CN213879297U - 线路跳闸后一台水电机组供厂用电黑启动控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种线路跳闸后一台水电机组供厂用电黑启动控制装置，包括供电模块、断路器位置检测模块、主控模块和跳闸模块；该装置通过断路器位置检测模块检测到线路断路器跳闸后将信号传输到主控模块，主控模块再通过断路器位置检测模块各机组与电网连接的断路器位置，判断水电站运行机组台数，在线路跳闸时运行机组中仅保留一台机组，其他运行机组通过跳闸模块断开与电网连接的断路器，保证水电站内一台机组运行，实现了线路跳闸，水电站内仍保留一台机组孤网运行，自带厂用电孤岛运行，等待电网调令快速实施黑启动将电源送出；本实用新型可缩短黑启动准备时间，保证了厂用系统的安全性。

Description

线路跳闸后一台水电机组供厂用电黑启动控制装置

技术领域

本实用新型属于黑启动技术领域，具体涉及一种线路跳闸后一台水电机组供厂用电黑启动控制装置。

背景技术

交流供电系统实时保持发电与用电的平衡，在发生事故的情况下，供需平衡破坏，严重时可能会造成全网停电，电网再次重启将需要黑启动的支撑。为此电网为应对极端情况，必须要考虑失电后快速送出的各种可能技术。当水电站送出线路跳闸时，一般水电站内的机组会进入停机状态，此时如果备用电源也在无电源，将会造成水电站各机组无厂用电，水电站各辅机将停止工作，全站停电水电站将朝着无法预期的严重后果发展，非常不利于整个站内的主辅设备的安全。在电网线路跳闸时，部分水电站通过改造使得线路跳闸时各水电机组不停机转换为孤网运行，但是由于水电站厂用辅机通常较少，无法消纳几台机组发出的功率，此时各机组转速和频率会快速升高，最后出现各水电机组出现抢功率的情况，即功率一会为正一会为负，不能维持孤网稳定运行，最后由保护动作将各水电机组切除，造成全厂失电的情况，此时水电站必须指定一台水电机组快速进行黑启动，以此来快速恢复厂用电，但是通常一台机组启动需要耗费时间，因此需要一种线路跳闸后仅保留水电站内一台机组供厂用电，其他机组跳闸，实现水电站内设备不掉电运行，同时根据电网调度指令，快速将电源再次送出，缩短了黑启动的时间。目前还尚没有看到与水电站线路跳闸后一台水电机组供厂用电黑启动控制装置的相关文献，未来该方向也将成为黑启动热门研究方向。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种线路跳闸后一台水电机组供厂用电黑启动控制装置，实现水电站线路跳闸后维持一台水电机组带厂用电孤网运行，根据电网调度指令再次快速将电源以黑启动方式送出，保证线路跳闸，一台水电机组不停电，厂用系统由一台机组维持供电，兼具有黑启动功能丰富了黑启动技术手段，可缩短黑启动准备时间，保证了厂用系统的安全性。

本实用新型是通过以下技术方案来实现：

线路跳闸后一台水电机组供厂用电黑启动控制装置，其特征在于，包括断路器位置检测模块、主控模块和跳闸模块；所述断路器位置检测模块输入端与机组断路器辅助触点相连，输出端与主控模块数字量输入通道相连；断路器位置检测模块用于检测线路断路器及机组与电网连接的断路器的位置状态；所述主控模块数字量输出端与跳闸模块控制端口相连，主控模块用于识别线路断路器是否跳闸，输出端跳闸模块；所述跳闸模块用于驱动水电机组与电网连接断路器跳闸；

所述断路器位置检测模块包括线路断路器位置检测电路、第一机组断路器检测电路、第二机组断路器检测电路和第三机组断路器检测电路；线路断路器位置检测电路、第一机组断路器检测电路、第二机组断路器检测电路和第三机组断路器检测电路均通过断路器位置接口分别与线路断路器、第一机组断路器、第二机组断路器、第三机组断路器的常闭触点相连，线路断路器位置检测电路、第一机组断路器检测电路、第二机组断路器检测电路、第三机组断路器检测电路输出端分别与主控模块数字量输入端口相连。

优选的，还包括供电模块，所述供电模块采用输出24V电源和5V电源的开关电源，所述供电模块输出24V电源与断路器位置检测模块电压信号端相连，供电模块输出5V电源与主控模块和跳闸模块电源端相连，所述供电模块用于为断路器位置检测模块提供电压检测信号，用于为主控模块、跳闸模块提供工作电源。

