脈衝型火電廠自動發電控制裝置的製作方法
2023-09-21 19:22:15
專利名稱：脈衝型火電廠自動發電控制裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種控制裝置，特別是一種脈衝型火電廠自動發電控制裝置。
現有技術中尚未發現與本裝置相似的技術。
本發明的目的在於避免上述現有技術的不足之處而提供一種用於接收負荷調度中心主計算機直接發出的功率升、降脈衝指令，去調節發電機組出力，從而實現電力系統負荷頻率自動控制的脈衝型火電廠自動發電控制裝置。
本發明的目的可以通過以下措施來達到本發明包括電源電路、面板、後面板、殼體，其特徵在於還有當地/遠方控制及控制升降電路、上/下限出力整定及閉鎖電路、脈衝過長保護電路、信號顯示電路，當地/遠方控制及控制升降電路接收從調度中心遠方RTU終端送來的脈衝信號，其輸出一路與上/下限出力整定及閉鎖電路相接，一路與脈衝過長保護電路相接，一路送到信號顯示電路，一路送到發電機同步馬達，還有一路送回遠方RTU終端，上/下限出力整定及閉鎖電路的輸出一路送回當地/遠方控制及控制升降電路，另一路送到信號顯示電路，脈衝過長保護電路的輸出一路送回當地/遠方控制及控制升降電路，另一路送到信號顯示電路。
本發明的目的還可以通過以下措施來達到面板分為電源板插件WY、信號板插件XH、控制板插件K2、保護板插件BH四部分，在電源板插件WY上裝有電源開關K1、K2、電源指示燈XD1、XD2，在信號板插件XH上裝有指示燈XD3、XD4、XD5，在控制板插件KZ上裝有帶開關的電位器BK1、BK2及切換開關P，保護板插件BH的面板上裝有指示燈XD6。電源電路中，端子與當地/遠方控制及控制升降電路中繼電器Q的觸點Q2相接後，再通過R12、W3與可控矽G1的柵極相接，電源電路中端子與繼電器L的觸點L2相接後再通過R12、W3與可控矽G2的柵極相接。上/下限出力整定及閉鎖電路中電位器W1與R21～R23、W2串聯，通過帶開關電位器BK1後一路通過R24接運算放大器F1的12腳，另一路通過R23接運算放大器F2的3腳，F2的7腳通過R20接二極體T1的基極，T1的集電極與繼電器J的線圈串聯，電位器W3與電阻R32～R34、W4串聯，通過帶開關電位器BK2後一路通過R35與運算放大器F2的3腳相接，另一路通過R36接運算放大器F4的2腳，F4的7腳通過R40接三極體T2的基極，T2的集電極與繼電器H的線圈串接。脈衝過長保護電路中端子4、10、13分別接至電源電路中端子5、12、16的可控矽主迴路，變壓器BHB的4端通過二極體D23、R54接三極體T3的基極，T3的射極通過電位器W7、R56接電容C15及運算放大器F2的2端，F7的3端通過R63接T4的基極，T4的集電極與繼電器ZJ的線圈串接。
本裝置接收的脈衝信號是從調度中心的遠方RTU終端9來的，包括功率升、降指令，計算機在控/停控指令中調主機能源管理系統狀態四種信號。同時經過RTU將上、下限功率整定、上/下限切換閉鎖，裝置故障閉鎖，當地/遠方五種信號返送給調度中心。本裝置接收計算機發出的脈衝經信號處理後，由可控矽輸出數字脈衝電平驅動發電機調速系統的同步調速馬達10，然後由同步馬達去調節機組出力。
圖1為本發明的原理方框圖;
圖2為本發明的外形結構示意圖;
圖3為本發明後面板示意圖;
圖4為電源電路的電原理圖;
