大型三机无刷励磁发电机自动退励装置的制作方法

本发明涉及一种发电机励磁系统，尤其涉及一种用于大型三机无刷励磁发电机励磁的自动退励装置。

背景技术：

大型汽轮发电机组目前主要的励磁方式为自并励和三机无刷励磁方式，其中无刷励磁发电机组励磁系统20的图如下图1所示。励磁系统从与发电机同轴的永磁机22获得电源后，经整流桥变为直流并输出给主励磁机23励磁，主励磁机23产生的交流电经旋转整流桥整为直流后给发电机24励磁，从而产生发电机旋转磁场并促使汽轮发电机组将动能转化为电能。自动励磁调节器21(avr：automaticvoltageregulator)在发电机励磁系统中起核心调节和控制作用，通过调节控制整流桥的触发角度来改变输出至主励磁机23励磁绕组电流的大小，从而达到调节发电机磁场强弱及发电机机端电压的目的。

目前，发电机组励磁调节器退励方式有两种，一种是由电气内外部保护跳闸信号直接跳开灭磁开关，另一种是励磁调节器就地或远方发出的自动退励信号自动退励。第一种方式下，励磁调节器收到跳闸指令后直接跳开灭磁开关并接通灭磁电阻，调节器电源及整流桥回路断开，主励磁机磁场绕组回路能量通过灭磁电阻消耗；第二种方式下，励磁调节器收到自动退励信号后触发自动退励程序，将按内部设定逻辑调整整流桥可控硅触发角，使之最终运行在逆变状态，并达到快速灭磁的效果。

现有的励磁调节器自动退励逻辑主要为励磁调节器调试期间，调节器就地人工操作自动退励，也有部分机组调节器设置有远方自动退励信号，如程序停机信号或发电机解列后自动退励进行逆变灭磁。但是在副励磁机电源不满足要求时，励磁调节器仅发报警，而此时励磁系统已经无法正常工作，甚至在副励磁机回路已有故障存在，继续运行将使故障恶化甚至危及励磁调节器及励磁系统设备安全。

现有的发电机励磁调节器在副励磁机电源不满足要求时，励磁调节器仅发报警，无法实现自动退励从而使发电机励磁系统及时退出，主要存在如下风险和不足：

1、在副励磁机电源不满足要求时，励磁调节器及其功率单元已经无法提供满足发电机正常运行所需的励磁电流，如继续恶化，将可能导致发电机长期进相运行或失磁，不利于发电机及近端电网安全稳定运行。

2、在副励磁机及其电源回路故障情况下，如无法及时退出励磁，上游电源回路故障可能传导或影响调节器功率回路及控制回路，造成励磁调节器的损坏，同时也可能进一步影响励磁系统其他设备的安全。

3、在发电机组发生故障需要停机时，如此时励磁调节器收到电气保护跳闸灭磁信号而灭磁开关拒动，则不利于发电机快速灭磁，发电机将长时间为故障点提供故障电流，可能造成故障恶化引起一次设备的损坏。

故，急需一种解决上述问题的励磁自动退励装置。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种大型三机无刷励磁发电机自动退励装置，可在故障停机时，及时退励。

为了实现上有目的，本发明公开了一种大型三机无刷励磁发电机自动退励装置，对励磁系统进行调节，所述励磁系统将永磁机输出的电源转换为励磁电流并输送至发电机励磁，所述自动退励装置调节所述励磁系统中励磁电流的大小，所述自动退励装置还获得永磁机输出的电源电压和电源频率，在所述电源电压低于第一预设值或电源频率低于第二预设值时触发自动退励程序，从而控制励磁系统的励磁电流以实现灭磁。

与现有技术相比，本发明针对永磁机的电源进行实时监控，在永磁机电源不满足要求时，自动退励装置能在无需人员干预的情况下自动退励，可以有效避免因永磁机回路故障导致事态影响的扩大，同时也可以在电气保护需停机灭磁而灭磁开关未正常动作的情况下，作为机组后备灭磁的手段。具体地，可保证以下情况：一方面，在永磁机(副励磁机)电源不满足要求时自动退励，避免励磁系统输出无法满足发电机正常运行要求，导致发电机长时间低励或进相运行带来的不利影响；另一方面，在永磁机(副励磁机)及其回路故障或励磁开关拒动时及时退出励磁，避免了副励磁机及其回路故障对励磁系统的进一步影响；又一方面，在发电机组故障需跳闸灭磁但灭磁开关拒动时，作为后备灭磁手动，避免发电机继续长时间为故障点提供电流的不利影响。