优选的，所述线路断路器位置检测电路、第一机组断路器检测电路、第二机组断路器检测电路、第三机组断路器检测电路结构及参数均相同，均采用型号为7805的电压转换芯片，所述断路器位置检测模块中每路电路中断路器位置接口一端与供电模块输出的24V电源相连，另一端经电压转换芯片后分别与主控模块不同的数字量输入通道相连，电压转换芯片用于将24V电压信号转换为5V电压信号。

优选的，所述主控模块包括电源接口、电容和处理器，电源接口中三个端口分别与供电模块输出的24V电压、5V电压、电源地相连，电容并联在处理器的电源输入端口，处理器数字量信号输入端口分别与四路断路器位置检测模块输出端口相连，处理器数字量信号输出端口与跳闸模块控制电压信号相连；处理器具有七路数字量信号输入端口和七路数字量信号输出端口，其中三路数字量信号输入端口为扩展输入端口，四路数字量信号输出端口为扩展输出端口。

进一步，所述主控模块中处理器采用STC15W201S型处理器，具有16 个引脚，时钟频率为13.5MHz，Flash程序存储器为1KB，RAM容量为256B， EEPROM容量为4KB。

优选的，所述跳闸模块包括第一跳闸电路、第二跳闸电路、第三跳闸电路，第一跳闸电路、第二跳闸电路、第三跳闸电路控制端分别与主控模块数字量输出通道相连，第一跳闸电路、第二跳闸电路、第三跳闸输出端口分别与第一断路器、第二断路器、第三断路器跳闸回路相连。

进一步，第一跳闸电路、第二跳闸电路、第三跳闸电路结构相同，每一路跳闸电路均包括续流二极管、单位置继电器、三极管、驱动电阻、跳闸接口，跳闸接口与单位置继电器常开触点相连，继电器线包依次经三极管发射极、继电极后并联在供电模块输出正5V和地之间，续流二极管阳极与继电器线包和三极管发射极之间的公共点相连，续流二极管阳极与供电模块输出正5V电源相连，三极管基极经驱动电阻与处理器数字量信号输出端口相连。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型通过断路器位置检测模块检测到线路断路器跳闸后将信号传输到主控模块，主控模块再通过断路器位置检测模块各机组与电网连接的断路器位置，判断水电站运行机组台数，在线路跳闸时运行机组中仅保留一台机组，其他运行机组通过跳闸模块断开与电网连接的断路器，保证水电站内一台机组运行，实现了线路跳闸，水电站内仍保留一台机组孤网运行，自带厂用电孤岛运行，等待电网调令快速实施黑启动将电源送出；通过检测线路断路器位置，判断线路是否跳闸，由主控模块负责进行维持一台机组运行状态切换。本实用新型不改变原有断路器正常控制方式，仅需接入断路器备用触点和备用断开控制通道；可根据水电站机组台数灵活扩展通道，能够在水电、燃机推广应用。

进一步的，本实用新型通过监视水电站内各机组与电网连接的段落位置，来判断线路跳闸后运行机组台数，为主控模块提供了切除依据。

进一步的，本实用新型供电模块采用具有24V和5V电压输出的开关电源模块，装置不单独设置电源模块，现成的供电模块可保证装置连续、可靠运行。

进一步的，本实用新型黑启动为电网送出电源时，无需再进行黑启动准备和一系列操作流程，实现了随时送出，大大缩短了黑启动时间。

进一步的，本实用新型通过7805稳压芯片将断路器位置转换为主控模块兼容的5V电压信号，保障了主控设备的安全。

附图说明

图1为本实用新型装置原理框图。

图2为本实用新型断路器位置检测模块电路图。

图3为本实用新型主控模块电路图。

图4为本实用新型跳闸模块电路图。

图中：供电模块1；断路器位置检测模块2；主控模块3；跳闸模块4。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本实用新型做进一步的详细说明，所述是对本实用新型的解释而不是限定。

本实用新型能够解决水电站线路跳闸水电站内多台运行机组不能稳定的运行问题，提供了一种线路跳闸厂用系统不停电的装置，同时具有黑启动送出功能。

本实用新型一种线路跳闸后一台水电机组供厂用电黑启动控制装置，如图1所示，包括断路器位置检测模块2、主控模块3和跳闸模块4，所述断路器位置检测模块2输入端与机组断路器辅助触点相连，输出端与主控模块 3数字量输入通道相连，断路器位置检测模块2用于检测线路断路器及机组与电网连接的断路器的位置状态，所述主控模块3数字量输出端与跳闸模块 4控制端口相连，主控模块3用于识别线路断路器是否跳闸，线路断路器跳闸后判断各水电机组与电网连接断路器的状态，控制跳闸模块4跳闸仅保留一台水电机组运行，所述跳闸模块4用于驱动水电机组与电网连接断路器跳闸。

