中大型机组制动系统及方法与流程

本申请涉及制动控制技术领域，特别是涉及一种中大型机组制动系统、中大型机组制动方法。

背景技术：

电气制动是电动机停转过程中，产生一个与转向相反的电磁力矩，作为制动力使电动机停止转动。电气制动的方法包括反接制动、能耗制动、电容制动、再生制动(也叫反馈制动、回馈制动、发电回馈制动)。

对于中大型水轮发电机组，由于其机组惯性大，在调速器停机，导叶全关后，转速从100％下降至50％左右，需要较长时间，为了快速将转速降下来，通常对于中大型机组的制动采用的是电气制动和机械制动结合的方案。其中，电气制动是在发电机停机过程，励磁灭磁后，通过在发电机定子出口短接，转子绕组中通入制动电流，进行制动。制动电流则由励磁装置控制和功率柜整流产生，其中包括了逻辑控制单元。逻辑控制单元需要接受外部控制命令，若将逻辑配置单元配置到励磁装置里，容易出现限制较多，灵活性较差的问题。

技术实现要素：

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种中大型机组制动系统、中大型机组制动方法。

一种中大型机组制动系统，包括：自动化控制装置、励磁装置，自动化控制装置与励磁装置连接；

自动化控制装置在接收到制动指令，且检测到机组满足第一预设条件时，向机组发送第一预设操作启动指令，并获取机组基于第一预设操作启动指令返回的第一预设操作执行结果；当基于第一预设操作执行结果判定满足第二预设条件时，向励磁装置发送电气制动启动指令，并接收励磁装置返回的电气制动结果；

励磁装置在接收到电气制动启动指令时，进行电气制动，得到电气制动结果，将电气制动结果发送至自动化控制装置。

在其中一个实施例中，系统还包括机械制动装置，机械制动装置与自动化控制装置连接；

自动化控制装置在基于第一预设操作执行结果判定不满足第二预设条件时，向机组发送第二预设操作启动指令，控制机组启动第二预设操作；并向机械制动装置发送机械制动启动指令，控制机械制动装置启动机械制动。

在其中一个实施例中，自动化控制装置在电气制动结果为成功时，向机组发送第二预设操作启动指令，控制机组启动第二预设操作；

自动化控制装置在电气制动结果为失败时，向机组发送第二预设操作启动指令，控制机组启动第二预设操作；并向机械制动装置发送机械制动启动指令，控制机械制动装置启动机械制动。

在其中一个实施例中，第一预设操作启动指令包括：机组保护闭锁指令、灭磁开关断开指令、短路开关闭合指令，以及制动电源闭合指令；第一预设操作执行结果包括：灭磁开关工作状态、短路开关工作状态，以及制动电源工作状态；

自动化控制装置在接收到制动指令，且检测到机组满足第一预设条件时，向机组发送机组保护闭锁指令，控制闭锁机组保护；

向机组发送灭磁开关断开指令后，获取灭磁开关工作状态；

若灭磁开关工作状态为断开，则向机组发送短路开关闭合指令，获取短路开关工作状态；

若短路开关工作状态为闭合，则向机组发送制动电源开关闭合指令，获取制动电源开关工作状态，若制动电源开关工作状态为闭合，判定满足第二预设条件。

在其中一个实施例中，自动化控制装置在灭磁开关工作状态为闭合，或者短路开关工作状态为断开，或者制动电源开关工作状态为断开时，判定不满足第二预设条件。

在其中一个实施例中，第二预设操作依次包括：断开制动电源开关，断开短路开关，闭合灭磁开关，以及解除机组保护状态。

在其中一个实施例中，励磁装置进行电气制动后，给定预设移向角，在满足第三预设条件时，判定电气制动成功。

在其中一个实施例中，励磁装置进行电气制动后，当检测到在预设移向角状态下，第一延时时间内励磁电流达到第一电流阈值，进入恒励磁电流运行状态；并且，在进入恒励磁电流运行状态后，增加励磁电流至第二电流阈值，当检测到第二延时时间内转速小于第一转速阈值时，判定满足第三预设条件。

在其中一个实施例中，自动化控制装置在检测到机端电压小于电压阈值、机组出口断路器断开、导叶全关、机组无事故，且转速小于第二转速阈值时，判定满足第一预设条件。

一种中大型机组制动方法，包括：自动化控制装置在接收到制动指令，且机组满足第一预设条件时，向机组发送第一预设操作启动指令，并获取机组基于第一预设操作启动指令返回的第一预设操作执行结果；当基于第一预设操作执行结果判定满足第二预设条件时，向励磁装置发送电气制动启动指令；

