻与驱动三极管基极相连；工作状态显示电路包括发光二极管和限流电阻，发光二极管和限流电阻串联连接；电源接口正极与电池模块(1)正极相连，负极与电池模块(1)负极相连。

5.根据权利要求4所述的一种黑启动解除并网信号输入至励磁和调速器系统的装置，其特征在于，所述继电器具有三对常闭辅助触点和三对常开辅助触点，常闭触点用于接通从断路器位置输入端子(2)至断路器位置输出端子(4)并网断路器A、B、C相合闸位置信号，常开触点用于断开从断路器位置输入端子(2)至断路器位置输出端子(4)并网断路器A、B、C相合闸位置信号。

6.根据权利要求1所述的一种黑启动解除并网信号输入至励磁和调速器系统的装置，其特征在于，所述解除开关(5)具有一个公共端、一个常开开关端和一个常闭开关端，常开开关端经继电器模块(3)中基极电阻与驱动三极管基极相连，公共端与电源接口正极相连，闭合解除开关(5)时公共端与常开开关端相连，控制继电器模块(3)中继电器动作，断开闭合解除开关(5)时公共端与常开开关端断开，继电器模块(3)中继电器处失电不动作状态；所述常开开关端闭合为解除状态，常开开关端断开为正常运行状态。

7.根据权利要求6所述的一种黑启动解除并网信号输入至励磁和调速器系统的装置，其特征在于，所述解除开关(5)采用钥匙控制旋转自锁式开关，使用时需插入钥匙进行闭合或断开操作。

8.一种黑启动解除并网信号输入至励磁和调速器系统的方法，其特征在于，基于权利要求1-7任意一项所述的装置，其包括如下步骤：

1)确认待启动机组电气设备处于失电状态，进入步骤2)；

2)准备两块黑启动解除并网信号输入至励磁和调速器系统的装置，编号为第一解除装置和第二解除装置，将第一解除装置安装在励磁系统开关量输入通道导轨上，将第二解除装置安装在调速系统开关量输入通道导轨上，进入步骤3)；

3)拆除原有并网断路器A、B、C相合闸信号至励磁系统开关量输入通道信号，将并网断路器A、B、C相合闸信号分别接入第一装置断路器位置输入端子第1引脚、第2引脚、第3引脚，将断路器位置输出端子第1引脚、第2引脚、第3引脚分别接入励磁系统开关量输入A、B、C相合闸信号通道，将第一解除装置操作钥匙插入解除开关(5)，操作解除开关至解除位置，检查确认并网断路器A、B、C相合闸信号已与励磁系统开关量输入A、B、C相合闸信号通道已断开，进入步骤4)；

4)拆除原有并网断路器A、B、C相合闸信号至调速系统开关量输入通道信号，将并网断路器A、B、C相合闸信号分别接入第二装置断路器位置输入端子(2)第1引脚、第2引脚、第3引脚，将断路器位置输出端子第1引脚、第2引脚、第3引脚分别接入调速系统开关量输入A、B、C相合闸信号通道，将第二解除装置操作钥匙插入解除开关(5)，操作解除开关至解除位置，检查确认并网断路器A、B、C相合闸信号已与调速系统开关量输入A、B、C相合闸信号通道已断开，进入步骤5)；

5)黑启动结束后，操作第一解除装置解除开关至恢复正常运行位置，检查确认并网断路器A、B、C相合闸信号已与励磁系统开关量输入A、B、C相合闸信号通道接通，拔出第一解除装置钥匙，交由专门保管，进入步骤6)；

6)黑启动结束后，操作第二解除装置解除开关至恢复正常运行位置，检查确认并网断路器A、B、C相合闸信号已与调速系统开关量输入A、B、C相合闸信号通道接通，拔出第二解除装置钥匙，交由专人保管。

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