CN204906242U - 一种基于分布式控制的高冗余度励磁系统 - Google Patents
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Abstract
一种基于分布式控制的高冗余度励磁系统，包括与通信网络连接的励磁调节器、智能灭磁柜和多个并联连接的智能功率柜，励磁调节器、智能灭磁柜和智能功率柜各设有独立的控制模块，所述控制模块通过电流互感器和/或电压互感器采样从励磁主回路进行电流和/或电压采样；且均可以在高优先级的控制通道退出后接管系统的控制权，智能功率柜根据通信网络上主控信号提供的导通角数据输出触发脉冲控制整流桥输出。通过通信可获得并累加得到励磁电流，并针对励磁电流进行恒电流控制。保证所有功率柜按照相同的导通角控制整流桥输出。
Description
技术领域
本实用新型涉及发电机组控制技术，具体说是一种基于分布式控制的高冗余度励磁系统。
背景技术
对于励磁系统而言，稳定可靠是最基本也是最重要的要求，所以励磁系统一般都配置了两个全功能控制通道，一个在线控制，另一个通道热备用。这样在线通道故障时备用通道可以立即转为在线控制，保证设备的可靠性。但是如果励磁调节器出现了导致双通道故障的问题，例如电源电路故障，则无法通过多通道冗余技术进行规避。
励磁系统一般包括进行控制计算的励磁调节柜、整流输出的功率柜和带有灭磁开关的灭磁柜。对于大型发电机组，一个功率柜允许输出的最大励磁电流通常不能满足控制要求，需要多个功率柜并联输出。
常规功率柜和灭磁柜没有控制模块，由励磁调节器生成触发脉冲，并联输出到各功率柜，经过放大后触发整流桥的可控硅。而常规的智能功率柜不带有励磁系统控制功能，且功率柜之间不要求相互通信。应用智能功率柜并没有提高励磁系统的可靠性。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于分布式控制的高冗余度励磁系统，使功率柜和灭磁柜均可以担任检测和控制的作用，大幅提高励磁系统的可靠性。
所述基于分布式控制的高冗余度励磁系统，其特征在于：所述励磁系统包括与通信网络连接的励磁调节器、智能灭磁柜和多个并联连接的智能功率柜，励磁调节器、智能灭磁柜和智能功率柜各设有独立的控制模块，所述控制模块通过电流互感器和/或电压互感器采样从励磁主回路进行电流和/或电压采样；
其中智能功率柜的电压互感器从三相阳极电源采样，并通过信号调制模块输出两路信号到控制模块，一路为三相过零方波参考信号，另一路为用于阳极电压幅值测量的正弦波信号，智能功率柜的控制模块输出端连接到本柜可控硅控制端，用于根据通信网络上主控信号提供的导通角数据生成并输出触发脉冲到本柜可控硅控制端。
作为优化方案，所述智能灭磁柜和智能功率柜均设有信号调理模块，智能灭磁柜和智能功率柜分别从本柜的输出电流端通过电流互感器取样，电流互感器的输出端与信号调理模块的输入端连接，信号调理模块将采样的电流信号输出给所述控制模块做恒电流控制。。
作为优化方案，所述励磁系统设有与通信网络连接的人机界面，所述人机界面设有独立的控制模块。
本实用新型使大型发电机组的励磁系统的功率柜和灭磁柜与调节柜通过通信网络连为一个整体，每个功率柜、灭磁柜均可以独立检测和控制整个系统，功率柜和灭磁柜都可以作为备用控制通道在励磁调节柜的控制通道退出后转为在线控制，通信网络连接了励磁系统所有控制通道的CPU模块，各控制通道通过通信判断其余控制通道是否正常。使得励磁系统的稳定性和可靠性得到大幅的提升。
对于大型发电机组，一个功率柜允许输出的最大励磁电流通常不能满足控制要求，需要多个功率柜并联输出。智能功率柜带有CPU模块，能够根据通信网络传递的触发角和来自阳极电源的同步信号生成控制柜内整流桥的触发脉冲，并通过通信网络向控制通道发送整流柜的状态信息，各个控制模块同时监控网络和主控制通道的工作是否正常，并可以随时接管控制权，并均可以实现智能均流功能：通过调整触发脉冲，使各个功率柜的输出电流趋于一致。
这些励磁调节柜以外的备用控制通道在线运行时可以通过开关量或本地人机界面实现简单的调节操作。在优先级更高的控制通道恢复正常后，在线控制的备用控制通道不会主动放弃在线控制，但可以通过现地操作人为恢复高优先级控制通道的在线控制。保证了系统运行的稳定性。
附图说明
图1是本实用新型分布系统结构示意图，
图2是智能功率柜控制结构示意图，
图3是智能灭磁柜控制结构示意图。
图中：1—励磁调节器，2—智能灭磁柜，3—智能功率柜，4—通信网络，5—控制模块，6—信号调制模块，7—可控硅整流桥，8—电压互感器，9—电流互感器，10—人机界面。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明：如图1所示，所述基于分布式控制的高冗余度励磁系统，其系统组成和连接结构为，所述励磁系统包括与通信网络4连接的励磁调节器1、智能灭磁柜2和多个并联连接的智能功率柜3，励磁调节器1、智能灭磁柜2和智能功率柜3各设有独立的控制模块5，所述控制模块5通过电流互感器9和/或电压互感器8采样从励磁主回路进行电流和/或电压采样。