励磁装置在接收到电气制动启动指令时，进行电气制动，得到气制动结果，将电气制动结果发送至自动化控制装置；

在基于第一预设操作执行结果判定不满足第二预设条件时，自动化控制装置向机械制动装置发送机械制动启动指令，控制机械制动装置启动机械制动，并向机组发送第二预设操作启动制动，控制机组启动第二预设操作。

上述中大型机组制动系统及方法，包括自动化控制装置、励磁装置，通过自动化控制装置在接收到制动指令，且检测到满足第一预设条件时，向机组发送第一预设操作启动指令，获取第一预设操作执行结果，并基于第一预设操作执行结果判断是否可以进行电气制动；若是则向励磁装置发送电气制动启动指令，控制励磁装置进行电气制动，并接收励磁装置返回的电气制动结果；励磁装置则在接收到电气制动启动指令时，进行电气制动得到电气制动结果，并将电气制动结果发送自动化控制装置。上述系统中，通过将控制机组制动的逻辑控制单元(自动化控制装置)与励磁装置分开设置，可以在有效的实现机组制动的同时，避免干扰励磁装置灵活性。

附图说明

图1为一个实施例中的中大型机组制动系统结构示意图；

图2为另一个实施例中的中大型机组制动系统结构示意图；

图3为一个具体实施例中的中大型机组制动系统结构示意图；

图4为一个具体实施例中自动化控制装置与机组其它装置之间信号走向示意图；

图5为一个实施例中励磁装置电气制动的流程示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请提供一种中大型机组制动系统，如图1所示，为一个实施例中，中大型机组制动系统的结构示意图，包括：自动化控制装置110、励磁装置120，自动化控制装置110与励磁装置120连接。

其中，自动化控制装置110在接收到制动指令或者停机令，且检测到机组满足第一预设条件时，向机组发送第一预设操作启动指令，并获取机组基于第一预设操作启动指令返回的第一预设操作执行结果；当第一预设操作执行结果满足第二预设条件时，向励磁装置发送电气制动启动指令，并接收励磁装置返回的电气制动结果。

其中，自动化控制装置110在检测到机组出口断路器断开、导叶全关、机组无事故、转速小于第二转速阈值，且机端电压小于电压阈值时，判定满足第一预设条件。

在一个实施例中，电压阈值为额定电压的10％，第二转速阈值为额定转速的60％；制动指令可以是从后台获取的停机指令。

进一步地，在一个实施例中，第一预设操作启动指令包括：机组保护闭锁指令、灭磁开关断开指令、短路开关闭合指令，以及制动电源闭合指令；第一预设操作执行结果包括：灭磁开关工作状态、短路开关工作状态，以及制动电源工作状态。

在本实施例中，自动化控制装置在接收到制动指令，且检测到机组满足第一预设条件时，向机组发送机组保护闭锁指令，控制闭锁机组保护。

然后，向机组发送灭磁开关断开指令后，获取灭磁开关工作状态；若灭磁开关工作状态为断开，则向机组发送短路开关闭合指令，然后获取短路开关工作状态。若短路开关工作状态为闭合，则向机组发送制动电源开关闭合指令，获取制动电源开关工作状态，若制动电源开关工作状态为闭合，判定满足第二预设条件。

可以理解地，在本实施例中，若自动化控制装置在向机组发送灭磁开关断开指令后，获取的灭磁开关工作状态为闭合；或者，向机组发送短路开关闭合指令后，获取的短路开关工作状态为断开；或者，向机组发送制动电源开关闭合指令后，获取的制动电源开关工作状态为断开时，判定不满足第二预设条件。

本实施例中，通过向机组发送控制指令，并获取控制指令的执行结果，确定是否可以进行电气制动。其中，任意一个控制指令的执行结果为未按照指令执行，则认为不满足电气制动的条件，进而只能启动机械制动。

在一个实施例中，自动化控制装置可以单独设置为一个模块，也可以与机组的自动化控制系统设置在一起。自动化控制装置既可以作为独立控制单元，也可以设置在整个机组的自动化控制系统中，灵活性和可配置性强。

励磁装置120在接收到电气制动启动指令时，进行电气制动，得到电气制动结果，将电气制动结果发送至自动化控制装置110。

励磁装置只需在接收到电气制动指令时，进行电气制动，电气制动后，判断电气制动是否成功，得到电气制动结果，电气制动结果为电气制动成功或者电气制动失败。进一步地，励磁装置将电气制动结果(电气制动成功或者电气制动失败)返回自动化控制装置，可以简化励磁装置电气制动的功能，从而提高励磁装置电气制动的灵活性。

