一種抽水蓄能電站勵磁系統黑啟動控制裝置的製作方法

2023-07-12 15:48:06

本實用新型涉及水電站黑啟動技術領域，具體涉及一種抽水蓄能電站勵磁系統黑啟動控制裝置。

背景技術：

現有的水輪發電機一般都沒有配備在停機後能自動啟動的黑啟動裝置，當水輪發電機因故障停機後，就必須採取人工到水電站的現場去啟動各個水輪發電機，導致停電後不能及時為電力系統恢復電力，電力恢復速度慢，效率低，可靠性差，給生產生活造成較大影響。因此，設計一種在水輪發電機停機後能在設定時間內自動恢復供電的控制裝置顯得非常必要。

技術實現要素：

本實用新型是為了解決現有水輪發電機因故障停機後不能自動啟動發電的不足，提供一種在水輪發電機因故障停機後，能在規定時間內進行水輪發電機的自動黑啟動，從而快速恢復電力系統的供電，可靠性高，安全性好的一種抽水蓄能電站勵磁系統黑啟動控制裝置。

為了實現上述目的，本實用新型採用以下技術方案：

一種抽水蓄能電站勵磁系統黑啟動控制裝置，包括備用電源、監控系統、勵磁系統和水輪發電機，所述備用電源、勵磁系統和水輪發電機分別與監控系統連接，所述備用電源和水輪發電機分別與勵磁系統連接。

在本方案中，當由水輪發電機提供電力的電力系統發生大面積停電事故後，利用具有黑啟動能力的發電機組啟動發電，進而帶動無黑啟動能力的水輪發電機組發電，逐漸恢復整個電力系統。

本方案水輪發電機的勵磁黑啟動控制過程如下：

黑啟動開始，監控系統下達開機令，將水能發電機開到水輪機狀態；當水輪機的轉速大於設定轉速後，監控系統給勵磁系統發勵磁黑啟動模式命令，然後，監控系統再給勵磁系統發勵磁黑啟動投入命令，當勵磁系統收到勵磁黑啟動模式命令後，監控系統相繼將勵磁系統的勵磁交流開關和勵磁系統的滅磁開關合上；然後，監控系統下令合上水輪發電機開關；當勵磁系統收到來自監控系統的勵磁黑啟動模式命令後，經過判斷，若水輪發電機的機端電壓為0，就將勵磁系統的調節模式設為勵磁手動電流調節方式，並預設黑啟動的勵磁電流啟動值；當收到勵磁未運行信號時，勵磁系統就進入勵磁黑啟動投入命令狀態；當勵磁系統同時收到勵磁黑啟動投入命令、勵磁投入命令、勵磁交流開關合閘和滅磁開關合閘的信號後，再加上之前就已經合上的水輪發電機開關，於是經過勵磁系統的一個與門，勵磁系統發出投入直流起勵命令和投入整流橋命令；直流起勵成功後，勵磁電流先自動上升到預先設置的勵磁電流啟動值，然後，在勵磁現地控制櫃 上手動增磁，直到將水輪發電機的機端電壓升至額定值，並對水輪發電機的機端電壓線路進行充電，當水輪發電機的機端電壓大於水輪發電機的機端電壓額定值的設定值後，將勵磁系統的勵磁黑啟動模式復歸，從而結束水輪發電機的勵磁黑啟動控制過程。

本方案在水輪發電機因故障停機後，能在規定時間內進行水輪發電機的自動黑啟動，從而快速恢復電力系統的供電，以應對故障後的電力系統在規定時間內恢復供電的需求，可靠性高，安全性好。

