CN203350708U

CN203350708U - 一种高压变频器“一拖二”的控制系统

Info

Publication number: CN203350708U
Application number: CN2013204723049U
Authority: CN
Inventors: 冷祥彪; 李煜东; 汪少勇; 周伟; 杨莉; 谭江平; 谢创树; 王小虎; 周敏; 何智康; 王兆鹏; 董英瑞
Original assignee: China Energy Engineering Group Guangdong Electric Power Design Institute Co Ltd
Current assignee: China Energy Engineering Group Guangdong Electric Power Design Institute Co Ltd
Priority date: 2013-08-02
Filing date: 2013-08-02
Publication date: 2013-12-18
Anticipated expiration: 2023-08-02

Abstract

本实用新型公开一种高压变频器“一拖二”的控制系统，在分散控制系统DCS中设有人机界面和逻辑控制模块，逻辑控制模块的控制输入端连接人机界面的远程控制信号输出端，逻辑控制模块的反馈输入端、控制信号输出端与高压变频器柜的反馈信号输出端、控制信号输入端连接，逻辑控制模块的报警及状态信息输出端连接人机界面的信号输入端；通过人机界面对高压变频器的接触器进行远程合闸/跳闸操作，当高压变频器电气回路发生故障后驱动开关跳闸，将变频器柜内机械故障的报警信号、电气测量信号反馈回逻辑控制模块。本实用新型的设计简单、效率高及适用范围广，实现对高压变频器的自动转换控制，减少了高压变频器厂家与各方的配合工作；还能够减少维护成本。

Description

一种高压变频器“一拖二”的控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种高压变频器“一拖二”的控制系统，可应用于大型矿业生产厂、石油化工、市政供水、冶金钢铁、电力能源等行业的各种水泵。属于电气设备技术领域。

背景技术

随着变频调速技术的发展，作为大容量传动的高压变频器调速技术得到了广泛的应用，变频调速是当今国际上广泛采用的效益高、性能好、应用广的新技术。它采用微机控制、电力电子技术及电机传动技术取得工业交流异步电机的无级调速功能。在发电厂领域，高压电动机利用高压变频器器可以实现无级调速，既可满足生产工艺过程对电动机调速控制的要求，又可大幅度的节约能源，降低生产成本。采用变频调速，具有调速精度高、启动电流小、可减少机械振动和摩擦、操作简单等优点，提高了自动化水平，实现电机软起动功能，延长了电机寿命，变频调速在电厂应用，可获得较大的经济效益。高压变频器的“一拖二”更能节省投资，降低成本。

现有高压变频器“一拖二”控制方法有多种，多种控制逻辑各不相同。现有的高压变频器“一拖二”控制逻辑在变频器自带的控制系统实现，使得高压变频器厂家需要了解电动机具体参数后才能进行生产和进行逻辑控制设计，这样高压变频器厂家与各方的配合工作增加，增加了高压变频器厂家的设计难度，同时给生产工期造成了影响。

实用新型内容

本实用新型的目的，是为了克服现有技术中高压变频器控制逻辑设计不便，费时费力，提供一种高压变频器“一拖二”的控制系统。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现：

一种高压变频器“一拖二”的控制系统，包括分散控制系统DCS和高压变频器柜，其特征在于：在分散控制系统DCS中设有人机界面和逻辑控制模块，逻辑控制模块的控制输入端连接人机界面的远程控制信号输出端，逻辑控制模块的反馈输入端连接高压变频器柜的反馈信号输出端，逻辑控制模块的控制信号输出端连接高压变频器柜的控制信号输入端，逻辑控制模块的报警及状态信息输出端连接人机界面的信号输入端；通过分散控制系统DCS的人机界面对高压变频器的接触器进行远程合闸/跳闸操作，构成分散控制系统DCS对高压变频器的控制回路；安装于高压变频器柜内的微机保护装置检测出高压变频器电气回路故障后驱动开关跳闸，将变频器柜内机械故障的报警信号通过安装于变频器柜内的互感器获得的电气测量信号反馈回分散控制系统DCS的逻辑控制模块，构成分散控制系统DCS对高压变频器的监测回路。

