一種基于分布式控制的高冗余度勵(lì)磁系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)電機(jī)組控制技術(shù)，具體說是一種基于分布式控制的高冗余度勵(lì)磁系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于勵(lì)磁系統(tǒng)而言，穩(wěn)定可靠是最基本也是最重要的要求，所以勵(lì)磁系統(tǒng)一般都配置了兩個(gè)全功能控制通道，一個(gè)在線控制，另一個(gè)通道熱備用。這樣在線通道故障時(shí)備用通道可以立即轉(zhuǎn)為在線控制，保證設(shè)備的可靠性。但是如果勵(lì)磁調(diào)節(jié)器出現(xiàn)了導(dǎo)致雙通道故障的問題，例如電源電路故障，則無(wú)法通過多通道冗余技術(shù)進(jìn)行規(guī)避。
[0003]勵(lì)磁系統(tǒng)一般包括進(jìn)行控制計(jì)算的勵(lì)磁調(diào)節(jié)柜、整流輸出的功率柜和帶有滅磁開關(guān)的滅磁柜。對(duì)于大型發(fā)電機(jī)組，一個(gè)功率柜允許輸出的最大勵(lì)磁電流通常不能滿足控制要求，需要多個(gè)功率柜并聯(lián)輸出。
[0004]常規(guī)功率柜和滅磁柜沒有控制模塊，由勵(lì)磁調(diào)節(jié)器生成觸發(fā)脈沖，并聯(lián)輸出到各功率柜，經(jīng)過放大后觸發(fā)整流橋的可控硅。而常規(guī)的智能功率柜不帶有勵(lì)磁系統(tǒng)控制功能，且功率柜之間不要求相互通信。應(yīng)用智能功率柜沒有提高勵(lì)磁系統(tǒng)可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于分布式控制的高冗余度勵(lì)磁系統(tǒng)及其控制方法，使功率柜和滅磁柜均可以擔(dān)任檢測(cè)和控制的作用，大幅提高勵(lì)磁系統(tǒng)的可靠性。
[0006]所述基于分布式控制的高冗余度勵(lì)磁系統(tǒng)，其特征在于:所述勵(lì)磁系統(tǒng)包括與通信網(wǎng)絡(luò)連接的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、智能滅磁柜和多個(gè)并聯(lián)連接的智能功率柜，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、智能滅磁柜和智能功率柜各設(shè)有獨(dú)立的控制模塊，所述控制模塊通過電流互感器和/或電壓互感器回路進(jìn)行電流和/或電壓采樣；
[0007]其中智能功率柜的電壓互感器從三相陽(yáng)極電源采樣，并通過信號(hào)調(diào)制模塊輸出兩路信號(hào)到控制模塊，一路為三相過零方波參考信號(hào)，另一路為用于陽(yáng)極電壓幅值測(cè)量的正弦波信號(hào)，智能功率柜的控制模塊輸出端連接到本柜可控硅控制端，用于根據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)上主控信號(hào)提供的導(dǎo)通角數(shù)據(jù)生成并輸出觸發(fā)脈沖到本柜可控硅控制端。
[0008]作為優(yōu)化方案，所述智能滅磁柜和智能功率柜均設(shè)有信號(hào)調(diào)理模塊，智能滅磁柜和智能功率柜分別從本柜的輸出電流端通過電流互感器取樣，電流互感器的輸出端與信號(hào)調(diào)理模塊的輸入端連接，信號(hào)調(diào)理模塊將采樣的電流信號(hào)輸出給所述控制模塊做恒電流控制。O
[0009]作為優(yōu)化方案，所述勵(lì)磁系統(tǒng)設(shè)有與通信網(wǎng)絡(luò)連接的人機(jī)界面，所述人機(jī)界面設(shè)有獨(dú)立的控制模塊。
[0010]一種基于上述系統(tǒng)的控制方法，設(shè)置各控制模塊的控制優(yōu)先級(jí)，最高優(yōu)先級(jí)的控制模塊取得控制權(quán)，取得控制權(quán)的控制模塊獨(dú)立對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)行恒輸出電壓控制或恒輸出電流控制；
