CN210780623U - 一种适用于一次风机高压变频器的动态无扰切换系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种变频器动态无扰切换系统，具体涉及一种适用于一次风机高压变频器的动态无扰切换系统。包括一次风机变频器系统、一次风机变频控制系统，一次风机变频器系统包括6kV厂用母线、高压开关、工频开关、一次风机、变频器、变频开关，一次风机变频控制系统包括第一电压互感器、第一线路、第二线路、第二电压互感器、电流互感器、振动测试仪、第三线路、控制器和人工按键，本实用新型的动态无扰切换缩短了切换时间，降低了风机电耗，进而节约了厂用电成本，增加售电收益，可以使改造后的风机振动幅度大幅下降，延长了检修周期，节约检修成本，降低一次风机抢修费用。

Description

一种适用于一次风机高压变频器的动态无扰切换系统

技术领域

本实用新型涉及一种变频器动态无扰切换系统，具体涉及一种适用于一次风机高压变频器的动态无扰切换系统。

背景技术

高压变频器作为一种有效的调速工具，具有以下优势：(1)调速效率高；(2)调速范围宽；(3)自动控制程度高，调节精度高；(4)电机启动电流小，延长电机寿命。高压变频器通常均采取手动旁路(即变频、工频模式通过刀闸手动切换)方式设计，故障处理方法是主动降低机组负荷，通过投油稳燃，单侧停止故障变频器后，切至工频运行，检修恢复后再次降低负荷，停止工频侧将变频器再次投入运行，这需要反复停机，不仅影响负荷，而且会造成巨大的经济损失。目前主流的一次风机工频、变频切换主要有直接切换、异步切换和同步切换三种方式，均未解决切换冲击电流大的问题，严重情况下还会导致厂用系统出线过载、低电压等事故，可以说目前国内尚无实现大容量轴流式一次风机高压变频器动态无扰切换的案例。

有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种适用于一次风机高压变频器的动态无扰切换系统，使其更具有产业上的利用价值。

发明内容

为解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种适用于一次风机高压变频器的动态无扰切换系统。

本发明为适应一次风机在各种工况下的运行要求，通过实时检测电源侧三相电压幅值、频率、相角，使变频器输出相同幅值、相同相位、相同频率的可控电压，捕捉变频器输出和工频电源的同频、同相、同幅值时刻，实现“变频-工频”事故情况下的和“工频-变频”准备情况下的人工一键切换，可以在百万等级机组的大容量锅炉轴流式一次风机上实现高压变频器的动态无扰切换，实现高频变频器由“变频-工频”或者“工频-变频”智能化一键切换功能。同时引入该系统后，可以使变频器处于稳定高效状态运行，解决噪声大，能耗高，可靠性差的问题，机组运行安全性大大提升，减少了非停事件，延长了检修周期，带来巨大的间接效益和安全收益。

本实用新型的一种适用于一次风机高压变频器的动态无扰切换系统，包括一次风机变频器系统和一次风机变频控制系统，

所述一次风机变频器系统包括，6kV厂用母线、高压开关、工频开关、一次风机、变频器、变频开关；

所述一次风机变频控制系统包括，第一电压互感器、第一线路、第二线路、第二电压互感器、电流互感器、振动测试仪、第三线路、控制器和人工按键；

所述一次风机变频控制系统分别和6kV厂用母线以及变频器所在支路建立电性连接；

所述一次风机变频控制系统依次与一次风机变频器系统1的变频开关、变频器和工频开关建立通信连接；

所述一次风机和6kV厂用母线建立电性连接；

所述控制器依次与变频开关、变频器和工频开关建立通信连接；

所述人工按键与控制器直接电性连接。

优选的，所述一次风机变频控制系统通过第一电压互感器直接连接至6kV厂用母线，通过第二电压互感器和变频器所在支路连接。

优选的，所述一次风机变频控制系统分别通过第一线路、第二线路和第三线路依次与一次风机变频器系统的变频开关、变频器和工频开关建立通信连接。

优选的，所述一次风机一方面依次通过工频开关、高压开关连接至6kV厂用母线上，另一方面依次通过变频器、变频开关和高压开关连接至6kV厂用母线上。

优选的，所述控制器依次通过第一线路、第二线路和第三线路分别与变频开关、变频器和工频开关建立通讯连接。

优选的，所述变频器的型号是台达G600。

优选的，所述控制器的型号是shzk ZK880。

借由上述方案，本发明至少具有以下优点：

1.本发明是国内首创在百万等级机组大容量锅炉轴流式一次风机实现高压变频器动态无扰切换，实现了高压变频器由“变频-工频”或“工频-变频”智能化一键切换功能；

2.本发明可以使改造后的高频变频器处于稳定高效状态运行，解决其噪声大、能耗高，可靠性差的问题，机组运行安全性大大提升，减少了非停事件，带来巨大的间接效益和安全收益。