作為優選，勵磁系統包括開關K1、開關K2、開關K3、開關K4、開關K5、開關K6、繼電器J1、繼電器J2、繼電器J3、繼電器J4、繼電器J5、繼電器J6、繼電器J7、繼電器J8、起勵接觸器C2、滅磁開關、滅磁開關合閘線圈、勵磁交流開關、勵磁交流開關合閘線圈、勵磁黑啟動模式命令啟動模塊、勵磁手動電流調節方式啟動模塊、勵磁電流啟動值設置模塊、勵磁黑啟動投入命令啟動模塊、水輪發電機的轉子和整流橋；水輪發電機包括水輪發電機開關；所述繼電器J8的控制端和開關K2的被控制端串聯連接後形成的串聯電路的兩端再分別連接在備用電源的兩端；所述繼電器J2的控制端、繼電器J8的被控制端常閉觸點1-2和開關K3的被控制端依次串聯連接後形成的串聯電路的兩端再分別連接在備用電源的兩端；所述繼電器J2的被控制端常閉觸點1-2和繼電器J3的控制端串聯連接後形成的串聯電路的兩端再分別連接在備用電源的兩端；所述繼電器J2的被控制端常閉觸點3-4、繼電器J4的控制端和開關K4的被控制端依次串聯連接後形成的串聯電路的兩端再分別連接在備用電源的兩端；所述繼電器J2的被控制端常閉觸點5-6、繼電器J5的控制端和開關K5的被控制端依次串聯連接後形成的串聯電路的兩端再分別連接在備用電源的兩端；所述繼電器J2的被控制端常閉觸點7-8、繼電器J6的控制端和開關K6的被控制端依次串聯連接後形成的串聯電路的兩端再分別連接在備用電源的兩端；所述繼電器J6的被控制端常閉觸點1-2、滅磁開關的被控制端、勵磁交流開關的被控制端、水輪發電機開關的被控制端和起勵接觸器C2的控制端依次串聯連接後形成的串聯電路的兩端再分別連接在備用電源的兩端；所述繼電器J6的被控制端常閉觸點1-2、滅磁開關的被控制端、勵磁交流開關的被控制端、水輪發電機開關的被控制端和繼電器J7的控制端依次串聯連接後形成的串聯電路的兩端再分別連接在備用電源的兩端；所述繼電器J1的被控制端常閉觸點1-2和勵磁交流開關合閘線圈的控制端串聯連接後形成的串聯電路的兩端再分別連接在備用電源的兩端；所述繼電器J1的被控制端常閉觸點3-4和滅磁開關合閘線圈的控制端串聯連接後形成的串聯電路的兩端再分別連接在備用電源的兩端；所述繼電器J1的控制端和開關K1的被控制端串聯連接後形成的串聯電路的兩端再分別連接在備用電源的兩端；所述勵磁交流開關合閘線圈的被控制端與勵磁交流開關的控制端連接；所述滅磁開關合閘線圈的被控制端與滅磁開關的控制端連接；所述開關K1的控制端、 開關K2的控制端、開關K3的控制端、開關K4的控制端、開關K5的控制端和開關K6的控制端分別與監控系統連接；繼電器J3的被控制端與勵磁黑啟動模式命令啟動模塊的控制端連接，繼電器J4的被控制端與勵磁手動電流調節方式啟動模塊的控制端連接，繼電器J5的被控制端與勵磁電流啟動值設置模塊的控制端連接，繼電器J6的被控制端與勵磁黑啟動投入命令啟動模塊的控制端連接，起勵接觸器C2的被控制端與水輪發電機的轉子的控制端連接，繼電器J7的被控制端與整流橋連接。

作為優選，所述備用電源為DC-110V至DC+110V的直流電源。

本實用新型能夠達到如下效果：

本實用新型在水輪發電機因故障停機後，能在規定時間內進行水輪發電機的自動黑啟動，從而快速恢復電力系統的供電，以應對故障後的電力系統在規定時間內恢復供電的需求，可靠性高，安全性好。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例的一種總體電路原理連接結構示意框圖。

圖2是本實用新型實施例勵磁系統黑啟動控制迴路的一種電路原理連接結構示意圖。

具體實施方式

下面通過實施例，並結合附圖，對本實用新型的技術方案作進一步具體的說明。

實施例，一種抽水蓄能電站勵磁系統黑啟動控制裝置，參見圖1、圖2所示，包括備用電源、監控系統、勵磁系統和水輪發電機，所述備用電源、勵磁系統和水輪發電機分別與監控系統連接，所述備用電源和水輪發電機分別與勵磁系統連接。