圖5a為當地/遠方控制及控制升降電路(KZ控制板部分)的電原理圖;
圖5b為當地/遠方控制及控制升降電路(XH信號板部分)的電原理圖;
圖6為上/下限出力整定及閉鎖電路的電原理圖;
圖7為脈衝過長保護電路的電原理圖。
本發明下面將結合附圖(實施例)作進一步詳述參照圖1～圖3，本發明由當地/遠方控制及控制升降電路1、上/下限出力整定及閉鎖電路2、脈衝過長保護電路3、信號顯示電路4、電源電路5、面板6、後面板7、殼體8等組成。
本裝置前面板6上有四塊插件，在WY插件上裝有電源顯示燈XD1、XD2及控制開關K1，可控矽輸出迴路及開關K2和對應的電源保險管RD1～RD3;在XH插件上有計算機在控信號指示燈XD3，功率升、降信號指示燈XD4、XD5;在K2插件上有上、下限出力整定，電位器BK1、BK2及上/下限切換閉鎖按鈕P;在BH插件上有個保護動作信號指示燈XD6，XH、KZ、BH板的下方都有一個提供測試用的測試孔11。
另外，在該裝置後面板上，有2個24腳插座L2的引出線，這些引出線接至電廠的接線端子，可將上述全部信號顯示在電廠發電機控制臺上，並通過電廠的操作開關2ZK，實現發電機出力的遠方控制。
本裝置的功能一、控制功能(KZ插件)在發電機處於計算機「遠方」控制時，接收調度中心主機經過主計算機自動發電控制(AGC)軟體在線計算發出的機組「增」、「減」負荷調節脈衝指令，並將其變換成氣輪機調速系統可接收的控制量去調節發電機的出力。
二、保護功能(BH插件)1.機組出力上、下限保護按發電機的實際工況整定機組出力的上、下限值，從而保證發電機的有功率在此範圍內調整，若超過定值裝置會自動閉鎖「增」、「減」脈衝，從而保證機組的安全運行。
2.「可控矽故障」或脈衝過長保護當可控矽故障擊穿或因其他原因造成控制脈寬超過定值時，能自動切斷調速馬達電源，防止機組過調和燒壞馬達線圈繞組。
三、限值返送功能將現場發電機有功功率上、下限整定值經RTU返送回調度中心，使其主計算機能按此定值範圍發送增、減調節脈衝指令，確保發電機出力的調節受調度主機及當地裝置的雙重保護。
四、信號顯示功能1.在保護動作時，向調度中心及電廠值班人員發出「閉鎖」信號。
2.裝置工作電源故障時，向調度中心及電廠值班人員發信號。
3.將調度中心能源管理系統(EMS)自動發電控制(AGC)投運與否的狀態信號轉送到現場，供電廠值班人員了解調度中心主機的運行狀況。
4.在現場改變上、下限定值時向調度中心發出信號，以防止上下限定值調定過程中計算機收到錯誤的信息。
五、手動優先功能發電機處於「AGC」方式時，當值班人員發現發電機有異常情況需要緊急處理時，可以如同正常運行時，通過手動操作發現機控制臺上的有功功率調節把手22K調節發電機出力，此時本裝置自動退出工作，實現手動優先。
參照圖4，K1、K2電源開關裝在面板6的WY插件上，將K1合上，220V交流電源經變壓器B，有四個次級輸出線圈，其中兩個經整流橋，電容C1～C6和集成穩壓管μpc7812，μpc7912後，分別提供整套裝置的工作電源+12V直流和-12V直流(備用)。另兩個線圈經電容C7，C8整流後，為可控矽G1，G2提供觸發電平、端子「3」、「4」接至」「加」脈衝接點Q2，端子「10」，「9」接至「減」脈衝接點L2。當Q2或L2接通時，可以給G1、G2提供「加」、「減」觸發電平，端子「11」、「12」、「15」接至電廠發電機控制臺，提供「加」、「減」燈光指示電源，端於「5」、「12」、「16」接至調速系統同步馬達當地/遠方控制開關ZK(在電廠端)，提供同步馬達工作電源，端子「13」、「14」接至閉鎖繼電器ZJ的常閉接點ZJ2，正常工作時，該接點接通。K2合上，給可控矽G1，G2的交流主迴路提供電源，RD1～RD4為保險管。