本实用新型的目的还可以通过以下技术方案实现：

进一步的技术方案是：逻辑控制模块由输入处理逻辑单元、故障判断及处理逻辑单元、状态处理逻辑单元和输出指令逻辑单元构成；输入处理逻辑单元的三个输入端分别连接人机界面的远程控制指令输出端、高压变频器柜的机械故障反馈信号输出端和电气测量信号输出端；状态处理逻辑单元的信号输入端连接高压变频器柜的开关状态反馈输出端，其输出端之一连接故障判断及处理逻辑单元的输入端之二、输出端之二连接人机界面的输入端之一；故障判断及处理逻辑单元的输入端之一连接输入处理逻辑单元的输出端之二、输入端之三连接输出指令逻辑单元的输出端之二，故障判断及处理逻辑单元的输出端之一连接输出指令逻辑单元的输入端之二、输出端之二连接人机界面的输入端之二；输入处理逻辑单元的输出端之一通过输出指令逻辑单元连接高压变频器柜的控制信号输入端。

进一步的技术方案是：在逻辑控制模块中设有合闸逻辑控制回路和转换逻辑控制回路。

进一步的技术方案是：所述设有合闸逻辑控制回路和转换逻辑控制回路由隔离开关KM41、KM51、KM42、KM52、KM43、KM53连接而成；KM43跨接在水泵A与6KV A之间，KM53跨接在水泵B与6KV B之间；KM41与QS41串联通过高压变频器与KM42与QS42串联后，与KM43并联；KM51与QS51串联通过高压变频器与KM52与QS52串联后，与KM53并联。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型是基于分散控制系统DCS实现对于高压变频器“一拖二”控制，即利用分散控制系统DCS对高压变频器进行控制和监测，对高压变频器的控制和监测由操作或运行人员在分散控制系统DCS的人机界面实现，即通过在分散控制系统DCS中设定控制逻辑就可对对高压变频器进行控制和监测，无需利用高压变频器自带的控制系统，不会因为电动机的供电回路图的不同而使高压变频器的生产受到影响，从而减少高压变频器对工程工期的影响。解决了现有技术中变频器厂家需要了解电动机具体供电方式后才能进行生产和进行逻辑控制设计的问题。具有设计简单、效率高及适用范围广的有益效果。

2、本实用新型涉及的控制系统对高压变频器的控制起到很大作用，完全能够实现对高压变频器的自动转换控制；通过人机界面可以对高压变频器控制模块进行操作和更改，不需高压变频器厂家技术人员来现场对高压变频器进行操作和更改，减少了高压变频器厂家与各方的配合工作，减小对工程工期的影响；还能够减少对高压变频器的现场管理工作，从而大大减少维护成本。

附图说明

图1是本实用新型涉及的控制系统的结构方框图。

图2是本实用新型涉及的控制系统的实施例1的结构方框图。

图3是本实用新型涉及的一种高压变频器柜开关结构示意图。

图4是本实用新型的逻辑模块流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

具体实施例1：

参照图1，本实施例涉及的高压变频器“一拖二”的控制系统，包括分散控制系统DCS和高压变频器柜6，在分散控制系统DCS中设有人机界面5和逻辑控制模块，逻辑控制模块的控制输入端连接人机界面5的远程控制信号输出端5-1，逻辑控制模块的反馈输入端连接高压变频器柜6的反馈信号输出端，逻辑控制模块的控制信号输出端连接高压变频器柜6的控制信号输入端，逻辑控制模块的报警及状态信息输出端连接人机界面5的信号输入端；通过分散控制系统DCS的人机界5对高压变频器的接触器进行远程合闸/跳闸操作，构成分散控制系统DCS对高压变频器的控制回路；安装于高压变频器柜内的微机保护装置检测出高压变频器电气回路故障后驱动开关跳闸，将变频器柜内机械故障的报警信号通过安装于变频器柜内的互感器获得的电气测量信号反馈回分散控制系统DCS的逻辑控制模块，构成分散控制系统DCS对高压变频器的监测回路。

