CN113411023B - 一种发电机励磁整流柜可控硅触发脉冲控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种发电机励磁整流柜可控硅触发脉冲控制方法，包括以下步骤：对应每一整流柜设置一测控装置；各测控装置采集所属整流柜的可控硅故障信息、可控硅环境温度、风机状态信息、快熔状态信息、交流输入电压、交流输入电流和直流输出电流an；整流柜测控装置预设有固定补偿角；各测控装置和励磁调节器通信连接，并共享上述参数；励磁调节器通过PID闭环控制得到目标触发角，并将目标触发角发送给各测控装置；各测控装置向所属整流柜可控硅发送触发脉冲，触发脉冲的触发角＝目标触发角+固定补偿角+动态补偿角，动态补偿角由动态补偿过程确定。本发明在励磁整流系统的均流系数未达到阈值时，对各整流柜进行动态补偿。
Description
技术领域
本发明涉及一种发电机励磁整流柜脉可控硅触发冲控制方法，属于电力系统励磁控制技术领域。
背景技术
发电机励磁系统用于稳定发电机电压，分配并列运行各发电机间的无功功率，提高发电机及电力系统的稳定性。发电机励磁系统通常由励磁调节器、功率单元和灭磁单元三部分组成。功率单元为发电机提供励磁电流。功率单元一般由多个整流柜并联组成，各并联运行的整流柜所输出的励磁电流需基本保持一致，其目的是为了延长功率单元的寿命。《防止电力生产事故的二十五项重点要求》(国能安全﹝2014﹞161号)第11.4.7条也有相应要求“整流柜的均流系数应不低于0.9”。现有的技术方案中，在励磁调节器中预设补偿角，然后励磁调节器通过PID闭环电压控制计算目标触发角，并向各整流柜发送相同具有触发角的触发脉冲，此时，触发角＝目标触发角+补偿角。该补偿角消除同步变引入造成的触发角误差，但因可控硅特性差异造成的输出波形差异及由于直流出线柜母排长度不同等其他硬件原因，各直流输出电流还存在一定的差别，造成均流系数不满足要求。申请号为200610037882.4的专利公开了一种智能控制励磁可控硅整流桥出力的方法。该方法通过向输出电流较大的可控硅延时发送触发脉冲(即增大触发角)，降低该可控硅的输出电流，以此达到均流的效果。缺点在于，触发角仅增大造成总的输出电流减小，导致发电机励磁电流减小，发电机机端电压降低，对发电机安全稳定运行不利。并且，通过这种方法对输出电流最大的可控硅向输出电流最小进行控制，存在调节幅度过大，导致发电机进相运行甚至失磁。
发明内容
为了克服上述问题，本发明提供一种发电机励磁整流柜脉冲控制方法，该控制方法根据各整流柜输出电流与平均电流的比较，判断各整流柜直流输出电流的相对大小。在励磁整流系统的均流系数未达到阈值时，对各整流柜进行动态补偿。
本发明的技术方案如下：
一种发电机励磁整流柜可控硅触发脉冲控制方法，包括以下步骤：
对应每一整流柜设置一测控装置；各所述测控装置采集所属整流柜的可控硅故障信息、可控硅环境温度、风机状态信息和快熔状态信息、交流输入电压、交流输入电流和直流输出电流an，n为整流柜编号；所述整流柜测控装置预设有固定补偿角；还包括一励磁调节器；
各所述测控装置和所述励磁调节器通信连接，并共享上述参数，所述测控装置根据上述参数判断所属整流柜的各部分工作状态；
所述励磁调节器通过PID闭环控制得到目标触发角，并将目标触发角发送给各测控装置；各测控装置向所属整流柜发送触发脉冲，所述触发脉冲的触发角＝目标触发角+固定补偿角+动态补偿角，所述动态补偿角由动态补偿过程确定；
其中动态补偿过程具体为：各所述测控装置根据各整流柜的直流输出电流计算平均直流输出电流ae和均流系数；均流流系数达到设定的阈值，则动态补偿角＝0°；若均流系数未达到设定的阈值，各测控装置比较所属整流柜的直流输出电流an与所述平均直流输出电流ae的大小，若an＞ae，则动态补偿角＞0°，若an＜ae，则动态补偿角＜0°；所述动态补偿角以0°为起点，向对应方向移动，直至均流系数达到阈值。
进一步的，所述动态补偿角的区间为[-2°，2°]，当所述动态补偿角增大到-2°或者2°后，不再增加。
进一步的，当各所述测控装置的动态补偿角的绝对值均达到2，且均流系数小于阈值时，发出报警。
进一步的，所述动态补偿角每次变化后，所述测控装置根据变化后的直流输出电流a'n，n为整流柜编号，重新计算平均直流输出电流a'e和均流系数。
