CN117578600A - 抽水调相控制系统及发电装置 - Google Patents

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CN117578600A CN202311521895.9A CN202311521895A CN117578600A CN 117578600 A CN117578600 A CN 117578600A CN 202311521895 A CN202311521895 A CN 202311521895A CN 117578600 A CN117578600 A CN 117578600A
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符英诗
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朱德天
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Abstract

本申请涉及一种抽水调相控制系统及发电装置。抽水调相控制系统,包括:机端断路器控制装置,用于确定所述机端断路器状态;信号传输装置,连接所述机端断路器控制装置,用于传输所述机端断路器控制装置发送的信号;静止变频器控制装置,连接所述信号传输装置,用于基于所述信号传输装置发送的信号控制所述静止变频器。本申请设置机端断路器控制装置和静止变频器控制装置之间具有两条连接线路。当机端断路器控制装置接收到合闸信号后,合闸信号既可以通过信号传输装置传输至静止变频器控制装置,合闸信号也可以直接被传输至静止变频器控制装置,从而提高了静止变频器控制接收合闸信号的成功率,并开启静止变频器,抽水调相也可以成功开机。

Description

抽水调相控制系统及发电装置
技术领域
本申请涉及发电技术领域,特别是涉及一种抽水调相控制系统及发电装置。
背景技术
在抽水调相工况开机过程中,静止变频器控制装置接收到机端断路器控制装置发送的机端断路器合闸信号后,才启动静止变频器。
然而,现有技术中,由于抽水调相工况复杂,导致静止变频器控制装置时常无法接收到合闸信号,进而使得抽水调相工况无法正常开机,影响发电效率。
发明内容
基于此,有必要提供一种能够提高抽水调相成功开机概率的抽水调相控制系统及发电装置。
一方面,提供一种抽水调相控制系统,所述控制系统包括:
机端断路器控制装置,用于确定所述机端断路器状态;
信号传输装置,连接所述机端断路器控制装置,用于传输所述机端断路器控制装置发送的信号;
静止变频器控制装置,连接所述信号传输装置,用于基于所述信号传输装置发送的信号控制所述静止变频器。
在一个实施例中,所述信号传输装置包括:
发电机控制单元,连接所述机端断路器控制装置,用于接收所述信号;
抽水启动控制单元,连接所述发电机控制单元和所述静止变频器控制装置,用于将所述发电机控制单元发送的所述信号发送至所述静止变频器控制装置。
在一个实施例中,所述发电机控制单元和所述抽水启动控制单元之间通讯连接。
在一个实施例中,所述发电机控制单元和所述机端断路器控制装置接线连接。
在一个实施例中,所述抽水启动控制单元和所述静止变频器控制装置接线连接。
在一个实施例中,所述机端断路器控制装置和所述静止变频器控制装置连接,所述静止变频器控制装置用于接收所述机端断路器控制装置发送的信号,且基于所述信号控制所述静止变频器。
在一个实施例中,所述机端断路器控制装置和所述静止变频器控制装置接线连接。
在一个实施例中,所述信号包括合闸信号。
在一个实施例中,当所述静止变频器控制装置接收所述合闸信号,启动所述静止变频器。
一方面,提供一种发电装置,所述发电装置包括静止变频器、发电机和控制设备,所述控制设备集成有如前述的抽水调相控制系统。
上述抽水调相控制系统及发电装置,通过设置机端断路器控制装置和静止变频器控制装置之间具有两条连接线路。当机端断路器控制装置检测到合闸后,发出合闸信号。合闸信号既可以通过信号传输装置传输至静止变频器控制装置,合闸信号也可以直接被传输至静止变频器控制装置。当静止变频器控制装置接收到任一合闸信号后,即可开启静止变频器,从而提高了静止变频器控制接收合闸信号的成功率,并开启静止变频器,抽水调相也可以成功开机。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案,下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一实施例提供的抽水调相控制系统示意图;
图2为另一实施例提供的抽水调相控制系统示意图。
附图标记说明:抽水调相控制系统-100;机端断路器控制装置-110;信号传输装置-120;发电机控制单元-121;抽水启动控制单元-122;静止变频器控制装置-130。
为了更好地描述和说明这里公开的那些发明的实施例和/或示例,可以参考一幅或多幅附图。用于描述附图的附加细节或示例不应当被认为是对所公开的发明、目前描述的实施例和/或示例以及目前理解的这些发明的最佳模式中的任何一者的范围的限制。
具体实施方式
