一种抽水蓄能机组SFC系统启动控制方法和系统

技术领域

本发明涉及抽水蓄能领域，具体涉及一种抽水蓄能机组SFC系统启动控制方法和系统。

背景技术

近年来随着国家主管部门高度重视抽水蓄能发展，我国抽水蓄能电站建设规模持续扩大。大型抽水蓄能电站水泵工况启动电机时，若将电机直接并入电网启动会对机组和电网造成冲击。静止变频器(Static Frequency Converter，SFC)控制系统用于降低电机启动时造成的冲击载荷，实现机组从静止到并网的软启动。

抽水蓄能机组启动时，SFC通过检测同步机组转子初始位置，产生正向启动转矩后，根据预先判断的机组转子位置信号，控制逆变桥产生持续的正向启动转矩，拖动抽水蓄能机组从静止状体逐步达到同步转速后并网退出。机组转子初始位置及低频阶段的位置检测是SFC的核心技术，直接影响启动成功率。但是现有的SFC控制系统的顺控流程复杂、一旦发生突发事件通常难以及时做出处理。针对该急需解决的问题，本发明提出一种适用于高低高拓扑的SFC控制系统启动方法。本发明目的是为了优化SFC控制系统的顺控流程、增强应对突发事件及时做出处理的能力、提高机组启动的成功率。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提出了一种抽水蓄能机组SFC系统启动控制方法和系统。

第一方面，提供一种抽水蓄能机组SFC系统启动控制系统，其特征在于，包括：SFC控制器、切换柜和隔离柜、进线柜TR1和出线柜TR2、电机、断路器、励磁系统；

切换柜和隔离柜串行连接；在所述切换柜和隔离柜两端设置SFC控制器，所述SFC控制器用于通过采样的方式进行控制；

切换柜侧通过断路器QS4b和QS3b连接TR1一侧；TR1另一侧分别通过断路器VCB11和VCB12接入电源。

进一步的，所述SFC控制器放置与SFC控制柜中。

进一步的，所述断路器是10个。

进一步的，所述采样的方式是电流采样和电压采样。

进一步的，所述电源是13.8KV。

进一步的，所述隔离柜侧通过断路器VCB2连接电机；所述电机的另一侧接地GCB。

进一步的，所述电机和励磁系统耦合。

进一步的，SFC控制器通过无线的方式接收控制信号。

第二方面，提供一种抽水蓄能机组SFC系统启动控制方法，所述方法包括如下步骤：

步骤S1：进入待机控制；

步骤S2：进行启动准备；

步骤S3：进入启动控制。

进一步的，所述步骤S1具体为：

步骤S11：通过断路器合闸作待机准备；

步骤S12：监控后台做监控准备；

步骤S13，完成步骤S11、步骤S12操作后，系统进入冷备用状态。

进一步的，步骤S11还包括，切换柜将QS3b、QS4b、QS5b、QS6b合闸。

进一步的，断开地刀闭锁断路器选择用于电机拖动的SFC系统。

进一步的，在执行步骤S11之前还包括：操作SFC控制柜，选择远程控制方式。

进一步的，所述步骤S13还包括；SFC控制器检测系统是否存在故障或告警，检测VCB2、QS1b、QS2b的分合状态，检测系统电流、机侧电压、机组转速是否为0。

进一步的，所述步骤S13还包括：当条件满足系统自检无故障且无告警，VCB2、QS1b、QS2b状态为分状态，系统电流、机侧电压、机组转速为0时，系统开出SFC冷备用信号给监控后台。此时SFC系统完成待机流程，进入步骤S2。

进一步的，在所述步骤S2中控制附属设备。

进一步的，所述附属设备包括附属设备功率柜、风机。

第三方面，提供一种抽水蓄能机组SFC系统远程启动控制系统，所述系统包括：监控后台、SFC控制器、切换柜和隔离柜、进线柜TR1和出线柜TR2、电机、断路器、励磁系统。