较佳地，所述自动退励装置在所述电源电压低于第一预设值或电源频率低于第二预设值时生成电源异常信号，并依据所述电源异常信号触发自动退励程序。

具体地，所述自动退励装置包括电压频率继电器和自动电压调节器，所述电压频率继电器接所述永磁机输出的电源并在电源电压低于第一预设值时生成电源异常信号，在电源频率低于第二预设值时生成电源异常信号，所述自动电压调节器接所述电源异常信号并在收到所述电源异常信号时触发自动退励程序。由电压频率继电器判断电源是否异常并在电源异常时生成电源异常信号，无需对自动电压调节器的结构和内部软件进行再编辑，只需将电源异常信号接入自动电压调节器中触发自动退励程序的相关接口即可(例如将电源异常信号作为自动退励信号，从而触发自动退励)。

较佳地，所述自动退励装置包括自动电压调节器，所述自动电压调节器接所述永磁机的输出电源，在在所述电源电压低于第一预设值或电源频率低于第二预设值时判断电源异常，并在所述电源异常且所述自动励磁调节器正常运行时触发自动退励程序。

较佳地，所述自动退励装置还在触发自动退励程序的同时报警。

较佳地，所述励磁系统包括整流桥、主励磁机和旋转整流桥，所述整流桥将所述永磁机输出的电源转变为直流电源并输送至主励磁机，所述主励磁机将所述直流电源转换为交流电源并通过旋转整流桥整为直流后给发电机励磁，所述自动退励装置触发自动退励程序的步骤具体包括：调整整流桥可控硅触发角，使励磁系统运行在逆变状态，从而实现灭磁。

较佳地，所述第一预设值为85％的额定负载电压，所述第二预设值为90％的额定频率。当然，第一预设值和第二预设值还可以为其他设定值，可依据需要设置。

附图说明

图1是无刷励磁发电机组励磁系统图。

图2是本发明励磁发电机励磁自动退励装置的电路示意图。

图3是本发明励磁发电机励磁自动退励装置的工作示意图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

参考图2和图3，本发明公开了一种大型三机无刷励磁发电机自动退励装置100，对励磁系统20进行调节，参考图1，励磁系统20将永磁机22输出的电源转换为励磁电流并输送至发电机24励磁，所述自动退励装置100调节所述励磁系统20中励磁电流的大小，所述自动退励装置100还获得永磁机22输出的电源电压umc和电源频率fmc，在所述电源电压umc低于第一预设值或电源频率fmc低于第二预设值二者任一发生时触发自动退励程序，所述自动退励装置100按照自动退励程序控制励磁系统20的励磁电流大小以实现灭磁。

具体地，所述自动退励装置100包括电压频率继电器11和自动电压调节器21，所述电压频率继电器11接所述永磁机22输出的电源并在电源电压umc低于第一预设值时生成电源异常信号，在电源频率fmc低于第二预设值时生成电源异常信号s1，所述自动电压调节器21接所述电源异常信号s1并依据该电源异常信号s1触发自动退励程序。其中，电压频率继电器11分别依据保险丝f1、f2、f3接永磁机22输出的三相电。由于原有的自动电压调节器21可依据相关控制按键输入的命令触发自动退励，故该方案中，电压频率继电器11输出的电源异常信号接上述控制按键的输入接口，使得自动电压调节器21依据电源异常信号触发退励逻辑，无需对自动电压调节器21的结构和内部软件进行再编辑，只需将电源异常信号接入自动电压调节器21中的相关接口即可。

当然，也可以在永磁机22和自动电压调节器21之间加设其他部件替代电压频率继电器11，该替代部件可在电源电压umc低于第一预设值或电源频率fmc低于第二预设值时生成电源异常信号s1。

参考图1，自动电压调节器21依据所述自动退励信号调整整流桥可控硅t的触发角，使主励磁机23运行在逆变状态，从而实现灭磁。

其中，所述第一预设值为85％的额定负载电压un，所述第二预设值为90％的额定频率fn。当然，第一预设值和第二预设值还可以为其他设定值，可依据需要设置。在工作时，当电源电压umc低于85％的额定负载电压un，或者电源频率fmc低于为90％的额定频率fn，二者发生任一时，生成电源异常信号。

较佳地，参考图3，区别于上述实施例，在另一实施例中，自动退励装置100包括自动电压调节器21，自动电压调节器21接所述永磁机22的输出电源，在所述电源电压umc低于第一预设值或电源频率fmc低于第二预设值时判断电源异常，并在所述电源异常且所述自动励磁调节器正常运行时触发自动退励程序。具体地，自动电压调节器21在所述电源电压umc低于第一预设值或电源频率fmc低于第二预设值时生成电源异常信号，依据电源异常信号和avr正常运行信号生成自动退励信号，依据自动退励信号触发自动退励。

以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。