參照圖5，此電路分為信號板插件(XH)和控制板插件(KZ)兩部分。在信號板插件(XH)中，「計算機在控」信號由繼電器B，信號燈XD3組成。端於「22」接至從調度中心主計算機發至RTU的「在控」接點，當該接點接通時，繼電器B動作，B1接點合上，XD3發出平穩光，即面板6上的XD3燈亮。同時B2接點也合上，經端子「21」接至電廠控制臺(在電廠端)的「計算機在控」指示燈也亮。
「計算機不控制」和「閃光迴路」由A繼電器和FA、FB、AC繼電器組成。當端子「3」接收從計算機發來的「不控制」信號時，A繼電器動作，A2接點接通，經常閉接點FB2和端子「16」將該信號送至電廠控制臺上的指示燈，「計算機不控制指示燈」亮，與此同時A1接點也接通，經常閉接點AC1，FA1，繼電器FA動作接點FB2斷開，指示燈熄滅，同時FB1常開接點合上，繼電器FA動作，接點FA1斷開，FB繼電器失電不動作，常閉接點FB2復歸，處於接通位置，此時，指示燈又亮，因此，「計算機不控制」指示燈處在時亮時熄的閃光狀態。電容C9、C10的大小可控制閃光時間間隔，端子「4」，「20」接至電廠控制臺的按鈕，當按下此按鈕時，繼電器AC經接點A1接通，動作。AC1接點合上，將FA，FB兩繼電器迴路斷開，此時即使將按鈕復位，AC繼電器經AC1接點可自保持在接通狀態。同時AC2接點亦合上，指示燈經A2，AC2接點發出平穩光。
「加」、「減」脈衝信號指示燈XD4、XD5分別經端子「8」、「9」接至「加」脈衝接點Q3和「減」脈衝接點L3。當Q3或L3接通時，指示燈亮，即板面6上的XD4、XD5指示燈亮。
「工作電源故障」指示燈由繼電器B組成，當12V工作電源故障時，繼電器E失電，常閉接點E1、E2接通，E1接通電廠控制臺上的「電源故障」指示燈亮，E2接通，將電源故障信號經RTU返送回調度中心。該插件中的二極體起保護繼電器線圈作用。
在控制板插件(KZ)的「加」、「減」脈衝控制迴路中，發電機同步馬達10接收從調度中心發出的「加」、「減」脈衝，主要是由繼電器Q和L來實現的。當計算機發出「加」或「減」脈衝，通過RTU送至端子「4」或「21」，經J1、L1或H1、Q1常開接點，繼電器Q或L動作。當「加」脈衝迴路Q繼電器動作時，常閉接點Q1打開，將「減」脈衝迴路繼電器L斷開，此時裝置只能工作在「加」脈衝狀態，而將「減」脈衝迴路閉鎖，反之亦然。繼電器Q動作後，Q3接點接通經端子「11」接至信號板XH插件上的端子「8」，使板面上的「加」脈衝信號燈XD4亮，同時Q2接點接通，經端子「3」，「5」接至電源電路上的「3」、「4」端子，此時，電源電路上的可控矽G1的直流迴路有「加」脈衝觸發電平，可控矽G1導通，經端子「5」、「12」去驅動同步調速馬達10正向轉動，從而使機組出力增加。同樣，當減脈衝迴路L繼電器動作時，工作原理是一樣的。此時，L3合上，接通信號板XH上的XD5指示燈，板面6上XD5燈亮，L2同時也合上，將電源電路上的可控矽G2直流迴路的「減」脈衝觸發迴路經端子「10」、「9」接通，可控矽G2在「減」脈衝電平作用下導通，經端子「16」、「12」去驅動同步馬達10反向轉動，從而使機組出力減少，「加」、「減」脈衝在整個過程中的響應時間不超過0.1秒。