为了便于理解本申请,下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是,本申请可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本申请。
可以理解,本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件,但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。
可以理解,以下实施例中的“连接”,如果被连接的电路、装置、单元等相互之间具有电信号或数据的传递,则应理解为“电连接”、“通信连接”等。在各实施例中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;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或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在各实施例中的具体含义。
可以理解,“至少一个”是指一个或多个,“多个”是指两个或两个以上。“元件的至少部分”是指元件的部分或全部。
在此使用时,单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式,除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是,术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在,但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时,在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
如背景技术所言,由于抽水调相工况复杂,导致静止变频器控制装置时常无法接收到合闸信号,进而使得抽水调相工况无法正常开机,影响发电效率。
示例性地,抽水调相是一种在抽水蓄能电站中应用的运行方式。抽水蓄能电站通常由上水库、下水库和位于两者之间的水力发电系统组成。在常规的抽水蓄能运行方式中,上水库在电力负荷低谷时段通过抽水将下水库的水位提升,在电力负荷高峰时段则通过放水发电。
然而,在抽水调相的运行方式中,上水库在电力负荷高峰时段不仅通过放水发电,同时还通过抽水将下水库的水位降低。这种运行方式的主要目的是改善系统的频率和电压稳定性。
在抽水调相过程中,上水库的泵站会将下水库的水抽到上水库中,同时下水库的泵站会将上水库的水抽到下水库中。这种双向泵送的过程可以快速地改变上下水库的水位,从而在短时间内对系统的频率和电压进行调节。
此外,抽水调相还可以提高抽水蓄能电站的灵活性。由于抽水调相可以在电力负荷高峰时段同时进行抽水和发电,因此可以更灵活地应对系统中的突发负荷变化,提高系统的稳定性。
基于此,抽水调相的启动依赖于静止变频器。静止变频器无法启动会导致抽水调相停机。因此,为了防止静止变频器因为无法接收到信号而无法正常启动,在一个实施例中,请参阅图1,提供一种抽水调相控制系统100。抽水调相控制系统100用于控制抽水调相工况的开机。
具体的,抽水调相控制系统100包括机端断路器控制装置110、信号传输装置120以及静止变频器控制装置130。
机端断路器控制装置110用于获取机端断路器的状态。机端断路器可以是指连接发电机和电力系统之间的开关设备,主要起到切断机端电路、保护机组及电力系统以及限制故障电流的作用。
示例性地,当发电机需要停机或者出现故障时,机端断路器可以迅速切断机端电路,保护发电机和电力系统。或者,当机组或电力系统出现故障时,机端断路器可以通过切断电路来防止故障扩大,保护机组和整个电力系统。再或者,当机组或电力系统出现故障时,机端断路器可以限制故障电流,防止过大的电流对机组和电力系统造成更大的损害。
此外,机端断路器还可以在必要时进行负荷转移,即在不影响其他设备运行的情况下,将特定设备从系统中转移出去。这主要通过在设备出现异常情况时及时断开断路器实现。
作为示例,机端断路器具有导通和断开两种状态。机端断路器控制装置110可以获取机端断路器当前的状态,并发送机端断路器状态。示例性地,机端断路器控制装置110可以内置于发电机。
信号传输装置120连接机端断路器控制装置110。信号传输装接收机端断路器控制装置110发送的信号,并将该信号传递至静止变频器控制装置130。作为示例,该信号可以为发电机断路器(Generator Circuit-Breaker,GCB)的合闸信号。
具体的,请参阅图2,信号传输装置120包括互连的发电机控制单元121与抽水启动控制单元122。发电机控制单元121连接机端断路器控制装置110,抽水启动控制单元122连接静止变频器控制装置130。发电机控制单元121接收合闸信号,并将该信号传输至抽水启动控制单元122。抽水启动控制单元122再将合闸信号传输至静止变频器控制装置130。