[0011 ] 恒電流或恒電壓控制中，通過控制算法得到可控硅整流橋中可控硅的導(dǎo)通角，并通過通信網(wǎng)將導(dǎo)通角傳遞給各智能功率柜，各智能功率柜按照相同的導(dǎo)通角控制整流橋輸出；
[0012]若為自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)，則僅以陽(yáng)極電壓為控制對(duì)象，實(shí)現(xiàn)恒電壓控制。
[0013]所述智能滅磁柜和每一個(gè)智能功率柜各設(shè)有一個(gè)控制通道，所述勵(lì)磁調(diào)節(jié)柜設(shè)有兩個(gè)獨(dú)立的控制通道。
[0014]優(yōu)化地，各控制通道通過通信網(wǎng)絡(luò)獲取勵(lì)磁系統(tǒng)內(nèi)其余控制通道的狀態(tài)數(shù)據(jù)，并據(jù)此判斷其余控制通道是否可以正常運(yùn)行，不能正常運(yùn)行的控制通道則退出優(yōu)先級(jí)排序；在線控制的控制通道出現(xiàn)故障，則控制權(quán)切換到其余控制通道中優(yōu)先級(jí)最高的控制通道。
[0015]進(jìn)一步地，低優(yōu)先級(jí)控制通道在線控制時(shí)，如果有高優(yōu)先級(jí)控制通道恢復(fù)運(yùn)行，在線控制的控制通道不主動(dòng)放棄在線控制權(quán)，通過開關(guān)量或人機(jī)界面手動(dòng)恢復(fù)高優(yōu)先級(jí)控制通道的在線控制權(quán)。
[0016]勵(lì)磁調(diào)節(jié)器在線控制時(shí)，通過本柜測(cè)量得到的陽(yáng)極電壓或勵(lì)磁電流數(shù)據(jù)控制輸出電流或輸出電壓；
[0017]智能滅磁柜在線控制時(shí)，通過本柜測(cè)量得到的勵(lì)磁電流數(shù)據(jù)控制輸出電流；
[0018]智能功率柜在線控制時(shí)，若以恒電壓方式運(yùn)行，則以本柜測(cè)量得到的陽(yáng)極電壓為控制對(duì)象；若以恒電流方式運(yùn)行，各智能功率柜測(cè)量的輸出電流發(fā)送到通信網(wǎng)絡(luò)，將所有智能功率柜所測(cè)得的輸出電流的總和作為恒電流控制的對(duì)象。
[0019]控制通道的優(yōu)先級(jí)依次為:勵(lì)磁調(diào)節(jié)柜、智能滅磁柜、智能功率柜，勵(lì)磁調(diào)節(jié)柜的控制通道將控制計(jì)算得到的觸發(fā)角通過通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到智能功率柜，由智能功率柜輸出觸發(fā)脈沖；如果勵(lì)磁調(diào)節(jié)柜的兩個(gè)控制通道均出現(xiàn)故障，則智能滅磁柜的控制模塊轉(zhuǎn)為在線控制，以恒勵(lì)磁電流方式運(yùn)行；如果滅磁柜再發(fā)生故障，則由預(yù)置優(yōu)先級(jí)最高的智能功率柜取得在線控制權(quán)，以該智能功率柜所測(cè)得的陽(yáng)極電壓為控制對(duì)象，或者以各個(gè)功率柜測(cè)量值累加的總勵(lì)磁電流為控制對(duì)象。
[0020]本發(fā)明使大型發(fā)電機(jī)組的勵(lì)磁系統(tǒng)的功率柜和滅磁柜與調(diào)節(jié)柜通過通信網(wǎng)絡(luò)連為一個(gè)整體，每個(gè)功率柜、滅磁柜均可以獨(dú)立檢測(cè)和控制整個(gè)系統(tǒng)，功率柜和滅磁柜都可以作為備用控制通道在勵(lì)磁調(diào)節(jié)柜的控制通道退出后轉(zhuǎn)為在線控制，通信網(wǎng)絡(luò)連接了勵(lì)磁系統(tǒng)所有控制通道的CPU模塊，各控制通道通過通信判斷其余控制通道是否正常。使得勵(lì)磁系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性得到大幅的提升。