上述中大型机组制动系统，包括自动化控制装置、励磁装置，通过自动化控制装置在接收到制动指令，且检测到满足第一预设条件时，向机组发送第一预设操作启动指令，获取第一预设操作执行结果，并基于第一预设操作执行结果判断是否可以进行电气制动；若是则向励磁装置发送电气制动启动指令，控制励磁装置进行电气制动，并接收励磁装置返回的电气制动结果；励磁装置则在接收到电气制动启动指令时，进行电气制动，得到电气制动结果，并将电气制动结果发送自动化控制装置。上述系统中，通过将控制机组制动的逻辑控制单元与励磁装置分开设置，可以在有效的实现机组制动的同时，避免干扰励磁装置灵活性。

在一个实施例中，如图2所示，上述中大型机组制动系统还包括机械制动装置210，机械制动装置210与自动化控制装置连接；

自动化控制装置在基于第一预设操作执行结果判定不满足第二预设条件时，向机组发送第二预设操作启动指令，控制机组启动第二预设操作；并向机械制动装置发送机械制动启动指令，控制机械制动装置启动机械制动。

进一步地，在一个实施例中，自动化控制装置在电气制动结果为成功时，向机组发送第二预设操作启动指令，控制机组启动第二预设操作；

自动化控制装置在电气制动结果为失败时，向机组发送第二预设操作启动指令，控制机组启动第二预设操作；并向机械制动装置发送机械制动启动指令，控制机械制动装置启动机械制动。

其中，在一个实施例中，第二预设操作依次包括：断开制动电源开关，断开短路开关，闭合灭磁开关，以及解除机组保护状态。

即，在本实施例中，自动化控制装置在基于第一预设操作执行结果判定不满足第二预设条件时，向机组发送第二预设操作启动指令，控制机组依次执行洗以下操作：断开制动电源开关，断开短路开关，闭合灭磁开关，以及解除机组保护状态；并向机械制动装置发送机械制动启动指令。

而当电气制动结果为成功时，自动化控制装置向机组发送第二预设操作启动指令，控制机组依次断开制动电源开关，断开短路开关，闭合灭磁开关，以及解除机组保护状态。

在电气制动结果为失败时，自动化控制装置向机组发送第二预设操作启动指令，控制机组依次断开制动电源开关，断开短路开关，闭合灭磁开关，以及解除机组保护状态；并向机械制动装置发送机械制动启动指令。

在一个实施例中，励磁装置进行电气制动后，给定预设移向角，在满足第三预设条件时，判定电气制动成功。

进一步地，在本实施例中，励磁装置进行电气制动后，当检测到在预设移向角状态下，第一延时时间内励磁电流达到第一电流阈值，进入恒励磁电流运行状态，且，在进入恒励磁电流运行状态后，增加励磁电流至第二电流阈值，当检测到第二延时时间内转速小于第一转速阈值时，判定满足第三预设条件。

其中，在一个实施例中，第一电流阈值为给定的预设励磁电流的50％，第一转速阈值为额定转速的5％，第二电流阈值为给定的预设励磁电流的80％；第一延时时间小于第二延时时间；预设移向角的值设置的较大，以确保在一个周期内可控硅可以快速且可靠的打开，有助于电气制动成功。

即，在本实施例中，励磁装置进行电气制动后，在给定的预设移向角的状态下，在第一延时时间内励磁电流是否大于给定励磁电流的50％，若是则励磁装置进入恒励磁电流运行阶段，若否则判定电气制动失败；在进入恒励磁电流后，增加励磁电流至第二电流阈值，判断第二延时时间内转速是否小于额定转速的5％，若是则，判定满足第三预设条件，若否则判定电气制动失败。进一步地，若电气制动成功，将电气制动成功的结果发送至自动化控制装置；若电气制动失败，将电气制动失败的结果发送至自动化控制装置，而自动化控制装置根据电气制动结果确定下一步的操作。

本实施例中，通过在电气制动的初始状态下给定预设移向角，可以确保在一个周期内，可控硅能快速打开，避免由于可控硅导通失败而导致的电气制动失败。

一个实施例中，本申请提供一种中大型机组制动方法，包括：自动化控制装置在接收到制动指令，且机组满足第一预设条件时，向机组发送第一预设操作启动指令，并获取机组基于第一预设操作启动指令返回的第一预设操作执行结果；当基于第一预设操作执行结果判定满足第二预设条件时，向励磁装置发送电气制动启动指令；

励磁装置在接收到电气制动启动指令时，进行电气制动，得到电气制动结果，将电气制动结果发送至自动化控制装置；

进一步地，在基于第一预设操作执行结果判定不满足第二预设条件时，自动化控制装置向机械制动装置发送机械制动启动指令，控制机械制动装置启动机械制动，并且，向机组发送第二预设操作启动指令，控制机组启动第二预设操作。