參照圖6，由電阻W1、W2、R20～R23，運算放大器F1及電容C11組成上限整流電路，分為四檔80%Pe、90%Pe、100%Pe、110%Pe(Pe為機組出力的額定值)，其對應的電壓值分別為4V、4.5V、5V、5.5V。此值經端子「8」送往RTU，返回給調度中心主計算機。
由電阻W3、W4、R31～R34，計算放大器F3及電容C12組成下限整定電路，分為四檔50%Pe、60%Pe、70%Pe、80%Pe，其對應的電壓值分別為2.5V、3V、3.5V、4V。此值經端子「17」送往RTU，返回給調度中心主計算機。
當現場需要改變上、下限整定值時，為避免切換時電平幹擾使計算機收到錯誤信息，在KZ板面上設置了切換閉鎖按鈕P。只要在切換時按下P，經端子「13」、「14」，計算機即可閉鎖收到的信息，以保證計算機原來數據不混亂。
由運算放大器F2，開關三極體T1，繼電器J及功率變送器經端子「15」送來的發電機實發有功功率Ps組成上限閉鎖保護電路。當實發功率Ps超過上限整定值，即F2輸入端「2」腳的電平大於「3」腳的電平時，F2輸出高電平，T1導管，J動作，常閉接點J1斷開，閉鎖「加」脈衝迴路的繼電器Q，使發電機不再增加出力，同時經端子「6」將信號送至電廠控制臺。
由運算放大器F4，開關三極體T2、繼電器H及實發功率Ps組成下限閉鎖保護電路。當實發功率Ps低於下限整定值時，即F4輸入端「3」腳的電平小於「2」腳的電平時，F4輸出高電平，T2導通，H動作，常閉接點H1斷可開，閉鎖「減」脈衝迴路的繼電器L，使發電機不再減少出力，同時經端子「6」將信號送至電廠控制臺。
上、下限整定及保護閉鎖電路實現了調度中心主計算機對現場機組出力的跟蹤。
參照圖7，由變壓器BHR，三極體T3、T4，電容C15，運算放大器F7，繼電器ZJ組成保護主迴路。
端子「4」、「10」、「13」分別接至電源電路的端子「5」、「12」、「16」的可控矽主迴路。當可控矽連續導通時間超過450ms(此時間可根據現場情況調整W7整定)時，T3導通，對電容C15充電，經電阻R61輸入F7的同相「+」端電平大於整定電位器W8輸入F7反相「-」端的電平時，F7輸出高電平，T4導通，ZJ動作，板面上的保護XD6燈亮。其接點ZJ2(常閉接點)斷開(即電源電路的端子「13」、「14」斷開)，可控矽交流主迴路斷開，整套裝置自動退出，同時ZJ1合上，將閉鎖信號返送回調度中心。ZJ4合上，使電廠控制臺上的閉鎖指示燈亮。
電阻W7、R56和電容C15組成的充放電迴路，決定了運算放大器F7的輸出由低電平變成高電平的翻轉時間。
當裝置處於「遠方」自動控制時，端子「17」接通+12V電源，一旦現場需要手動幹預，值班人員通過操作現場的2ZK開關，經端子「22」將T4兩端短接，使ZJ繼電器動作，並自保持，本裝置退出工作。
本發明相比現有技術具有如下優點1.該裝置採用安全、可靠的技術，接收計算機發出的脈衝，經信號處理後，由可控矽輸出數字脈衝電平驅動發電機調速系統的同步調速馬達，然後由同步馬達去調節機組出力，從而達到預定的機組出力，通過機組出力的調節，可以實現廣東省電力系統負荷頻率的自動控制。