3.本发明的动态无扰切换缩短了切换时间，降低了风机电耗，进而节约了厂用电成本，增加售电收益；

4.本发明可以使改造后的风机振动幅度大幅下降，延长了检修周期，节约检修成本，降低一次风机抢修费用。

综上所述，本发明安全可靠、经济效益显著、实用性强、便于推广使用。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某个实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明一种适用于一次风机高压变频器的动态无扰切换系统的系统原理图。

图中：1、一次风机变频器系统；2、一次风机变频控制系统；1-1、6kV厂用母线；1-2、高压开关；1-3、工频开关；1-4、一次风机；1-5、变频器；1-6、变频开关；2-1、第一电压互感器；2-2、第一线路；2-3、第二线路；2-4、第二电压互感器；2-5、电流互感器；2-6、振动测试仪；2-7、第三线路；2-8、控制器；2-9、人工按键。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

参见图1，本实用新型一种适用于一次风机高压变频器的动态无扰切换系统，包括一次风机变频器系统1、一次风机变频控制系统2；其中，所述一次风机变频控制系统2一方面分别通过第一电压互感器2-1、第二电压互感器2-4直接连接至6kV厂用母线1-1和变频器1-5所在支路，另一方面分别通过电流互感器2-5、振动测试仪2-6获取一次风机1-4端口的电流和振动量；同时所述一次风机变频控制系统2分别通过第一线路2-2、第二线路2-3和第三线路2-7与一次风机变频器系统1的变频开关1-6、变频器1-5和工频开关1-3建立通信联系；所述一次风机变频器系统1包括6kV厂用母线1-1、高压开关1-2、工频开关1-3、一次风机1-4、变频器1-5、变频开关1-6；其中，所述一次风机1-4一方面依次通过工频开关1-3、高压开关1-2连接至6kV厂用母线1-1上，另一方面依次通过变频器1-5、变频开关1-6和高压开关1-2连接至6kV厂用母线1-1上；所述一次风机变频控制系统2包括第一电压互感器2-1、第一线路2-2、第二线路2-3、第二电压互感器2-4、电流互感器2-5、振动测试仪2-6、第三线路2-7、控制器2-8和人工按键2-9；其中，所述第一电压互感器2-1检测6kV厂用母线1-1的电压并将其发送至控制器2-8，所述第二电压互感器2-4检测变频器1-5所在支路电压并将其发送至控制器2-8，所述电流互感器2-5检测一次风机1-4端口电流并将其发送至控制器2-8，所述振动测试仪2-6检测一次风机1-4振动量大小并将其发送至控制器2-8，所述控制器2-8通过第一线路2-2与变频开关1-6建立通讯联系，以实现控制器2-8对变频开关1-6指令的发送和变频开关1-6分合闸状态的反馈，所述控制器2-8通过第二线路2-3与变频器1-5建立通讯联系，以实现控制器2-8对变频器1-5的控制，所述控制器2-8通过第三线路2-7与工频开关1-3建立通讯联系，以实现控制器2-8对工频开关1-3指令的发送和工频开关1-3分合闸状态的反馈，所述人工按键2-9与控制器2-8直接相连以实现操作人员对控制器2-8的一键控制；

本发明在实际使用中，如果所述一次风机1-4在变频运行状态因需要切工频时，所述人工按键2-9发出变频至工频的“上切”请求；或者发生风机变频器1-5重故障或者非变频运行状态，所述控制器2-8接收上述信息后将第一电压互感器2-1实时监测到的电网频率信号f_N与变频器1-5通过第二线路2-3反馈的频率信号f_T作差，当f_T与f_N的误差|f_N-f_T|≤0.5Hz时控制器2-8对该频率状态进行锁定，频率锁定后，再将第一电压互感器2-1实时监测到的电网相位信号θ_N与变频器1-5通过第二线路2-3反馈的相位信号θ_T作差，当θ_T与θ_N的误差|θ_N-θ_T|≤5°时控制器2-8对该相位状态进行锁定，相位锁定后，最后将第一电压互感器2-1监测到的电网电压幅值信号u_N与变频器1-5通过第二线路2-3反馈的电压幅值信号u_T作差，当u_T与u_N的误差|u_N-u_T|≤5V时控制器2-8对该幅值状态进行锁定。在确定变频器1-5的频率、相位和电压幅值与电网对应量之差保持在误差允许范围内以后，所述控制器2-8通过第三线路2-7向工频开关1-3发出闭合指令并确认工频开关1-3处于合闸状态，此时控制器2-8方可通过第一线路2-2发出指令断开变频开关1-6，至此“上切”状态完成，一次风机1-4切换至工频运行。整个“上切”过程中，所述控制器2-8接收电流互感器2-5发送的电流波形，并对电流数据进行存储，这样一方面可以为人工“上切”提供参考，另一方面可以起到“故障录波”的作用，为“上切”失败提供事故记录与事故分析依据。

