一种适用于一次风机变频/工频切换系统的事故切换方法与流程

本发明涉及一种适用于一次风机变频/工频切换系统的事故切换方法，适用于高压变频器故障下快速切换至工频电源。

背景技术：

火电厂一次风机对锅炉及发电机组的运行起着至关重要的作用，一旦高压变频器发生故障而引起一次风机跳闸，将直接威胁锅炉的稳定运行。若能实现一次风机变频器故障后自动快速切换至工频运行，不触发锅炉减负荷逻辑，使发电机组连续稳定运行，可以极大程度提高机组的可靠性和经济性。

目前当一次风机变频器发生故障，通常采用的事故的切换方式为：直接切换和延时切换。直接切换是指一次风机的机端电压和工频母线电源的电压相序一致，直接将一次风机切换至工频电源。由于这种切换方法对工频电源电压和一次风机机端电压的频率、幅值以及相位都不做要求，从而会引起很大的冲击电流，因此在实际工程中很少使用。延时切换指的是一次风机无源工作5s或10s后自动切换至工频电源。当一次风机断开电源，其电压和转速会逐步衰减，经过5s或10s后一次风机电压及频率会大幅度降低，此时将一次风机切换至工频不会引起较大的电流冲击。但由于一次风机出力下降严重，从而会触发减负荷逻辑，严重影响锅炉运行的稳定性。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种适用于一次风机变频/工频切换系统的事故切换方法，以解决因为变频器故障而引起一次风机跳闸的问题，极大程度地提高了机组的可靠性和经济性。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种适用于一次风机变频/工频切换系统的事故切换方法，该一次风机变频/工频切换系统包括高压变频器、控制器和一次风机；其中，一次风机一方面通过第一断路器和第一电压互感器连接至工频母线，另一方面通过第二电压互感器和第三断路器连接到高压变频器，高压变频器通过第二断路器连接至工频母线；控制器用于接受来自第一电压互感器检测的工频电压信号和第二电压互感器测量的机端电压信号，并发出指令到第一断路器、第二断路器和第三断路器，且控制器还与高压变频器连接建立通讯关系；

该事故切换方法包括：

一次风机变频运行时，第二断路器和第三断路器闭合，第一断路器断开；当高压变频器故障，第二断路器和第三断路器立即断开，第一电压互感器和第二电压互感器分别将母线工频电压相位θn和一次风机机端相位θg传输至控制器，若θn＝θg时，控制器向第一断路器发出闭合指令，第一断路器闭合，一次风机工频运行。

本发明进一步的改进在于，高压变频器正常工作时，一次风机通过事故切换系统能够实现变频电源和工频电源之间的无扰动切换。

本发明进一步的改进在于，控制器用于判断工频电压和机端电压是否同相位，若相位相同，闭合工频电源的断路器，断开高压变频器电源。

与现有技术相比，本发明至少具有如下有益的技术效果：

1.本发明国内首创火电机组一次风机变频器事故下快速同相位切换，实现了高压变频器事故下由变频电源快速切换至工频电源的功能。

2.本发明实现一次风机变频器故障下的快速切换，避免一次风机跳闸而触发锅炉减负荷逻辑，使发电机组连续稳定运行，可以极大程度地提高了机组的可靠性和经济性。

3.本发明大大减小事故切换时一次风机定子的冲击电流，缩短一次风机的震荡时间，增加了一次风机以及锅炉系统的运行稳定性。

综上所述，本发明提供的一种高压变频器故障情况下的同相位切换反复，使一次风机失去变频器电源后可以快速切换至工频且不引起较大的冲击电流。同相位切换指的是当高压变频器发生故障断开时，检测一次风机机端电压相位，当工频电压相位与其一致时，同相位切换至工频电源。高压变频器发生故障后，利用同相位切换可使一次风机快速由变频电源切换至工频电源且不引起较大冲击电流。