进一步的，所述监控后台用于对顺控流程进行监测、控制；还用于接收来自SFC的控制信号、或接收来自SFC的控制信号。

进一步的，操作SFC控制柜，选择远程控制方式。

第四方面，提供一种抽水蓄能机组SFC系统远程启动控制系统，所述系统用于实现所述的一种抽水蓄能机组SFC系统启动控制方法。

第五方面，提供一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行所述的一种抽水蓄能机组SFC系统启动控制方法。

第六方面，提供一种执行设备，包括处理器，所述处理器和存储器耦合，所述存储器存储有程序指令，当所述存储器存储的程序指令被所述的一种抽水蓄能机组SFC系统启动控制方法。

第七方面，提供一种计算机可读存储介质，包括程序，当其在计算机上运行时，使得计算机执行所述的一种抽水蓄能机组SFC系统启动控制方法。

第八方面，提供一种电路系统，所述电路系统包括处理电路，所述处理电路配置为执行所述的一种抽水蓄能机组SFC系统启动控制方法。

本发明上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种有益效果：(1)简化了复杂的顺控流程，提高了SFC控制系统运行的稳定性、可靠性。(2)测控保护性能良好、机组启动成功率高。(3)与就地操作的SFC控制系统相比，更加安全。(4)人机界面友好，易于现场人员操作。(5)所有断路器量、模拟量、故障告警状态等信息汇总至监控后台，便于直观的监测系统运行状态。一旦发生突发事件能够快速、及时的做出处理。

附图说明

图1是本发明提供的包含抽水蓄能机组SFC系统启动控制系统示意图；

图2是本发明提供的包含抽水蓄能机组SFC系统启动控制方法的待机控制流程图；

图3是本发明提供的包含抽水蓄能机组SFC系统启动控制方法的启动准备流程图；

图4是本发明提供的包含抽水蓄能机组SFC系统启动控制方法的启动控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

本发明涉及一种包含抽水蓄能机组SFC系统启动控制方法和系统，适用于抽水蓄能电站静止变频器(Static Frequency Converter，SFC)控制系统的启动方法。可广泛应用于大型抽水蓄能机组水泵工况的启动，实现不同电压等级的同步机组启动及并网。

第一方面，本发明提供一种SFC系统，如图1所示；所述系统包括：SFC控制器、切换柜(即SRN柜)和隔离柜(即SRM柜)、进线柜TR1和出线柜TR2、电机、断路器、励磁系统；

优选的：所述SFC控制器放置与SFC控制柜中；

优选的：所述断路器是10个；

切换柜SRN柜和隔离柜SRM柜串行连接；在所述SRN柜和SRM柜两端设置SFC控制器，所述SFC控制器用于通过采样的方式进行控制；

优选的：所述采样的方式是电流采样和电压采样；

SRN柜侧通过断路器QS4b和QS3b连接TR1一侧；TR1另一侧分别通过断路器VCB11和VCB12接入电源；

优选的：所述电源是13.8KV；

所述SRM柜侧通过断路器VCB2连接电机；所述电机的另一侧接地GCB；

进一步的：所述SRM柜侧通过断路器VCB2连接电机之前，通过两个并行支路；其中：第一支路为断路器控制支路；第二支路设置断路器QS1b、QS6b和TR2；

优选的：所述第一支路设置多个断路器；所述断路器为QS2b和QS5b；

优选的：所述电机和励磁系统耦合；

第二方面，本发明提供一种抽水蓄能机组SFC系统启动控制方法；所述方法包括如下步骤：

步骤S1：进入待机控制；如附图2所示，所述步骤S1包括如下步骤：

步骤S11：通过断路器合闸作待机准备；具体的：切换柜将QS3b、QS4b、QS5b、QS6b合闸。

优选的：断开地刀闭锁断路器(即GCB)选择用于电机拖动的SFC系统。

步骤S12：监控后台做监控准备；具体的：由监控后台对顺控流程进行监测、控制。SFC系统中QS1b、QS2b、QS3b、QS4b、QS5b、QS6b、VCB2等所有断路器量状态作为干接点信号发送给SFC控制器。