进一步的，若变化后的均流系数高于阈值，则保持动态补偿角不变；若变化后均流系数低于阈值，则比较变化后的直流输出电流a'n和重新计算的平均直流输出电流a'e的大小；若a'n＝a'e，则保持动态补偿角不变；若a'n≠a'e，且变化前后的比较结果相同，则动态补偿角继续向原先的方向移动；若a'n≠a'e，且变化前后的比较结果相反，则动态补偿角向与原先相反的方向移动。
进一步的，所述测控装置根据上述参数判断所属整流柜的各部分工作状态具体为：
根据可控硅状态故障信息判断可控硅是否故障；
根据直流输出电流和交流输入电流计算能量转化损耗，判断可控硅性能；
根据可控硅环境温度判断可控硅工作环境温度是否异常；
根据风机状态信息判断风机是否故障；
根据快熔状态信息判断快熔是否熔断
进一步的，所述测控装置根据上述参数判断整流柜可控硅工作状态后，若存在异常，则进行安全控制，控制逻辑为：
当可控硅故障或者快熔熔断时，所述测控装置判断所属整流柜故障；出现第一个故障整流柜时，屏蔽该整流柜；当再次出现故障整流柜时，发出报警，但不屏蔽该整流柜；
当直流输出电流/交流输入电流＜0.816时，发出报警；
当可控硅环境温度＞55℃时，发出报警，并启动辅助风机；
当风机状态信息显示风机故障时，发出报警，并切换至辅助风机；
进一步的，各整流柜监控装置还包括存储器，所述存储器存储所述交流输入电压、交流输入电流和直流输出电流波形；所述存储器还存储各时刻的可控硅故障信息、可控硅环境温度、风机状态信息和快熔信息。
进一步的，所述屏蔽整流柜的具体方法为，所述励磁调节器向需屏蔽整流柜的测控装置发送逆变角，所述测控装置停止向所属整流柜发送触发脉冲。
进一步的，所述逆变角为100°-170°。
本发明具有如下有益效果：
1.该控制方法在励磁调节器PID闭环控制的基础上，根据各整流柜的直流输出电流与平均直流输出电流的比较，添加动态补偿角。将各整流柜的直流输出电流向平均值靠拢。
2.该控制方法的动态补偿角由零开始增加，根据直流输出电流的反馈动态变化，直至均流系数符合要求。避免因动态补偿角过大造成过度调整，同时，动态补偿角逐渐增大，不受到外部硬件特性差异的干扰，可以快速的找到最适合的动态补偿角。
3.该控制方法对整流柜各项参数进行监测，当参数异常时发出警报或屏蔽整流柜。提高了励磁整流系统的稳定性和安全性。
附图说明
图1为本发明的方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例来对本发明进行详细的说明。
实施例一：
参见图1，一种发电机励磁整流柜脉冲控制方法，包括以下步骤：
每一整流柜分别对应设置一测控装置，所述测控装置用于采集所属整流柜的可控硅故障信息、可控硅环境温度、风机状态信息、快熔信息、交流输入电压、交流输入电流和直流输出电流an，n为整流柜编号，如a1为1号整流柜直流输出电流。可以通过快通辅助接点信息判断快熔是否熔断；可以通过快熔故障信息和整流柜的交流输入电压波形、交流输入电流波形和直流输出电流波形判断可控硅是否故障；可以通过风压继电器接点及风机电源热电偶接点信息判断风机是否故障；可以通过电压互感器(PT)获取交流输入电压，通过交流互感器(CT)获取交流输入电流，通过分流计或霍尔传感器获取直流输出电流an；所述测控装置预设有固定补偿角，所述固定补偿角通过现场小电流试验得到，具体为，励磁调节器设置给定触发角为60°，可控硅整流桥阳极及同步变原边同时施加线电压100V的交流电源，改变励磁调节器给定触发角大小，使输出波形连续，并记录此时的触发角，则固定补偿角＝触发角-给定触发角＝触发角-60°。
各所述测控装置和所述励磁调节器通过局域网连接，并共享上述采集到的数据。所述测控装置根据上述数据判断所属整流柜各部分工作状态。
所述励磁调节器通过PID闭环控制得到目标触发角，并将目标触发角发送给各测控装置；各所述测控装置向所属整流柜发送触发脉冲。所述触发脉冲的触发角＝目标触发角+固定补偿角+动态补偿角。所述动态补偿角由动态补偿过程确定。