本实施例中，还包括供电模块1，所述供电模块1采用输出24V电源和 5V电源的开关电源，所述供电模块1输出24V电源与断路器位置检测模块 2电压信号端相连，供电模块1输出5V电源与主控模块3和跳闸模块4电源端相连，所述供电模块1用于为断路器位置检测模块2提供电压检测信号，用于为主控模块3、跳闸模块4提供工作电源。

本实施例中，如图3所示，供电模块1输出24V电源与主控模块3中电源接口DY1第1引脚相连，供电模块1输出5V电源与主控模块3中电源接口DY1第2引脚相连，供电模块1输出地与电源接口DY1第3引脚相连，电源接口DY1用于将供电模块1电源接入装置。

本实施例中，所述断路器位置检测模块2包括线路断路器位置检测电路、第一机组断路器检测电路、第二机组断路器检测电路、第三机组断路器检测电路，线路断路器位置检测电路、第一机组断路器检测电路、第二机组断路器检测电路、第三机组断路器检测电路均通过断路器位置接口分别与线路断路器、第一机组断路器、第二机组断路器、第三机组断路器的常闭触点相连，线路断路器位置检测电路、第一机组断路器检测电路、第二机组断路器检测电路、第三机组断路器检测电路输出端分别与主控模块3数字量输入端口相连。

本实施例中，所述线路断路器位置检测电路、第一机组断路器检测电路、第二机组断路器检测电路、第三机组断路器检测电路结构及参数均相同，均采用型号为7805的电压转换芯片，所述断路器位置检测模块2中每路电路中断路器位置接口一端与供电模块1输出的24V电源相连，另一端经电压转换芯片后分别与主控模块3不同的数字量输入通道相连，电压转换芯片用于将24V电压信号转换为5V电压信号。

本实施例中，如图2所示，线路断路器位置检测电路包括线路断路器位置接口DL1、电压转换芯片G1，线路断路器位置接口DL1第1引脚与电源接口DY1第1引脚相连，线路断路器位置接口DL1第2引脚与电压转换芯片G1第1引脚相连，电压转换芯片G1第2引脚与电源接口DY1第3引脚相连，电压转换芯片G1第3引脚与主控模块3中处理器数字量输入通道相连；第一机组断路器检测电路包括第一机组断路器位置接口DL2、电压转换芯片G2，第一机组断路器位置接口DL2第1引脚与电源接口DY1第1引脚相连，第一机组断路器位置接口DL2第2引脚与电压转换芯片G2第1引脚相连，电压转换芯片G2第2引脚与电源接口DY1第3引脚相连，电压转换芯片G2第3引脚与主控模块3中处理器数字量输入通道相连；第二机组断路器检测电路包括第二机组断路器位置接口DL3、电压转换芯片G3，第二机组断路器位置接口DL3第1引脚与电源接口DY1第1引脚相连，第二机组断路器位置接口DL3第2引脚与电压转换芯片G3第1引脚相连，电压转换芯片G3第2引脚与电源接口DY1第3引脚相连，电压转换芯片G3第3引脚与主控模块3中处理器数字量输入通道相连；第三机组断路器检测电路包括第三机组断路器位置接口DL4、电压转换芯片G4，第三机组断路器位置接口DL4第1引脚与电源接口DY1第1引脚相连，第三机组断路器位置接口DL4第2引脚与电压转换芯片G4第1引脚相连，电压转换芯片G4第 2引脚与电源接口DY1第3引脚相连，电压转换芯片G4第3引脚与主控模块3中处理器数字量输入通道相连。

本实施例中，所述主控模块3包括电源接口、电容和处理器，电源接口中三个端口分别与供电模块1输出的24V电压、5V电压、电源地相连，电容并联在处理器的电源输入端口，处理器数字量信号输入端口分别与四路断路器位置检测模块2输出端口相连，处理器数字量信号输出端口与跳闸模块 4控制电压信号相连；处理器具有七路数字量信号输入端口和七路数字量信号输出端口，其中三路数字量信号输入端口为扩展输入端口，四路数字量信号输出端口为扩展输出端口。