优选的：操作SFC控制柜，选择远程控制方式；

步骤S13，完成步骤S11、步骤S12操作后，系统进入冷备用状态。此时SFC控制器检测系统是否存在故障或告警，检测VCB2、QS1b、QS2b的分合状态，检测系统电流、机侧电压、机组转速是否为0。当条件满足系统自检无故障且无告警，VCB2、QS1b、QS2b状态为分状态，系统电流、机侧电压、机组转速为0时，系统开出SFC冷备用信号给监控后台。此时SFC系统完成待机流程，进入步骤S2。

步骤S2：进行启动准备；如附图3所示，所述步骤S2具体包括如下步骤：

步骤S21：SFC控制器根据开出的干接点信号、模拟量信号判断网侧电压是否为0，断路器VCB11、VCB12是否断开。

步骤S22：当SFC控制器检测到网侧电压为0且断路器VCB11、VCB12为状态为分断状态时，监控后台发送SFC上电指令，启动附属设备。功率柜和附属设备启动成功后，SFC控制器开出SFC就绪信号、SFC冷备用信号给监控后台。监控后台接受到SFC冷备用信号后开出SFC运行指令1，此时断路器VCB11合闸、VCB12合闸。当SFC控制器检测到切换柜VCB11、VCB12状态为闭合时系统完成准备流程，进入就绪状态并进入步骤S3。

优选的：附属设备为功率柜(即SRN柜和SRM柜)、风机等；

步骤S23：当SFC控制器检测到网侧电压不为0或断路器VCB11、VCB12状态为闭合时，系统进入SFC就绪状态。控制器开出SFC就绪信号、SFC冷备用信号给监控后台。此时SFC控制器进行判断，若断路器VCB11闭合且监控后台开出SFC运行2指令或断路器VCB12闭合且监控后台开出SFC运行1指令时SFC系统进入启动状态并进入步骤S3。否则，判断是否接收到监控后台发出的SFC上电信号、SFC运行信号。若同时收到这两个信号则系统进入正常停机状态，进行停机流程。否则继续判断VCB11、VCB12是否闭合、监控后台是否开出SFC运行1指令、SFC运行2指令。

步骤S3：进入启动控制；如附图4所示，所述步骤S3具体包括如下步骤：

步骤S31：SFC控制器向切换柜发出闭合断路器VCB2指令给切换柜。当VCB2闭合后切换已反馈断路器VCB2已闭合信号给SFC控制器。此信号以干接点方式传输。

步骤S32，SFC控制器接收到VCB2已闭合后开出合隔离断路器QS2b信号给切换柜。当QS2b闭合后隔离柜反馈QS2b已闭合信号给SFC控制器。

优选的：通过干接点方式传输闭合信号。

步骤S33，SFC控制器发送励磁请求信号给励磁系统，励磁系统启动励磁并开出励磁已启动信号给SFC控制器。

步骤S34，SFC控制器获取机侧的电压信号和机侧的电流信号，并根据机侧的电压信号和机侧的电流信号计算转子初始位置，SFC控制器调节闭锁解除进入脉冲换向阶段，电机开始由静止状态缓慢启动。此时SFC控制器开出SFC已就绪、SFC已运行信号给监控后台。

步骤S35，SFC控制器判断当前机组频率是否到达预设频率，若达到预设频率，SFC控制器调节闭锁。SFC控制器再次发送SFC已就绪、SFC已运行信号给监控后台。

优选的：所述预设频率为5Hz；

步骤S36，SFC控制器开出QS2b分闸给切换柜，切换柜分断隔离断路器QS2b并反馈QS2b已断开信号给SFC控制器。

步骤S37，SFC控制器开出QS1b合闸给切换柜，切换柜分断隔离断路器QS1b并反馈QS1b已闭合信号给SFC控制器。

步骤S38，SFC控制器调节闭锁解除，进入自然换向阶段。当电机频率达到额定频率的预设比例时，同期装置根据检测当前的电机频率发出电机加速或减速指令。当同期装置判定同期成功后会开出合并网断路器GCB指令或给机组同步信号给后台监控，后台监控发合并网断路器GCB指令或给机组同步信号给SFC控制器。