作为示例,发电机控制单元121可以为机组本地控制单元(Local Control Unit,LCU)。发电机控制单元121用于控制和监测机组的运行状态。发电机控制单元121可以由可编程逻辑控制器或分布式控制系统构成。发电机控制单元121负责机组的开关机、调速、调节水位等基本运行模式,监测机组的运行状态,发现故障并进行报警处理,收集机组运行数据,进行数据统计分析并保存。发电机控制单元121可以位于水轮发电机层、开关站等设备附近,完成对交流电机的启动过程的控制和保护,监视和控制直流系统的电压电流等功能。
抽水启动控制单元122主要负责控制和监视抽水蓄能机组的启动和停运。抽水启动控制单元122通常由输入输出接口、控制逻辑单元、模拟量处理单元、开关量处理单元、人机界面和电源部分等组成。抽水启动控制单元122的主要功能包括:根据电网需求和机组运行状态,通过继电器或逆变器等控制设备,对机组的启动和停运进行控制;通过各种传感器和仪表对机组的运行状态进行实时监测,包括水位、压力、温度、电流、电压等参数,确保机组安全运行;能够对机组的故障进行及时预警和处理,保证机组的安全和稳定运行;采集和处理各种数据,包括实时数据和历史数据,并通过通信网络将数据传输到上级控制系统或调度中心等。
静止变频器控制装置130连接信号传输装置120,并且静止变频器控制装置130基于合闸信号控制静止变频器(Static Frequency Convertor,SFC)的启动或者关闭。
静止变频器控制装置130接收到合闸信号后,控制静止变频器启动,静止变频器可以将交流电源进行变频和变流。静止变频器可以将输入电源的频率和电压进行精确控制,使输出电源适应不同的负载要求,从而使得抽水调相工况可以正常运行。
作为示例,静止变频器的主要结构包括整流器、中间电容器、逆变器以及滤波器等部分。其中,整流器将输入的交流电源转换为直流电源,中间电容器用于平稳输出电流,逆变器将直流电源转换为交流电源,滤波器则用于去除电源谐波等干扰信号。静止变频器可以基于脉宽调制技术,通过调节脉宽调制信号的占空比,从而精确控制逆变器的输出电压和电流大小,实现逆变器的频率和电压调节。同时,静止变频器还可以根据负载变化自动调整输出电源的频率和电压,以保持稳定的电力输出。
同时,本实施例中,在设置信号传输装置120传输机端断路器控制装置110发出的合闸信号至静止变频器控制装置130的同时,还可以设置机端断路器控制装置110和静止变频器控制装置130连接。此时,机端断路器控制装置110和静止变频器控制装置130之间具有两条连接线路。当机端断路器控制装置110检测到合闸后,发出合闸信号。合闸信号既可以通过信号传输装置120传输至静止变频器控制装置130,合闸信号也可以直接被传输至静止变频器控制装置130,从而提高了静止变频器控制接收合闸信号的成功率,并开启静止变频器后,抽水调相也可以成功开机。
示例性地,当静止变频器控制装置130接收到任一合闸信号后,即可开启静止变频器。
在一个实施例中,机端断路器控制装置110和静止变频器控制装置130之间可以硬连接,即机端断路器控制装置110和静止变频器控制装置130之间使用接线连接。同时,发电机控制单元121与抽水启动控制单元122之间可以通讯连接。作为示例,发电机控制单元121与抽水启动控制单元122之间可以使用以太网连接。机端断路器控制装置110和信号传输装置120之间,以及信号传输装置120和静止变频器控制装置130之间既可以使用以太网连接,也可以使用接线连接。
在一个实施例中,提供一种发电装置。发电装置包括静止变频器、发电机和控制设备。控制设备用于控制静止变频器的启动,进而使得静止变频器带动发电机运行。
发电装置可以进行抽水调相。此时,控制设备集成有前述的抽水调相控制系统100。请参阅图1,抽水调相控制系统100用于控制抽水调相工况的开机。具体的,抽水调相控制系统100包括机端断路器控制装置110、信号传输装置120以及静止变频器控制装置130。
本实施例中,控制设备内,可以设置机端断路器控制装置110和静止变频器控制装置130连接,同时,还可以设置机端断路器控制装置110通过信号传输装置120连接静止变频器控制装置130。此时,机端断路器控制装置110和静止变频器控制装置130之间具有两条连接线路。当机端断路器控制装置110检测到合闸后,发出合闸信号。合闸信号既可以通过信号传输装置120传输至静止变频器控制装置130,合闸信号也可以直接被传输至静止变频器控制装置130。当静止变频器控制装置130接收到任一合闸信号后,即可开启静止变频器,从而提高了静止变频器控制接收合闸信号的成功率,并开启静止变频器后,抽水调相也可以成功开机。
作为示例,请参阅图2,信号传输装置120包括互连的发电机控制单元121与抽水启动控制单元122。发电机控制单元121连接机端断路器控制装置110,抽水启动控制单元122连接静止变频器控制装置130。发电机控制单元121接收合闸信号,并将该信号传输至抽水启动控制单元122。抽水启动控制单元122再将合闸信号传输至静止变频器控制装置130。