参照图2，本实施例的逻辑控制模块由输入处理逻辑单元1、故障判断及处理逻辑单元2、状态处理逻辑单元3和输出指令逻辑单元4构成；输入处理逻辑单元1的三个输入端分别连接人机界面5的远程控制指令输出端5-1、高压变频器柜6的机械故障反馈信号输出端6-1和电气测量信号输出端6-3；状态处理逻辑单元3的信号输入端连接高压变频器柜6的开关状态反馈输出端6-2，其输出端之一连接故障判断及处理逻辑单元2的输入端之二、输出端之二连接人机界面5的输入端之一；故障判断及处理逻辑单元2的输入端之一连接输入处理逻辑单元1的输出端之二、输入端之三连接输出指令逻辑单元4的输出端之二，故障判断及处理逻辑单元2的输出端之一连接输出指令逻辑单元4的输入端之二、输出端之二连接人机界面5的输入端之二；输入处理逻辑单元1的输出端之一通过输出指令逻辑单元4连接高压变频器柜6的控制信号输入端。

本实施中：

所述分散控制系统DCS可以采用常规技术的集散式控制系统，在分散控制系统DCS中设有人机界面5，可以采用常规技术的人机界面，所述的逻辑控制模块，可以通过常规技术在分散控制系统DCS中用计算机软件设计而成。

安装于变频器柜内的微机保护装置包括常规技术的单片机及内置在单片内的常规实时监测程序、电压/电流互感器，由电压/电流互感器检测出电气回路的瞬时电压/电流并送入单片机，由单片机转换成可远程传输的模拟或数字信号后传送到分散控制系统DCS的逻辑控制模块，或者由单片机判断出故障状态并将所述信号转换成可远程传输的模拟或数字信号后传送到分散控制系统DCS的逻辑控制模块，逻辑控制模块发出指令驱动开关跳闸，逻辑控制模块同时将单机送来的变频器柜内的开关位置状态反馈信号、变频器柜内机械故障的报警信号、通过安装于变频器柜内的互感器获得的电气测量信号通过人机界面5反映出来。

参照图3，所述设有合闸逻辑控制回路和转换逻辑控制回路由隔离开关KM41、KM51、KM42、KM52、KM43、KM53连接而成；KM43跨接在水泵A与6KV A之间，KM53跨接在水泵B与6KV B之间；KM41与QS41串联通过高压变频器与KM42与QS42串联后，与KM43并联；KM51与QS51串联通过高压变频器与KM52与QS52串联后，与KM53并联。在逻辑控制模块中设有合闸逻辑控制回路和转换逻辑控制回路。所述采集高压变频器状态及故障信号来源于设置在变频器柜内的微机保护装置。所述高压变频器状态及故障信号包括电气回路故障后动作使开关跳闸及其位置状态反馈信号、变频器柜内机械故障的报警信号及电气测量信号。

参照图3和图4，本实施例涉及的一种高压变频器“一拖二”的控制方法，其特征在于：利用分散控制系统DCS对高压变频器进行控制和监测，具体是对高压变频器的控制和监测由操作或运行人员在分散控制系统DCS的人机界面结合变频器柜内的微机保护装置实现，

1）在分散控制系统DCS的人机界面对高压变频器的接触器进行远程合闸/跳闸操作，构成分散控制系统DCS对高压变频器的控制；

2）利用安装于高压变频器柜内的微机保护装置检测出高压变频器电气回路故障后驱动开关跳闸，将该开关的位置状态反馈给分散控制系统DCS的逻辑控制模块，同时将变频器柜内机械故障的报警信号通过安装于变频器柜内的互感器获得的电气测量信号反馈回分散控制系统DCS的逻辑控制模块，构成分散控制系统DCS对高压变频器的监测；

3）分散控制系统DCS的逻辑控制模块接收由变频器柜内的微机保护装置检测信号，逻辑控制模块根据设定的运行要求进行逻辑处理，然后发出变频器控制指令实现变频器接触器的远方合闸及跳闸操作，并给出相应的正常信号及报警信号；实现高压变频器“一拖二”的控制。