动态补偿过程具体为：各所述测控装置根据各整流柜的直流输出电流an计算平均直流输出电流ae和均流系数，平均直流输出电流ae＝各整流柜直流输出电流an之和/整流柜数量，均流系数＝平均直流输出电流/各整流柜直流输出电流中的最大值。将均流系数阈值设为0.9(符合(国能安全﹝2014﹞161号)第11.4.7条的要求)；若均流系数达到0.9，则动态补偿角＝0°，此时触发角＝目标触发角+固定补偿角；若均流系数＜0.9，则所述测控装置根据所属整流柜的直流输出电流an与平均直流输出电流ae的大小比较，判断动态补偿方向；当所属整流柜an＜ae时，动态补偿角＜0，即减小触发角，提前发送触发脉冲；当所属整流柜的an＞ae时，动态补偿角＜0，即增大触发角，延迟发送触发脉冲。动态补偿角由0°开始向对应方向移动，即逐渐增大或减小触发角。测控装置根据实时的均流系数、所属整流柜的直流输出电流an与平均直流输出电流ae的大小比较进行动态补偿角的控制。当均流系数达到阈值时，停止动态补偿角的增加。
在本方的另一种实施方式中，所述动态补偿角每次变化后，所述测控装置根据变化后的直流输出电流a'n，n为整流柜编号，如a'1为1号整流柜变化后的直流输出电流，重新计算平均直流输出电流和均流系数a'e。所述测控装置比较变化后的直流输出电流a'n和重新计算的平均直流输出电流a'e；若变化后的均流系数高于阈值，则保持动态补偿角不变；若变化后均流系数低于阈值，则各所述测控装置比较变化后的所属整流柜的直流输出电流a'n和重新计算的平均直流输出电流a'e的大小；若a'n＝a'e，则保持动态补偿角不变；若a'n≠a'e，且变化前后的比较结果相同，则动态补偿角继续向原先的方向移动，如原先动态补偿角向延迟脉冲发射方向移动，则变化后的动态补偿角相比于之前的动态补偿角，向延迟脉冲发射方向移动；若a'n≠a'e，且变化前后的比较结果相反，则动态补偿角向与原先相反的方向移动，如原先动态补偿角向延迟脉冲发射方向移动，则变化后的动态补偿角相比于之前的动态补偿角，向提前脉冲发射方向移动。
在本发明的另一种实施方式中，设置动态补偿角的区间为[-2°，2°]，即动态补偿角绝对值达到2后，不再增加。当各测控装置的动态补偿角绝对值均为2时，发出警报。动态补偿的区间是有限的，无法对差异较大的各直流输出电流进行调整。并且，各整流柜的直流输出电流差异较大时，往往是硬件问题导致，无法通过动态补偿调整，因此需要报警进行检修。
实施例二：
在实施例一的基础上，所述测控装置根据上述参数判断整流柜各部分工作状态具体为：
当可控硅故障或者快熔熔断时，所述测控装置判断所属整流柜故障；出现第一个故障整流柜时，屏蔽该整流柜；当再次出现故障整流柜时，发出报警，但不屏蔽该整流柜。单个整流柜故障时不影响励磁整流系统运作，通过屏蔽故障整流柜能够维持整流系统正常运作。当出现两个及以上的故障整流柜时，需要发出报警，通知操作人员检修。
根据直流输出电流和交流输入电流计算能量转化损耗，判断可控硅性能。当直流输出电流/交流输入电流＜0.816时，发出报警。直流输出电流与交流输入电流的比值能够反应可控硅的转化性能，比值越小，转化过程中的损耗越高。比值小于0.816时，说明可控硅性能不合格。
根据可控硅环境温度判断可控硅工作环境温度是否异常。温度采集装置可设置于整流柜的上部和下部，当可控硅环境温度＞55℃时，发出报警，通知操作人员检修，并启动辅助风机，利用辅助风机加快整流柜内部散热。
根据风机状态信息判断风机是否故障。当风机状态信息显示风机故障时，发出报警，通知操作人员检修，并切换至辅助风机，利用辅助风机进行散热。
根据快熔状态信息判断快熔是否熔断。当快熔信息显示快熔熔断后，发出报警，并屏蔽该整流柜。避免损坏励磁整理系统。
上述屏蔽整流柜，可以通过励磁调节器向需要屏蔽的整流柜的测控装置发送逆变角，该测控装置停止向所属整流柜发送触发脉冲来实现。所述逆变角可以是90°到180°之间的任意角，考虑到通信过程的误差和避免误判，所述逆变角在100°到170°之间选择。发送逆变角后，可控硅堆由正常情况下的交流整流为直流转变为直流逆变为交流。
还包括存储器，所述存储器存储所述交流输入电压、交流输入电流和直流输出电流波形；所述存储器还存储各时刻的可控硅故障信息、可控硅环境温度、风机状态信息和快熔信息。用于故障分析和事故追忆。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种发电机励磁整流柜可控硅触发脉冲控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