本实施例中，如图3所示，所述主控模块3包括电源接口DY1、电容 C1和处理器CL1，电容C1两端并联在处理器CL1第6引脚和第8引脚之间，处理器CL1第6引脚与电源接口DY1第2引脚相连，处理器CL1第8 引脚与电源接口DY1第3引脚相连，处理器CL1第1引脚与电压转换芯片 G1第3引脚相连，处理器CL1第2引脚与电压转换芯片G2第3引脚相连，处理器CL1第3引脚与电压转换芯片G3第3引脚相连，处理器CL1第4引脚与电压转换芯片G4第3引脚相连。

本实施例中，所述主控模块3中处理器采用STC15W201S型处理器，具有16个引脚，时钟频率为13.5MHz，Flash程序存储器为1KB，RAM容量为256B，EEPROM容量为4KB。

本实施例中，所述跳闸模块4包括第一跳闸电路、第二跳闸电路、第三跳闸电路，第一跳闸电路、第二跳闸电路、第三跳闸电路控制端分别与主控模块3数字量输出通道相连，第一跳闸电路、第二跳闸电路、第三跳闸输出端口分别与第一断路器、第二断路器、第三断路器跳闸回路相连。

本实施例中，第一跳闸电路、第二跳闸电路、第三跳闸电路结构相同，每一路跳闸电路均包括续流二极管、单位置继电器、三极管、驱动电阻、跳闸接口，跳闸接口与单位置继电器常开触点相连，继电器线包依次经三极管发射极、继电极后并联在供电模块1输出正5V和地之间，续流二极管阳极与继电器线包和三极管发射极之间的公共点相连，续流二极管阳极与供电模块1输出正5V电源相连，三极管基极经驱动电阻与处理器数字量信号输出端口相连。

本实施例中，第一跳闸电路包括续流二极管D1、单位置继电器R1、三极管Q1、驱动电阻RR1、跳闸接口DK1，单位置继电器R1线包一端与电源接口DY1第2引脚相连，另一端与三极管Q1发射极相连，三极管Q1集电极与电源接口DY1第3引脚相连，续流二极管D1阳极与三极管Q1发射极相连，阴极与电源接口DY1第2引脚相连，跳闸接口DK1第1引脚、第 2引脚分别与单位置继电器R1公共端和常开触点相连，三极管Q1基极经驱动电阻RR1与处理器CL1第10引脚相连；第二跳闸电路包括续流二极管 D2、单位置继电器R2、三极管Q2、驱动电阻RR2、跳闸接口DK2，单位置继电器R2线包一端与电源接口DY1第2引脚相连，另一端与三极管Q2 发射极相连，三极管Q2集电极与电源接口DY1第3引脚相连，续流二极管 D2阳极与三极管Q2发射极相连，阴极与电源接口DY1第2引脚相连，跳闸接口DK2第1引脚、第2引脚分别与单位置继电器R2公共端和常开触点相连，三极管Q2基极经驱动电阻RR2与处理器CL1第11引脚相连；第三跳闸电路包括续流二极管D3、单位置继电器R3、三极管Q3、驱动电阻RR3、跳闸接口DK3，单位置继电器R3线包一端与电源接口DY1第2引脚相连，另一端与三极管Q3发射极相连，三极管Q3集电极与电源接口DY1第3引脚相连，续流二极管D3阳极与三极管Q3发射极相连，阴极与电源接口DY1 第2引脚相连，跳闸接口DK3第1引脚、第2引脚分别与单位置继电器R3 公共端和常开触点相连，三极管Q3基极经驱动电阻RR3与处理器CL1第 12引脚相连。

本发明线路跳闸后一台水电机组供厂用电黑启动控制装置，使用时，包括如下步骤：

1)主控模块3判断断路器位置检测模块2中线路断路器位置是否处于跳闸状态，如果未跳闸，则保持检测等待状态，直至检测到线路断路器跳闸信号，触发装置启动，进入步骤2)；

2)主控模块3判断断路器位置检测模块2中第一机组断路器、第二机组断路器、第三机组断路器的位置状态，确认线路断路器跳闸时运行机组的台数及状态，并根据断路器编号排序，进入步骤3)；

3)主控模块3保留排序第一的机组运行，通过跳闸模块4控制其他机组断路器跳闸，进入步骤4)；

4)排序第一的机组带水电厂厂用电系统孤网运行，根据电网调度指令，将该机组电源送出至电网。

以上所述，仅是本实用新型专利的较佳实施例，并非对本实用新型专利作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (7)