进一步地，在通过人机界面5对高压变频器的接触器进行远程合闸/跳闸操作时，通过二个逻辑控制回路控制高压变频器的接触器合闸/跳闸：

1)合闸逻辑，通过人机界面发出合闸指令,高压变频器就绪,接触器合闸；或者当高压变频器准备就绪时,延时1秒后高压变频器的接触器合闸；

2)转换逻辑，当高压变频器出现故障时,转入工频允许,逻辑控制回路的旁路合闸；当逻辑控制回路之一电动机出现故障时,逻辑控制回路的主控通路合闸,自动转入逻辑控制回路之二的泵变频运行；当高压变频器和逻辑控制回路之一的泵都发生故障时，自动转入逻辑控制回路之二的电动机工频运行。

进一步地，所述设有合闸逻辑控制回路和转换逻辑控制回路形成如下逻辑控制：

1)KM41或KM51合闸逻辑，人机界面（5）远程发出合闸指令,KM41、KM43、KM51、KM52或KM41、KM42、KM51、KM53处于分闸状态,变频器就绪,当上述条件满足时,KM41或KM51合闸；

2)KM42或KM52合闸逻辑，人机界面（5）远程发出合闸指令,KM42、KM43、KM51、KM52或KM52、KM53、KM41、KM51处于分闸状态,变频器就绪,当上述条件满足时,KM42或KM52合闸；

3)KM43或KM53合闸逻辑，人机界面（5）远程发出合闸指令,KM42、KM41、KM43或KM52、KM51、KM53处于分闸状态,KM42或KM52)分闸延时1秒后；或者当变频器故障发出切工频要求,且KM41、KM42、KM43或KM51、KM52、KM53处于分闸状态,KM42或KM52分闸延时1秒后；当上述条件分别满足时,KM43或KM53)自动合闸；

4)转换逻辑，A泵或B泵处于运行状态,当变频器出现故障时,转入工频允许,KM43或KM53合闸；当A泵或B泵电动机出现故障时,合上KM51、KM52或KM41、KM4),自动转入B泵或A泵变频运行；当变频器和A泵或B泵故障时，KM53或KM43合闸，转入B泵或A泵电动机工频运行；当变频器检修完毕，自动转入本侧变频运行。

参照图4，本实用新型的具体控制流程如下：

1）由DCS人机界面5输入指令；

2）由逻辑处理单元进行逻辑的可行性判断；

3）可行Y指令生产逻辑输出至高压变频器的控制回路：

4）不可行N，故障信号由报警器输出，有检测装置输送到人机界面，报警重新设置或处理故障；

5）高压变频器状态及故障信号经DCS信号输入线缆端口输入至人机界面。

如图4所示的采用本实用新型实现高压变频器对两台水泵的控制，所述高压变频器的一端通过QS41、KM41、QF1与6KV电源A相连，通过QS42、KM51、QF2与6KV电源B相连，高压变频器的另一端通过QS51、KM42与水泵A相连，通过QS52、KM52与水泵B相连，水泵A通过KM43与6KV电源A相连，水泵B通过KM53与6KV电源B相连，所述QF1、QF2为6kV断路器，KM41、KM42、KM43、KM51、KM52、KM53为接触器，QS41、QS42、QS51、QS52为隔离开关。

通过高压变频器“一拖二”的DCS分散控制模块发出逻辑控制：

1)KM41(KM51)合闸逻辑：高压变频器“一拖二”的DCS分散控制模块发出合闸指令,KM41、KM43、KM51、KM52(KM41、KM42、KM51、KM53)处于分闸状态,高压变频器就绪,当上述条件满足时,KM41(KM51)合闸。

2)KM42(KM52)合闸逻辑：高压变频器“一拖二”的DCS分散控制模块发出合闸指令,KM42、KM43、KM51、KM52(KM52、KM53、KM41、KM51)合闸，KM42(KM52)处于分闸状态,变频器就绪,当上述条件满足时,KM42(KM52)合闸。