优选的：所述预设比例为99％；

步骤S39，当SFC控制器接收到合并网断路器GCB指令或机组同步信号指令时，SFC控制器封锁逆变桥脉冲，整流触发角推逆变。

所述和并网短路GCB指令为合并网断路器GCB1和GCB2；

步骤S310，循环检测此时系统电流是否为0。当电流为0时，SFC控制器开出VCB2分闸指令给出线柜。VCB2断开后反馈VCB2已断开信号给SFC控制器。

步骤S311，SFC控制器开出QS1b分闸指令给隔离系统，分隔离断路器QS1b。QS1b断开后反馈QS1b已断开信号给SFC控制器。

步骤S312，SFC控制器开出励磁复归信号给励磁系统，控制系统部分变量初始化，关闭SFC附属设备，抽水蓄能机组SFC系统启动控制系统进入步骤S1。

第三方面，本发明提供一种抽水蓄能机组SFC系统远程启动控制系统，所述系统包括：监控后台、SFC控制器、切换柜(SRN柜)和隔离柜(SRM柜)、进线柜TR1和出线柜TR2、电机、断路器、励磁系统；

所述监控后台用于对顺控流程进行监测、控制；还用于接收来自SFC的控制信号、或接收来自SFC的控制信号；

优选的：操作SFC控制柜，选择远程控制方式；

切换柜SRN柜和隔离柜SRM柜串行连接；在所述SRN柜和SRM柜两端设置SFC控制器，所述SFC控制器用于通过采样的方式进行控制；

优选的：所述采样的方式是电流采样和电压采样；

SRN柜侧通过断路器QS4b和QS3b连接TR1一侧；TR1另一侧分别通过断路器VCB11和VCB12接入电源；

优选的：所述电源是13.8KV；

所述SRM柜侧通过断路器VCB2连接电机；所述电机的另一侧接地GCB；

进一步的：所述SRM柜侧通过断路器VCB2连接电机之前，通过两个并行支路；其中：第一支路为断路器控制支路；第二支路设置断路器QS1b、QS6b和TR2；

优选的：所述第一支路设置多个断路器；所述断路器为QS2b和QS5b；

优选的：所述电机和励磁系统耦合；

优选的：所述SFC控制器放置与SFC控制柜中；

术语“数据处理装置”、“数据处理系统”、“用户设备”或“计算设备”包涵用于处理数据的所有种类的装置、设备和机器，举例包括可编程处理器、计算机、片上系统、或者上述中的多个或其组合。所述装置能够包括专用逻辑电路，例如FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路)。除了硬件，所述装置还可以包括代码，创建用于所述计算机程序的执行环境，例如，构成处理器固件、协议栈、数据库管理系统、操作系统、跨系统运行环境、虚拟机或上述一个或多个的组合的代码。该装置和执行环境可以实现各种不同计算模型基础设施，诸如web服务、分布式计算、和网格计算基础设施。

计算机程序(也被称为程序、软件、软件应用、脚本或代码)能够以编程语言的任何形式来撰写，包括汇编或解释语言、说明或过程性语言，且其可以以任何形式部署，包括作为单机程序或者作为模块、组件、子例程、对象或适于在计算环境中使用的其他单元。计算机程序可以但不必与文件系统中的文件相对应。程序能够存储在保持其他程序或数据(例如存储在标记语言文档中的一个或多个脚本)的文件的一部分中，在专用于所述程序的单个文件中，或者在多个协同文件中(例如，存储一个或多个模块、子例程或代码部分的文件)。计算机程序可以部署为在一个计算机上或位于一个站点或跨多个站点分布且由通信网络互连的多个计算机上执行。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。