勵磁系統包括開關K1、開關K2、開關K3、開關K4、開關K5、開關K6、繼電器J1、繼電器J2、繼電器J3、繼電器J4、繼電器J5、繼電器J6、繼電器J7、繼電器J8、起勵接觸器C2、滅磁開關、滅磁開關合閘線圈、勵磁交流開關、勵磁交流開關合閘線圈、勵磁黑啟動模式命令啟動模塊、勵磁手動電流調節方式啟動模塊、勵磁電流啟動值設置模塊、勵磁黑啟動投入命令啟動模塊、水輪發電機的轉子和整流橋；水輪發電機包括水輪發電機開關；所述繼電器J8的控制端和開關K2的被控制端串聯連接後形成的串聯電路的兩端再分別連接在備用電源的兩端；所述繼電器J2的控制端、繼電器J8的被控制端常閉觸點1-2和開關K3的被控制端依次串聯連接後形成的串聯電路的兩端再分別連接在備用電源的兩端；所述繼電器J2的被控制端常閉觸點1-2和繼電器J3的控制端串聯連接後形成的串聯電路的兩端再分別連接在備用電源的兩端；所述繼電器J2的被控制端常閉觸點3-4、繼電器J4的控制端和開關K4的被控制端依次串聯連接後形成的串聯電路的兩端再分別連接在備用電源的兩端；所述繼電器J2的被控制端常閉觸點5-6、繼電器J5的控制端和開關K5的被控制端依次串聯連接後形成的串聯 電路的兩端再分別連接在備用電源的兩端；所述繼電器J2的被控制端常閉觸點7-8、繼電器J6的控制端和開關K6的被控制端依次串聯連接後形成的串聯電路的兩端再分別連接在備用電源的兩端；所述繼電器J6的被控制端常閉觸點1-2、滅磁開關的被控制端、勵磁交流開關的被控制端、水輪發電機開關的被控制端和起勵接觸器C2的控制端依次串聯連接後形成的串聯電路的兩端再分別連接在備用電源的兩端；所述繼電器J6的被控制端常閉觸點1-2、滅磁開關的被控制端、勵磁交流開關的被控制端、水輪發電機開關的被控制端和繼電器J7的控制端依次串聯連接後形成的串聯電路的兩端再分別連接在備用電源的兩端；所述繼電器J1的被控制端常閉觸點1-2和勵磁交流開關合閘線圈的控制端串聯連接後形成的串聯電路的兩端再分別連接在備用電源的兩端；所述繼電器J1的被控制端常閉觸點3-4和滅磁開關合閘線圈的控制端串聯連接後形成的串聯電路的兩端再分別連接在備用電源的兩端；所述繼電器J1的控制端和開關K1的被控制端串聯連接後形成的串聯電路的兩端再分別連接在備用電源的兩端；所述勵磁交流開關合閘線圈的被控制端與勵磁交流開關的控制端連接；所述滅磁開關合閘線圈的被控制端與滅磁開關的控制端連接；所述開關K1的控制端、開關K2的控制端、開關K3的控制端、開關K4的控制端、開關K5的控制端和開關K6的控制端分別與監控系統連接；繼電器J3的被控制端與勵磁黑啟動模式命令啟動模塊的控制端連接，繼電器J4的被控制端與勵磁手動電流調節方式啟動模塊的控制端連接，繼電器J5的被控制端與勵磁電流啟動值設置模塊的控制端連接，繼電器J6的被控制端與勵磁黑啟動投入命令啟動模塊的控制端連接，起勵接觸器C2的被控制端與水輪發電機的轉子的控制端連接，繼電器J7的被控制端與整流橋連接。

所述備用電源為DC-110V至DC+110V的直流電源。備用電源的負極端為DC-110V，備用電源的負極端為DC+110V。

勵磁系統還包括勵磁現地控制櫃，在勵磁現地控制柜上設有手動增磁調節鍵。

在本實施例中，當由水輪發電機提供電力的電力系統發生大面積停電事故後，利用具有黑啟動能力的發電機組啟動發電，進而帶動無黑啟動能力的水輪發電機組發電，逐漸恢復整個電力系統。