3)KM43(KM53)合闸逻辑：高压变频器“一拖二”的DCS分散控制模块发出合闸指令,KM42、KM41、KM43(KM52、KM51、KM53)处于分闸状态,KM42(KM52)分闸延时1s后;或者当高压变频器故障发出切工频要求,且KM41、KM42、KM43(KM51、KM52、KM53)处于分闸状态,KM42(KM52)分闸延时1s后;当上述条件分别满足时,KM43(KM53)自动合闸。

4)转换逻辑：水泵A(水泵B)处于变频运行状态,当高压变频器出现故障时,转入工频允许（变频不可行，就发出工频允许）,KM43(KM53)合闸；当水泵A(水泵B)电动机出现故障时,合KM51、KM52(KM41、KM42),自动转入水泵B(水泵A)变频运行;当高压变频器和水泵A(水泵B)均故障时，KM53(KM43)合闸，转入水泵B(A水泵)电动机工频运行;当高压变频器检修完毕，自动转入本侧变频运行。水泵A、水泵B运行时，断路器和隔离开关为合闸状态。

Claims

1.一种高压变频器“一拖二”的控制系统，包括分散控制系统DCS和高压变频器柜（6），其特征在于：在分散控制系统DCS中设有人机界面(5)和逻辑控制模块，逻辑控制模块的控制输入端连接人机界面(5)的远程控制信号输出端（5-1），逻辑控制模块的反馈输入端连接高压变频器柜（6）的反馈信号输出端，逻辑控制模块的控制信号输出端连接高压变频器柜（6）的控制信号输入端，逻辑控制模块的报警及状态信息输出端连接人机界面(5)的信号输入端；通过分散控制系统DCS的人机界面对高压变频器的接触器进行远程合闸/跳闸操作，构成分散控制系统DCS对高压变频器的控制回路；安装于高压变频器柜内的微机保护装置检测出高压变频器电气回路故障后驱动开关跳闸，将变频器柜内机械故障的报警信号通过安装于变频器柜内的互感器获得的电气测量信号反馈回分散控制系统DCS的逻辑控制模块，构成分散控制系统DCS对高压变频器的监测回路。

2.根据权利要求1所述的一种高压变频器“一拖二”的控制系统，其特征在于：逻辑控制模块由输入处理逻辑单元（1）、故障判断及处理逻辑单元（2）、状态处理逻辑单元（3）和输出指令逻辑单元（4）构成；输入处理逻辑单元（1）的三个输入端分别连接人机界面（5）的远程控制指令输出端（5-1）、高压变频器柜（6）的机械故障反馈信号输出端（6-1）和电气测量信号输出端（6-3）；状态处理逻辑单元（3）的信号输入端连接高压变频器柜（6）的开关状态反馈输出端（6-2），其输出端之一连接故障判断及处理逻辑单元（2）的输入端之二、输出端之二连接人机界面（5）的输入端之一；故障判断及处理逻辑单元（2）的输入端之一连接输入处理逻辑单元（1）的输出端之二、输入端之三连接输出指令逻辑单元（4）的输出端之二，故障判断及处理逻辑单元（2）的输出端之一连接输出指令逻辑单元（4）的输入端之二、输出端之二连接人机界面（5）的输入端之二；输入处理逻辑单元（1）的输出端之一通过输出指令逻辑单元（4）连接高压变频器柜（6）的控制信号输入端。

3.根据权利要求1或2所述的一种高压变频器“一拖二”的控制系统，其特征在于：在逻辑控制模块中设有合闸逻辑控制回路和转换逻辑控制回路。

4.根据权利要求1或2所述的一种高压变频器“一拖二”的控制系统，其特征在于：所述设有合闸逻辑控制回路和转换逻辑控制回路由隔离开关KM41、KM51、KM42、KM52、KM43、KM53连接而成；KM43跨接在水泵A与6KV A之间，KM53跨接在水泵B与6KV B之间；KM41与QS41串联通过高压变频器与KM42与QS42串联后，与KM43并联；KM51与QS51串联通过高压变频器与KM52与QS52串联后，与KM53并联。