在一个实施例中，自动化控制装置接收到电气制动结果后，根据电气制动结果确定下一步的步骤。进一步地，自动化控制装置在电气制动结果为成功时，向机组发送第二预设操作启动指令，控制机组启动第二预设操作；自动化控制装置在电气制动结果为失败时，向机械制动装置发送机械制动启动指令，控制机械制动装置启动机械制动，并且，向机组发送第二预设操作启动指令，控制机组启动第二预设操作。

如图3所示，为一个具体实施例中，关于中大型机组制动方法的流程示意图；如图4所示，为一个具体实施例中，自动化控制装置与机组其它装置之间信号走向示意图。

本实施例中，以发电机的制动为例进行说明：自动化控制装置在接收到制动指令时，检测机组状态，若机组状态满足发电机出口断路器为分位状态，机组无事故、导叶全关、机组转速小于额定转速的60％，且机端电压小于10％的额定电压(第一预设条件)时，自动化控制装置向发电机保护装置发送发电机保护闭锁指令，闭锁发电机保护装置。其中，导叶全关的信号是由调速器获取的，制动指令是从后台手动或者自动获取的。

进一步地，自动化控制装置向灭磁开关发送灭磁开关断开指令，控制断开灭磁开关，然后在发送指令之后获取灭磁开关的工作状态，判断灭磁开关是否已断开，若否则判定不满足第二预设条件，需要转为机械制动；若此时灭磁开关的工作状态为断开，则自动化控制装置向短路开关发送短路开关闭合指令，控制短路开关闭合，然后同样地，获取短路开关的工作状态，以确定短路开关闭合指令的执行结果为短路开关是否真的闭合，若否则判定不满足第二预设条件，转为投机械制动；若短路开关的工作状态为闭合，则自动化控制装置向制动电源开关发送制动电源开关闭合指令，然后获取制动电源开关的工作状态，若制动电源开关在接收到自动化控制装置发送的制动电源开关闭合指令后的工作状态为断开，则判定不满足第二预设条件，转为机械制动，若制动电源开关工作状态为闭合，则判定满足第二预设条件，可以进行电气制动。

其中，在判定不满足第二预设条件时，自动化控制装置向机械制动装置发送机械制动启动指令，控制启动机械制动，并向机组发送第二预设操作启动指令，控制机组依次断开制动电源开关，断开短路开关，闭合灭磁开关，以及解除发电机组保护。闭锁发电机组保护、解除发电机组保护，均为由自动化控制装置向保护装置发送控制指令。

在一个实施例中，自动化控制装置可以单独设置为一个模块，也可以与机组的自动化控制系统设置在一起。自动化控制装置既可以作为独立控制单元，也可以设置在整个机组的自动化控制系统中，灵活性和可配置性强。

进一步地，励磁装置进行电气制动是由自动化控制装置向励磁装置发送电气制动启动指令，励磁装置进行电气制动后，得到电气制动的结果，将电气制动结果发送至自动化控制装置；自动化控制装置接收到电气制动结果，基于该电气制动结果确定下一步的操作，具体为电气制动结果为成功，则由自动化控制装置向机组发送第二预设操作启动指令，控制机组依次断开制动电源开关，断开短路开关，闭合灭磁开关，以及解除发电机组保护。若电气制动结果为失败，则自动化控制装置向机械制动装置发送机械制动启动指令，并且向机组发送第二预设操作启动指令，控制启动机械制动的同时，依次将制动电源开关断开，将短路开关断开，将灭磁开关闭合，解除发电机的保护。

其中，如图5所示，为一个实施例中电气制动的流程示意图，励磁装置在接收到电气制动启动指令时，给定预设移向角，使励磁装置在预设移向角状态下，检测第一延时时间内，励磁电流是否达到预设励磁电流的50％，若是则表示励磁装置进入恒励磁电流运行状态，在恒励磁电流运行状态内，增加励磁电流到预设励磁电流，判断第二延时时间内转速是否降低至额定转速的5％，若是则进行逆变灭磁操作，得到电气制动成功的结果；若第一延时时间内，励磁电流没有达到50％，或者，在第二延时时间内转速依然大于额定转速的5％，则判定电气制动失败，得到电气制动失败的结果。其中，在一个实施例中，预设励磁电流为额定励磁电流。

关于中大型机组制动方法的具体限定可以参见上文中对于中大型机组制动系统的限定，在此不再赘述。

应该理解的是，虽然图3、图5的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图3、图5中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。