2.能使調度及運行人員都能及時了解裝置的運行情況，保證了負荷調度中心能夠根據電廠實際的運行情況，通過主計算機軟體的在線計算，對負荷進行經濟性控制，從而實現全電網的經濟負荷調度。
權利要求
1.一種脈衝型火電廠自動發電控制裝置，包括電源電路5、面板6、後面板7、殼體8，其特徵在於還有當地/遠方控制及控制升降電路1、上/下限出力整定及閉鎖電路2、脈衝過長保護電路3、信號顯示電路4，當地/遠方控制及控制升降電路1接收從調度中心遠方RTU終端9送來的脈衝信號，其輸出一路與上/下限出力整定及閉鎖電路2相接，一路與脈衝過長保護電路3相接，一路送到信號顯示電路4，一路送到發電機同步馬達10，還有一路送回遠方RTU終端9，上/下限出力整定及閉鎖電路2的輸出一路送回當地/遠方控制及控制升降電路1，另一路送到信號顯示電路4，脈衝過長保護電路3的輸出一路送回當地/遠方控制及控制升降電路2，另一路送到信號顯示電路4。
2.根據權利要求1所述的控制裝置，其特徵在於面板6分為電源板插件WY、信號板插件XH、控制板插件KZ、保護板插件BH四部分，在電源板插件WY上裝有電源開關K1、K2、電源指示燈XD1、XD2，在信號板插件XH上裝有指示燈XD3、XD4、XD5，在控制板插件KZ上裝有帶開關的電位器BK1、BK2及切換開關P，保護板插件BH的面板上裝有指示燈XD6。
3.根據權利要求1所述的控制裝置，其特徵在於電源電路5中，端子3、4與當地/遠方控制及控制升降電路1中繼電器Q的觸點Q2相接後，再通過R12、W3與可控矽G1的柵極相接，電源電路5中端子9、10與繼電器L的觸點L2相接後再通過R12、W3與可控矽G2的柵極相接。
4.根據權利要求1所述的控制裝置，其特徵在於上/下限出力整定及閉鎖電路2中電位器W1與R21～R23、W2串聯，通過帶開關電位器BK1後一路通過R24接運算放大器F1的12腳，另一路通過R23接運算放大器F2的3腳，F2的7腳通過R20接二極體T1的基極，T1的集電極與繼電器J的線圈串聯，電位器W3與電阻R32～R34、W4串聯，通過帶開關電位器BK2後一路通過R35與運算放大器F2的3腳相接，另一路通過R36接運算放大器F4的2腳，F4的7腳通過R40接三極體T2的基極，T2的集電極與繼電器H的線圈串接。
5.根據權利要求1所述的控制裝置，其特徵在於脈衝過長保護電路3中端子4、10、13分別接至電源電路5中端子5、12、16的可控矽主迴路，變壓器BHB的4端通過二極體D23、R54接三極體T3的基極，T3的射極通過電位器W7、R56接電容C15及運算放大器F2的2端，F7的3端通過R63接T4的基極，T4的集電極與繼電器2J的線圈串接。
全文摘要
本發明涉及一種脈衝型火電廠自動發電控制裝置，它由當地/遠方控制及控制升降電路1、上/下限出力整定及閉鎖電路2、脈衝過長保護電路3、信號顯示電路4、電源電路5、面板、殼體等組成。本裝置可接收調度中心計算機發出的脈衝，經信號處理後，由可控矽輸出數字電平驅動發電機調速系統的同步調速馬達10，從而達到預定的機組出力。本裝置使調度及運行人員都能及時了解裝置的運行情況，保證了負荷中心對調度進行經濟性控制，從而實現全電網的經濟負荷調度。
文檔編號H02P9/00GK1080441SQ9210468
公開日1994年1月5日 申請日期1992年6月18日 優先權日1992年6月18日
發明者陳敏來, 陳渭, 羅勇, 袁乃志 申請人:廣東省電力工業局試驗研究所