作为示例,发电机控制单元121可以为机组本地控制单元。发电机控制单元121用于控制和监测机组的运行状态。发电机控制单元121可以由可编程逻辑控制器或分布式控制系统构成。发电机控制单元121负责机组的开关机、调速、调节水位等基本运行模式,监测机组的运行状态,发现故障并进行报警处理,收集机组运行数据,进行数据统计分析并保存。发电机控制单元121可以位于水轮发电机层、开关站等设备附近,完成对交流电机的启动过程的控制和保护,监视和控制直流系统的电压电流等功能。
抽水启动控制单元122主要负责控制和监视抽水蓄能机组的启动和停运。抽水启动控制单元122通常由输入输出接口、控制逻辑单元、模拟量处理单元、开关量处理单元、人机界面和电源部分等组成。抽水启动控制单元122的主要功能包括:根据电网需求和机组运行状态,通过继电器或逆变器等控制设备,对机组的启动和停运进行控制;通过各种传感器和仪表对机组的运行状态进行实时监测,包括水位、压力、温度、电流、电压等参数,确保机组安全运行;能够对机组的故障进行及时预警和处理,保证机组的安全和稳定运行;采集和处理各种数据,包括实时数据和历史数据,并通过通信网络将数据传输到上级控制系统或调度中心等。
作为示例,静止变频器启动后,可以将交流电源进行变频和变流,用于工业生产过程中的电力调节和电机控制。静止变频器可以将输入电源的频率和电压进行精确控制,使输出电源适应不同的负载要求。
作为示例,静止变频器的主要结构包括整流器、中间电容器、逆变器以及滤波器等部分。其中,整流器将输入的交流电源转换为直流电源,中间电容器用于平稳输出电流,逆变器将直流电源转换为交流电源,滤波器则用于去除电源谐波等干扰信号。静止变频器可以基于脉宽调制技术,通过调节脉宽调制信号的占空比,从而精确控制逆变器的输出电压和电流大小,实现逆变器的频率和电压调节。同时,静止变频器还可以根据负载变化自动调整输出电源的频率和电压,以保持稳定的电力输出。
在一个实施例中,机端断路器控制装置110和静止变频器控制装置130之间可以硬连接,即机端断路器控制装置110和静止变频器控制装置130之间使用接线连接。同时,发电机控制单元121与抽水启动控制单元122之间可以通讯连接。作为示例,发电机控制单元121与抽水启动控制单元122之间可以使用以太网连接。机端断路器控制装置110和信号传输装置120之间,以及信号传输装置120和静止变频器控制装置130之间既可以使用以太网连接,也可以使用接线连接。
在一个实施例中,发电装置包括多个静止变频器和发电机。此时,控制设备可以同时传输多个合闸信号至对应的静止变频器。当然,发电装置也可以包括多个发电机和一个静止变频器。此时,每一合闸信号具有对应的发电机标识,以使得静止变频器能够识别出发电机。
可以理解,上述抽水调相控制系统100和发电装置还可以采用其他形式,而不限于上述实施例已经提到的形式,只要其能够达到完成抽水调相控制系统100和发电装置的功能即可。
示例性地,控制设备可以为终端。终端可以但不限于是各种个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑或者物联网设备。
在本说明书的描述中,参考术语“有些实施例”、“其他实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本申请范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种抽水调相控制系统,其特征在于,所述控制系统包括:
机端断路器控制装置,用于确定所述机端断路器状态;
信号传输装置,连接所述机端断路器控制装置,用于传输所述机端断路器控制装置发送的信号;
静止变频器控制装置,连接所述信号传输装置,用于基于所述信号传输装置发送的信号控制所述静止变频器。
2.根据权利要求1所述的抽水调相控制系统,其特征在于,所述信号传输装置包括:
发电机控制单元,连接所述机端断路器控制装置,用于接收所述信号;
抽水启动控制单元,连接所述发电机控制单元和所述静止变频器控制装置,用于将所述发电机控制单元发送的所述信号发送至所述静止变频器控制装置。
3.根据权利要求2所述的抽水调相控制系统,其特征在于,所述发电机控制单元和所述抽水启动控制单元之间通讯连接。
4.根据权利要求2所述的抽水调相控制系统,其特征在于,所述发电机控制单元和所述机端断路器控制装置接线连接。
5.根据权利要求2所述的抽水调相控制系统,其特征在于,所述抽水启动控制单元和所述静止变频器控制装置接线连接。
6.根据权利要求1所述的抽水调相控制系统,其特征在于,所述机端断路器控制装置和所述静止变频器控制装置连接,所述静止变频器控制装置用于接收所述机端断路器控制装置发送的信号,且基于所述信号控制所述静止变频器。
7.根据权利要求6所述的抽水调相控制系统,其特征在于,所述机端断路器控制装置和所述静止变频器控制装置接线连接。
8.根据权利要求1所述的抽水调相控制系统,其特征在于,所述信号包括合闸信号。
9.根据权利要求8所述的抽水调相控制系统,其特征在于,当所述静止变频器控制装置接收所述合闸信号,启动所述静止变频器。
10.一种发电装置,其特征在于,所述发电装置包括静止变频器、发电机和控制设备,所述控制设备集成有如权利要求1-9任一项所述的抽水调相控制系统。
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