本发明在实际使用中，如果所述变频器1-5处于送电热备用状态，一次风机1-4处于工频运行回路的准备状态时，所述人工按键2-9发出工频至变频的“下切”请求；或者振动测试仪2-6检测到一次风机1-4的振动量大小≥V_set，所述控制器2-8接收上述信息后将第一电压互感器2-1实时监测到的电网频率信号f_N与变频器1-5通过第二线路2-3反馈的频率信号f_T作差，当f_T与f_N的误差|f_N-f_T|≤0.5Hz时控制器2-8对该频率状态进行锁定，频率锁定后，再将第一电压互感器2-1实时监测到的电网相位信号θ_N与变频器1-5通过第二线路2-3反馈的相位信号θ_T作差，当θ_T与θ_N的误差|θ_N-θ_T|≤5°时控制器2-8对该相位状态进行锁定，相位锁定后，最后将第一电压互感器2-1监测到的电网电压幅值信号u_N与变频器1-5通过第二线路2-3反馈的电压幅值信号u_T作差，当u_T与u_N的误差|u_N-u_T|≤5V时控制器2-8对该幅值状态进行锁定。在确定变频器1-5的频率、相位和电压幅值与电网对应量之差保持在误差允许范围内以后，所述控制器2-8通过第一线路2-2发出指令闭合变频开关1-6并确认变频开关1-6处于合闸状态，此时控制器2-8方可通过第三线路2-7发出指令断开工频开关1-3，至此“下切”状态完成，一次风机1-4变频运行。整个“下切”过程中，所述控制器2-8接收电流互感器2-5发送的电流波形，并对电流数据进行存储，这样做一方面可以为人工“下切”提供参考，另一方面可以起到“故障录波”的作用，为“下切”失败提供事故记录与事故分析依据。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，并不用于限制本实用新型，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种适用于一次风机高压变频器的动态无扰切换系统，包括一次风机变频器系统(1)和一次风机变频控制系统(2)，其特征在于：

所述一次风机变频器系统(1)包括，6kV厂用母线(1-1)、高压开关(1-2)、工频开关(1-3)、一次风机(1-4)、变频器(1-5)、变频开关(1-6)；

所述一次风机变频控制系统(2)包括，第一电压互感器(2-1)、第一线路(2-2)、第二线路(2-3)、第二电压互感器(2-4)、电流互感器(2-5)、振动测试仪(2-6)、第三线路(2-7)、控制器(2-8)和人工按键(2-9)；

所述一次风机变频控制系统(2)分别和6kV厂用母线(1-1)以及变频器(1-5)所在支路建立电性连接；

所述一次风机变频控制系统(2)依次与一次风机变频器系统(1)的变频开关(1-6)、变频器(1-5)和工频开关(1-3)建立通信连接；

所述一次风机(1-4)和6kV厂用母线(1-1)建立电性连接；

所述控制器(2-8)依次与变频开关(1-6)、变频器(1-5)和工频开关(1-3)建立通信连接；

所述人工按键(2-9)与控制器(2-8)直接电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种适用于一次风机高压变频器的动态无扰切换系统，其特征在于：所述一次风机变频控制系统(2)通过第一电压互感器(2-1)直接连接至6kV厂用母线(1-1)，通过第二电压互感器(2-4)和变频器(1-5)所在支路连接。

3.根据权利要求1所述的一种适用于一次风机高压变频器的动态无扰切换系统，其特征在于：所述一次风机变频控制系统(2)分别通过第一线路(2-2)、第二线路(2-3)和第三线路(2-7)依次与一次风机变频器系统(1)的变频开关(1-6)、变频器(1-5)和工频开关(1-3)建立通信连接。

4.根据权利要求1所述的一种适用于一次风机高压变频器的动态无扰切换系统，其特征在于：所述一次风机(1-4)一方面依次通过工频开关(1-3)、高压开关(1-2)连接至6kV厂用母线(1-1)上，另一方面依次通过变频器(1-5)、变频开关(1-6)和高压开关(1-2)连接至6kV厂用母线(1-1)上。

5.根据权利要求1所述的一种适用于一次风机高压变频器的动态无扰切换系统，其特征在于：所述控制器(2-8)依次通过第一线路(2-2)、第二线路(2-3)和第三线路(2-7)分别与变频开关(1-6)、变频器(1-5)和工频开关(1-3)建立通讯连接。

6.根据权利要求1所述的一种适用于一次风机高压变频器的动态无扰切换系统，其特征在于：所述变频器(1-5)的型号是台达G600。

7.根据权利要求1所述的一种适用于一次风机高压变频器的动态无扰切换系统，其特征在于：所述控制器(2-8)的型号是shzk ZK880。

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