1.线路跳闸后一台水电机组供厂用电黑启动控制装置，其特征在于，包括断路器位置检测模块(2)、主控模块(3)和跳闸模块(4)；所述断路器位置检测模块(2)输入端与机组断路器辅助触点相连，输出端与主控模块(3)数字量输入通道相连；断路器位置检测模块(2)用于检测线路断路器及机组与电网连接的断路器的位置状态；所述主控模块(3)数字量输出端与跳闸模块(4)控制端口相连，主控模块(3)用于识别线路断路器是否跳闸，输出端跳闸模块(4)；所述跳闸模块(4)用于驱动水电机组与电网连接断路器跳闸；

所述断路器位置检测模块(2)包括线路断路器位置检测电路、第一机组断路器检测电路、第二机组断路器检测电路和第三机组断路器检测电路；线路断路器位置检测电路、第一机组断路器检测电路、第二机组断路器检测电路和第三机组断路器检测电路均通过断路器位置接口分别与线路断路器、第一机组断路器、第二机组断路器、第三机组断路器的常闭触点相连，线路断路器位置检测电路、第一机组断路器检测电路、第二机组断路器检测电路、第三机组断路器检测电路输出端分别与主控模块(3)数字量输入端口相连。

2.根据权利要求1所述的线路跳闸后一台水电机组供厂用电黑启动控制装置，其特征在于，还包括供电模块(1)，所述供电模块(1)采用输出24V电源和5V电源的开关电源，所述供电模块(1)输出24V电源与断路器位置检测模块(2)电压信号端相连，供电模块(1)输出5V电源与主控模块(3)和跳闸模块(4)电源端相连，所述供电模块(1)用于为断路器位置检测模块(2)提供电压检测信号，用于为主控模块(3)、跳闸模块(4)提供工作电源。

3.根据权利要求1所述的线路跳闸后一台水电机组供厂用电黑启动控制装置，其特征在于，所述线路断路器位置检测电路、第一机组断路器检测电路、第二机组断路器检测电路、第三机组断路器检测电路结构及参数均相同，均采用型号为7805的电压转换芯片，所述断路器位置检测模块(2)中每路电路中断路器位置接口一端与供电模块(1)输出的24V电源相连，另一端经电压转换芯片后分别与主控模块(3)不同的数字量输入通道相连，电压转换芯片用于将24V电压信号转换为5V电压信号。

4.根据权利要求1所述的线路跳闸后一台水电机组供厂用电黑启动控制装置，其特征在于，所述主控模块(3)包括电源接口、电容和处理器，电源接口中三个端口分别与供电模块(1)输出的24V电压、5V电压、电源地相连，电容并联在处理器的电源输入端口，处理器数字量信号输入端口分别与四路断路器位置检测模块(2)输出端口相连，处理器数字量信号输出端口与跳闸模块(4)控制电压信号相连；处理器具有七路数字量信号输入端口和七路数字量信号输出端口，其中三路数字量信号输入端口为扩展输入端口，四路数字量信号输出端口为扩展输出端口。

5.根据权利要求4所述的线路跳闸后一台水电机组供厂用电黑启动控制装置，其特征在于，所述主控模块(3)中处理器采用STC15W201S型处理器，具有16个引脚，时钟频率为13.5MHz，Flash程序存储器为1KB，RAM容量为256B，EEPROM容量为4KB。

6.根据权利要求1所述的线路跳闸后一台水电机组供厂用电黑启动控制装置，其特征在于，所述跳闸模块(4)包括第一跳闸电路、第二跳闸电路、第三跳闸电路，第一跳闸电路、第二跳闸电路、第三跳闸电路控制端分别与主控模块(3)数字量输出通道相连，第一跳闸电路、第二跳闸电路、第三跳闸输出端口分别与第一断路器、第二断路器、第三断路器跳闸回路相连。

7.根据权利要求6所述的线路跳闸后一台水电机组供厂用电黑启动控制装置，其特征在于，第一跳闸电路、第二跳闸电路、第三跳闸电路结构相同，每一路跳闸电路均包括续流二极管、单位置继电器、三极管、驱动电阻、跳闸接口，跳闸接口与单位置继电器常开触点相连，继电器线包依次经三极管发射极、继电极后并联在供电模块(1)输出正5V和地之间，续流二极管阳极与继电器线包和三极管发射极之间的公共点相连，续流二极管阳极与供电模块(1)输出正5V电源相连，三极管基极经驱动电阻与处理器数字量信号输出端口相连。

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