其中智能功率柜可以同时设有电流互感器9和电压互感器8，由于智能功率柜是并联输出，电流互感器的采样电流尽是本柜的输出电流，所有智能功率柜的输出电流之和是励磁电流，通过通信网络，可以获得各个智能功率柜的采样电流之和。
智能灭磁柜仅设有电流互感器9，直接采样得到励磁电流。
其中智能功率柜的电压互感器8从三相阳极电源采样，并通过信号调制模块6输出两路信号到控制模块，一路为三相过零方波参考信号，另一路为用于阳极电压幅值测量的正弦波信号，智能功率柜的控制模块输出端连接到可控硅控制端，用于根据通信网络上主控信号提供的导通角数据输出触发脉冲到可控硅控制端。或者，该智能功率柜作为主控通道，向其他智能功率柜提供恒电压控制的导通角数据，其他智能功率柜将获得的导通角数据生成触发脉冲到可控硅整流桥。
电流和电压的控制过程祥见后面的控制方法。
所述励磁系统设有与通信网络连接的人机界面10，所述人机界面设有独立的控制模块，可以通过人机界面对控制参数在允许范围内调节。
基于上述系统的控制方法是，设置各控制模块的控制优先级，最高优先级的控制模块取得控制权，取得控制权的控制模块独立对励磁系统进行恒输出电压控制或恒输出电流控制；其中智能灭磁柜仅作恒电流控制，智能功率柜可以切换恒电流控制或恒电压控制。
恒电流或恒电压控制中，可通过现有的控制算法得到可控硅整流桥中可控硅的导通角，并通过通信网将导通角传递给各智能功率柜，各智能功率柜按照相同的导通角控制整流桥输出。
做恒电流控制时，智能灭磁柜针对采样所得的励磁电流进行运算，得到智能功率柜中可控硅整流桥的导通角；每个智能功率柜由于作为并联支路，需要将各智能功率柜所采样的电流数据发送到通信网络，计算出各智能功率柜的采样电流总和得到励磁电流，根据励磁电流做恒电流控制，将计算得到的导通角发送给其他智能功率柜，各智能功率柜将导通角生成触发脉冲输出给可控硅整流桥。
励磁调节器在线控制时，通过本柜测量得到的阳极电压或励磁电流数据控制输出电流或输出电压。智能灭磁柜在线控制时，通过本柜测量得到的励磁电流数据控制输出电流。智能功率柜在线控制时，若以恒电压方式运行，则通过本柜测量得到的阳极电压数据控制输出电压；若以恒电流方式运行，各智能功率柜测量的输出电流发送到通信网络，将所有智能功率柜所测得的输出电流的总和作为恒电流控制的对象。
若为自并励励磁系统，则仅以阳极电压为控制对象，实现恒电压控制。
一种典型的实施例为，所述智能灭磁柜和每一个智能功率柜各设有一个控制通道，所述励磁调节柜设有两个独立的控制通道。
各控制通道通过通信网络获取励磁系统内其余控制通道的状态数据，并据此判断其余控制通道是否可以正常运行，不能正常运行的控制通道则退出优先级排序；在线控制的控制通道出现故障，则控制权切换到其余控制通道中优先级最高的控制通道。
低优先级控制通道在线控制时，如果有高优先级控制通道恢复运行，在线控制的控制通道不主动放弃在线控制权，只能通过开关量或人机界面恢复高优先级控制通道的在线控制权。
一种典型的控制通道的优先级依次为：励磁调节柜、智能灭磁柜、智能功率柜，励磁调节柜的控制通道将控制计算得到的触发角通过通信网络发送到智能功率柜，由智能功率柜输出触发脉冲；如果励磁调节柜的两个控制通道均出现故障，则智能灭磁柜的控制模块转为在线控制，以恒励磁电流方式运行；如果灭磁柜再发生故障，则由预置优先级最高的智能功率柜取得在线控制权，以该智能功率柜所测得的阳极电压为控制对象，或者以各个功率柜测量值累加的总励磁电流为控制对象。
Claims (3)
1.一种基于分布式控制的高冗余度励磁系统，其特征在于：所述励磁系统包括与通信网络(4)连接的励磁调节器(1)、智能灭磁柜(2)和多个并联连接的智能功率柜(3)，励磁调节器(1)、智能灭磁柜(2)和智能功率柜(3)各设有独立的控制模块(5)，所述控制模块(5)通过电流互感器(9)和/或电压互感器(8)回路进行电流和/或电压采样；
其中智能功率柜的电压互感器(8)从三相阳极电源采样，并通过信号调制模块(6)输出两路信号到控制模块，一路为三相过零方波参考信号，另一路为用于阳极电压幅值测量的正弦波信号，智能功率柜的控制模块输出端连接到本柜可控硅控制端，用于根据通信网络上主控信号提供的导通角数据生成并输出触发脉冲到本柜可控硅控制端。
2.根据权利要求1所述的基于分布式控制的高冗余度励磁系统，其特征在于：所述智能灭磁柜(2)和智能功率柜(3)均设有信号调理模块(6)，智能灭磁柜(2)和智能功率柜(3)分别从本柜的输出电流端通过电流互感器取样，电流互感器的输出端与信号调理模块(6)的输入端连接，信号调理模块将采样的电流信号输出给所述控制模块(5)做恒电流控制。
3.根据权利要求1所述的基于分布式控制的高冗余度励磁系统，其特征在于：所述励磁系统设有与通信网络连接的人机界面(10)，所述人机界面设有独立的控制模块。
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Legal Events
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