本實施例水輪發電機的勵磁黑啟動控制過程如下：

步驟(6-1)，黑啟動開始，監控系統向水輪發電機下達開機令，將水輪發電機開到水輪機狀態；

步驟(6-2)，當水輪機的轉速大於90％額定轉速後，監控系統下令閉合勵磁系統的開關K3，讓繼電器J2的線圈通電，隨即使繼電器J2的常開觸點1-2閉合、繼電器J2的常開觸點3-4閉合、繼電器J2的常開觸點5-6閉合、繼電器J2的常開觸點7-8閉合和繼電器J2的常開觸點9-10閉合；當繼電器J3的線圈通電時，接通勵磁系統的勵磁黑啟動模式命令啟動模塊， 將勵磁系統調節為勵磁黑啟動模式命令方式；

步驟(6-3)，當勵磁系統有勵磁運行信號時，監控系統下令閉合開關K6，繼電器J6的線圈通電，從而接通勵磁系統的勵磁黑啟動投入命令啟動模塊，將勵磁系統調節為勵磁黑啟動投入命令方式，並使繼電器J6的常開觸點1-2閉合；

步驟(6-4)，然後，監控系統給勵磁系統的開關K1發出勵磁投入命令，開關K1閉合，繼電器J1的線圈通電，隨即繼電器J1的觸點1-2閉合和繼電器J1的觸點3-4閉合；當繼電器J1的觸點1-2閉合後，勵磁系統的勵磁交流開關合閘線圈通電讓勵磁系統的勵磁交流開關閉合；

步驟(6-5)，當繼電器J1的觸點3-4閉合後，勵磁系統的滅磁開關合閘線圈通電讓勵磁系統的滅磁開關閉合；

步驟(6-6)，然後，監控系統下令合上水輪發電機開關；

步驟(6-7)，當水輪發電機的機端電壓大於水輪發電機的機端電壓額定值的60％且小於水輪發電機的機端電壓額定值的90％時，監控系統下令閉合開關K4，繼電器J4的線圈通電，從而接通勵磁系統的勵磁手動電流調節方式啟動模塊，將勵磁系統調節為勵磁手動電流調節方式；

步驟(6-8)，當水輪發電機的機端電壓小於水輪發電機的機端電壓額定值的60％時，監控系統下令閉合開關K5，繼電器J5的線圈通電，勵磁電流啟動值設置模塊啟動，將勵磁系統的勵磁電流設為勵磁電流啟動值，該勵磁電流啟動值為勵磁系統的額定勵磁電流值的B倍，並且0＜B＜1；

步驟(6-9)，當讓勵磁交流開關閉合、讓滅磁開關閉合和讓水輪發電機開關閉合後，同時讓繼電器J6的常開觸點1-2閉合，就會使起勵接觸器C2和繼電器J7動作；當起勵接觸器C2的線圈通電後，接通起勵接觸器模塊，將水能發電機的電站直流電源接至水輪發電機的轉子；

步驟(6-10)，繼電器J7動作後，將水輪發電機發出的交流電投入整流橋；

步驟(6-11)，然後，經過直流起勵，將勵磁系統的勵磁電流先自動上升到預先設置的勵磁電流啟動值；

步驟(6-12)，然後，在勵磁系統的勵磁現地控制柜上手動增磁，將水輪發電機的機端電壓升至水輪發電機的機端電壓額定值；

步驟(6-13)，對水輪發電機的機端電壓線路進行充電，當水輪發電機的機端電壓大於水輪發電機的機端電壓額定值的98％後，監控系統下令開關K2閉合，使得繼電器J8動作，繼電器J8動作後讓繼電器J8的常閉觸點1-2斷開，將勵磁系統的勵磁黑啟動模式復歸，從而結束水輪發電機的勵磁黑啟動控制過程。

本實施例在水輪發電機因故障停機後，能在規定時間內進行水輪發電機的自動黑啟動，從而快速恢復電力系統的供電，以應對故障後的電力系統在規定時間內恢復供電的需求，可靠性高，安全性好。

上面結合附圖描述了本實用新型的實施方式，但實現時不受上述實施例限制，本領域普通技術人員可以在所附權利要求的範圍內做出各種變化或修改。