一种抽水蓄能机组变频启动的控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及抽水蓄能领域，尤其涉及一种抽水蓄能机组变频启动的控制系统及其控制方法。

背景技术

新能源大规模并网运行，电力系统的安全稳定运行面临着越来越严峻的挑战，用于电力系统的储能发挥着越来越重要的作用。抽水蓄能是电力系统中容量最大、技术最成熟、安全性最好的储能方式。国家正大力推动抽水蓄能电站的建设，减少新能源并网运行对电网的冲击，提高新能源与电网运行的协调性以及电网的安全稳定性。静止变频启动系统(SFC)具有启动快、可复用、易维护等优点，成为抽水蓄能机组首选启动设备和主要启动方式，是决定抽水蓄能机组快速响应电网的最重要装备之一。

抽水蓄能领域对机组的快速响应要求极高，一台静止变频启动器往往负责启动多台抽水蓄能机组的启动，如果能缩短单台机组启动时间，无论对启动设备的利用率，还是对电网调峰、填谷、事故备用等任务的响应上，都具备重要的意义。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种抽水蓄能机组变频启动的控制系统及其控制方法；本发明的另一目的是提供所述抽水蓄能机组变频启动的控制方法。

技术方案：本发明所述系统包括监控系统、静止变频启动系统、励磁系统以及同期系统，在所述静止变频启动系统中添加SFC启动多个机组的热备用状态，同一SFC系统在连续启动不同机组时，直接从热备用状态启动。

进一步地，所述静止变频启动系统包括输入断路器、输入变压器、整流桥、平流电抗器、逆变桥、旁路开关、输出变压器以及输出断路器。

进一步地，所述静止变频启动系统把工频电源转换成变频电源，抽蓄机组从静止状态逐步升速到目标转速。

进一步地，所述SFC系统通过启动冷却系统、合输入断路器使SFC系统处于热备用状态。

进一步地，所述静止变频启动系统一次拓扑结构为6-6结构或12-6结构。

所述控制方法包括如下步骤：

(1)所述监控系统给SFC系统发出投入令，SFC系统收到投入令后，使自身处于热备用状态，等待监控系统的启机任务；

(2)当多台抽水蓄能机组同时接收到启机任务时，监控系统直接利用处于热备用状态下的SFC系统依次启动多台抽水蓄能机组；

(3)当执行完启机任务后，监控给SFC系统发退出令，SFC系统流程复归至SFC就绪状态。

进一步地，所述步骤(1)包括：

(1.1)SFC系统自检后给监控系统发“SFC就绪”信号，监控系统收到后，发“SFC投入令”信号，SFC系统收到后，开始启动辅助系统，收到正确反馈后，再发出“输入断路器合闸令”信号，SFC系统收到输入断路器在合位后给监控发“SFC已热备用”信号，监控收到后，给SFC系统发“SFC启动令”信号，之后SFC系统发出“输出断路器合闸令”信号；

(1.2)SFC系统收到输出断路器在合位后，发出“旁路开关置旁路位”信号，SFC系统收到旁路开关位置后，发出“励磁启动令”信号，SFC系统进行转速解锁，开始拖动机组不带升压变运行。

(1.3)SFC系统检测到机组频率大于4Hz后，发出“旁路开关置带变位”信号，检测后，开始拖动机组进行升速，当机组转速大于98％后，向同期装置发“启动同期”信号；

(1.4)同期装置运行后，通过对SFC系统发“升速、减速、增磁、减磁”信号来调节机组转速和电压，直到机组满足同期并网条件，同时向并网开关和SFC系统发“同期合闸令”信号，开始走停机流程，流程复归到热备用状态。

进一步地，所述步骤(1.1)中辅助系统包括风机和油泵。

进一步地，所述处理器执行所述程序时实现根据权利要求6-8任一项所述的抽水蓄能机组变频启动的控制方法。

进一步地，所述计算机程序被设计为运行时实现根据权利要求6至8任一项所述的抽水蓄能机组变频启动的控制方法。

有益效果：本发明与现有技术相比，具有如下显著优点：缩短了多台抽水蓄能机组变频启动总时间，提高了设备利用率，保障了抽水蓄能调峰填谷的效率。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为本发明变频启动系统12-6结构的一次拓扑图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

本发明所述抽水蓄能机组变频启动系统包括监控系统、静止变频启动系统、励磁系统、同期系统，所述控制方法及系统，通过合理协调各个系统，在启机流程中添加SFC的热备用状态，使得同一SFC系统在连续启动不同机组时，可直接从热备用状态启动，从而使得每次启机都节省了SFC从就绪状态到热备用状态所需时间，同时也减少了SFC冷却系统和输入断路器的动作次数，提高了设备利用率，更快速的响应电网调峰、填谷等任务。

所述应用于抽蓄领域的静止变频启动系统，一次拓扑通常是6-6或12-6结构，如图2所示，整个系统包括输入断路器、输入变压器、整流桥、平流电抗器、逆变桥、旁路开关、输出变压器、输出断路器等，静止变频启动系统通过把工频电源转换成变频电源，使得抽蓄机组能够从静止状态逐步升速到目标转速，最后实现并网运行。

SFC系统的热备用状态指的是，SFC的冷却系统已经运行、输入断路器已经在合位。抽蓄领域单台SFC往往肩负拖动多台机组的任务，启动首台机组时，SFC接到监控的投入令后，通过启动冷却系统、合输入断路器使得SFC系统处于热备用状态，若此时接到监控的启动令，则SFC开始走后续流程，对机组进行升速，第一台机组启动完成后，SFC复归流程至热备用状态，等待启动第二台机组。

如图1所示，所述抽水蓄能机组变频启动方法包括如下步骤：

(1)所述监控系统给SFC系统发出投入令，SFC系统收到投入令后，使自身处于热备用状态，等待监控系统的启机任务；

(1.1)SFC系统自检后给监控系统发“SFC就绪”信号，监控系统收到后，发“SFC投入令”信号，SFC系统收到后，开始启动辅助系统，收到正确反馈后，再发出“输入断路器合闸令”信号，SFC系统收到输入断路器在合位后给监控发“SFC已热备用”信号，监控收到后，给SFC系统发“SFC启动令”信号，之后SFC系统发出“输出断路器合闸令”信号；

(1.2)SFC系统收到输出断路器在合位后，发出“旁路开关置旁路位”信号，SFC系统收到旁路开关位置后，发出“励磁启动令”信号，SFC系统进行转速解锁，开始拖动机组不带升压变运行。

(1.3)SFC系统检测到机组频率大于4Hz后，发出“旁路开关置带变位”信号，检测后，开始拖动机组进行升速，当机组转速大于98％后，向同期装置发“启动同期”信号；

(1.4)同期装置运行后，通过对SFC系统发“升速、减速、增磁、减磁”信号来调节机组转速和电压，直到机组满足同期并网条件，同时向并网开关和SFC系统发“同期合闸令”信号，开始走停机流程，流程复归到热备用状态，SFC检测到旁路开关在带变位后，开始拖动机组进行升速。

(2)当多台抽水蓄能机组同时接收到启机任务时，监控系统直接利用处于热备用状态下的SFC系统依次启动多台抽水蓄能机组；

(3)当执行完启机任务后，监控给SFC系统发退出令，SFC系统流程复归至SFC就绪状态。

启机流程若不添加热备用环节，则SFC启动完成第一台机组后，复归流程至SFC退出，接到监控启动第二胎机组的命令后，SFC又需要从启动风机、合输入断路器这些操作开始，启动流程添加热备用环节，不但缩小了启动时间，而且对设备的利用率有了大的提高。