对应每一整流柜设置一测控装置；各所述测控装置采集所属整流柜的可控硅故障信息、可控硅环境温度、风机状态信息、快熔状态信息、交流输入电压、交流输入电流和直流输出电流an，n为整流柜编号；所述整流柜测控装置预设有固定补偿角；还包括一励磁调节器；
各所述测控装置和所述励磁调节器通信连接，并共享上述参数，所述测控装置根据上述参数判断所属整流柜的各部分工作状态；
所述励磁调节器通过PID闭环控制得到目标触发角，并将目标触发角发送给各测控装置；各测控装置向所属整流柜发送触发脉冲，所述触发脉冲的触发角＝目标触发角+固定补偿角+动态补偿角，所述动态补偿角由动态补偿过程确定；
其中动态补偿过程具体为：各所述测控装置根据各整流柜的直流输出电流计算平均直流输出电流ae和均流系数；均流流系数达到设定的阈值，则动态补偿角＝0°；若均流系数未达到设定的阈值，各测控装置比较所属整流柜的直流输出电流an与所述平均直流输出电流ae的大小，若an＞ae，则动态补偿角＞0°，若an＜ae，则动态补偿角＜0°；所述动态补偿角以0°为起点，向对应方向移动，直至均流系数达到阈值；
所述动态补偿角每次变化后，所述测控装置根据变化后的直流输出电流a'n，n为整流柜编号，重新计算平均直流输出电流a'e和均流系数；
若变化后的均流系数高于阈值，则保持动态补偿角不变；若变化后均流系数低于阈值，则比较变化后的直流输出电流a'n和重新计算的平均直流输出电流a'e的大小；若a'n＝a'e，则保持动态补偿角不变；若a'n≠a'e，且变化前后的比较结果相同，则动态补偿角继续向原先的方向移动；若a'n≠a'e，且变化前后的比较结果相反，则动态补偿角向与原先相反的方向移动；
所述固定补偿角通过现场小电流试验得到，具体为，励磁调节器设置给定触发角，可控硅整流桥阳极及同步变原边同时施加线电压100V的交流电源，改变励磁调节器给定触发角大小，使输出波形连续，并记录此时的触发角，固定补偿角＝触发角-给定触发角，励磁调节器设置给定触发角为60°。
2.根据权利要求1所述发电机励磁整流柜可控硅触发脉冲控制方法，其特征在于，所述动态补偿角的区间为[-2°，2°]，当所述动态补偿角增大到-2°或者2°后，不再增加。
3.根据权利要求2所述发电机励磁整流柜可控硅触发脉冲控制方法，其特征在于，当各所述测控装置的动态补偿角的绝对值均达到2，且均流系数小于阈值时，发出报警。
4.根据权利要求1所述发电机励磁整流柜可控硅触发脉冲控制方法，其特征在于，所述测控装置根据上述参数判断所属整流柜的各部分工作状态具体为：
根据可控硅状态故障信息判断可控硅是否故障；
根据直流输出电流和交流输入电流计算能量转化损耗，判断可控硅性能；
根据可控硅环境温度判断可控硅工作环境温度是否异常；
根据风机状态信息判断风机是否故障；
根据快熔状态信息判断快熔是否熔断。
5.根据权利要求4所述发电机励磁整流柜可控硅触发脉冲控制方法，其特征在于，所述测控装置根据上述参数判断整流柜可控硅工作状态后，若存在异常，则进行安全控制，控制逻辑为：
当可控硅故障或者快熔熔断时，所述测控装置判断所属整流柜故障；出现第一个故障整流柜时，屏蔽该整流柜；当再次出现故障整流柜时，发出报警，但不屏蔽该整流柜；
当直流输出电流/交流输入电流＜0.816时，发出报警；
当可控硅环境温度＞55℃时，发出报警，并启动辅助风机；
当风机状态信息显示风机故障时，发出报警，并切换至辅助风机。
6.根据权利要求1所述发电机励磁整流柜可控硅触发脉冲控制方法，其特征在于，各整流柜监控装置还包括存储器，所述存储器存储所述交流输入电压、交流输入电流和直流输出电流波形；所述存储器还存储各时刻的可控硅故障信息、可控硅环境温度、风机状态信息和快熔信息。
7.根据权利要求5所述发电机励磁整流柜可控硅触发脉冲控制方法，其特征在于，屏蔽整流柜的具体方法为，所述励磁调节器向需屏蔽整流柜的测控装置发送逆变角，所述测控装置停止向所属整流柜发送触发脉冲。
8.根据权利要求7所述发电机励磁整流柜可控硅触发脉冲控制方法，其特征在于，所述逆变角为100°-170°。
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