[0021]對(duì)于大型發(fā)電機(jī)組，一個(gè)功率柜允許輸出的最大勵(lì)磁電流通常不能滿足控制要求，需要多個(gè)功率柜并聯(lián)輸出。智能功率柜帶有CPU模塊，能夠根據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)傳遞的觸發(fā)角和來自陽(yáng)極電源的同步信號(hào)生成控制柜內(nèi)整流橋的觸發(fā)脈沖，并通過通信網(wǎng)絡(luò)向控制通道發(fā)送整流柜的狀態(tài)信息，各個(gè)控制模塊同時(shí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)和主控制通道的工作是否正常，并可以隨時(shí)接管控制權(quán)。
[0022]這些勵(lì)磁調(diào)節(jié)柜以外的備用控制通道在線運(yùn)行時(shí)可以通過開關(guān)量或本地人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的調(diào)節(jié)操作。在優(yōu)先級(jí)更高的控制通道恢復(fù)正常后，在線控制的備用控制通道不會(huì)主動(dòng)放棄在線控制，但可以通過現(xiàn)地操作人為恢復(fù)高優(yōu)先級(jí)控制通道的在線控制。保證了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明分布系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，
[0024]圖2是智能功率柜控制結(jié)構(gòu)示意圖，
[0025]圖3是智能滅磁柜控制結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖中:1 一勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，2—智能滅磁柜，3—智能功率柜，4一通信網(wǎng)絡(luò)，5—控制模塊，6一彳目號(hào)調(diào)制模塊，7一可控娃整流橋，8一電壓互感器，9一電流互感器，10一人機(jī)界面。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明:如圖1所示，所述基于分布式控制的高冗余度勵(lì)磁系統(tǒng)，其系統(tǒng)組成和連接結(jié)構(gòu)為，所述勵(lì)磁系統(tǒng)包括與通信網(wǎng)絡(luò)4連接的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器1、智能滅磁柜2和多個(gè)并聯(lián)連接的智能功率柜3，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器1、智能滅磁柜2和智能功率柜3各設(shè)有獨(dú)立的控制模塊5，所述控制模塊5通過電流互感器9和/或電壓互感器8采樣從勵(lì)磁主回路進(jìn)行電流和/或電壓采樣。
[0028]其中智能功率柜可以同時(shí)設(shè)有電流互感器9和電壓互感器8，由于智能功率柜是并聯(lián)輸出，電流互感器的采樣電流盡是本柜的輸出電流，所有智能功率柜的輸出電流之和是勵(lì)磁電流，通過通信網(wǎng)絡(luò)，可以獲得各個(gè)智能功率柜的采樣電流之和。
[0029]智能滅磁柜僅設(shè)有電流互感器9，直接采樣得到勵(lì)磁電流。
[0030]其中智能功率柜的電壓互感器8從三相陽(yáng)極電源采樣，并通過信號(hào)調(diào)制模塊6輸出兩路信號(hào)到控制模塊，一路為三相過零方波參考信號(hào)，另一路為用于陽(yáng)極電壓幅值測(cè)量的正弦波信號(hào)，智能功率柜的控制模塊輸出端連接到可控硅控制端，用于根據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)上主控信號(hào)提供的導(dǎo)通角數(shù)據(jù)輸出觸發(fā)脈沖到可控硅控制端?；蛘?，該智能功率柜作為主控通道，向其他智能功率柜提供恒電壓控制的導(dǎo)通角數(shù)據(jù)，其他智能功率柜將獲得的導(dǎo)通角數(shù)