附图说明

图1为本发明一次风机变频/工频切换系统图；

图2为本发明同相位切换流程图；

图3为传统直接切换一次风机定子电流仿真波形图；

图4为本发明同相位切换一次风机定子电流仿真波形图。

附图标记说明：

1、工频母线；2、第一断路器；3、第二断路器；4、第三断路器；5、第一电压互感器；6、第二电压互感器；7、高压变频器；8、控制器；9、一次风机。

具体实施方式

下面通过附图，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

如图1所示，本发明提供的一种适用于一次风机变频/工频切换系统的事故切换方法，所述一次风机变频/工频切换系统，包括一次风机9，所述一次风机9一方面通过第一断路器2和第一电压互感器5连接至工频母线1，另一方面通过第二电压互感器6和第三断路器4连接到高压变频器7，所述高压变频器7通过第二断路器3连接至工频母线1。

所述一次风机变频/工频切换系统，还包括控制器8，所述控制器8接受来自第一电压互感器5检测的工频电压信号和第二电压互感器6测量的一次风机机端信号，并发出指令到第一断路器2、第二断路器3和第三断路器4。

如图2所示，所述同相位事故切换方法，所述一次风机9变频运行时，第二断路器3和第三断路器4闭合，第一断路器2断开。当所述高压变频器7故障，第二断路器3和第三断路器4立即断开，第一电压互感器5和第二电压互感器6分别将母线工频电压相位θn和一次风机机端相位θg传输至控制器8，若θn＝θg时，所述控制器8向第一断路器2发出闭合指令，第一断路器2闭合，一次风机9工频运行。

为了验证本发明所述一次风机高压变频器事故同相位切换方法性能更优，在matlab/simulink下搭建一次风机变频/工频切换系统的仿真模型，仿真模型参数分为：原动机参数、反馈系统参数、负载电动机参数。

表1原动机参数

tab.1primemoverparameters

如图3所示，锅炉一次风机变频/工频系统直接切换方式的仿真结果。一次风机由高压变频器供电稳定运行(5.5kv、45hz)，2s高压变频器突然断开，2.1s直接切换至6kv母线工频电源。此时，风机定子冲击电流非常大，达到额定电流的20倍，同时电机震荡时间约为1.5s。

如图4所示，锅炉一次风机变频/工频系统同相位切换方式的仿真结果。一次风机由高压变频器供电稳定运行(5.5kv、45hz)，2s变频器故障突然断开，2.1s同相位切换至6kv母线工频电源。与直接切换相比，同相位切换下一次风机定子冲击电流大幅减小，满足运行要求，从而避免一次风机跳闸影响系统稳定性。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

技术特征：

1.一种适用于一次风机变频/工频切换系统的事故切换方法，其特征在于，该一次风机变频/工频切换系统包括高压变频器(7)、控制器(8)和一次风机(9)；其中，一次风机(9)一方面通过第一断路器(2)和第一电压互感器(5)连接至工频母线(1)，另一方面通过第二电压互感器(6)和第三断路器(4)连接到高压变频器(7)，高压变频器(7)通过第二断路器(3)连接至工频母线(1)；控制器(8)用于接受来自第一电压互感器(5)检测的工频电压信号和第二电压互感器(6)测量的机端电压信号，并发出指令到第一断路器(2)、第二断路器(3)和第三断路器(4)，且控制器(8)还与高压变频器(7)连接建立通讯关系；

该事故切换方法包括：

一次风机(9)变频运行时，第二断路器(3)和第三断路器(4)闭合，第一断路器(2)断开；当高压变频器(7)故障，第二断路器(3)和第三断路器(4)立即断开，第一电压互感器(5)和第二电压互感器(6)分别将母线工频电压相位θn和一次风机机端相位θg传输至控制器(8)，若θn＝θg时，控制器(8)向第一断路器(2)发出闭合指令，第一断路器(2)闭合，一次风机(9)工频运行。

2.根据权利要求1所述的一种适用于一次风机变频/工频切换系统的事故切换方法，其特征在于，高压变频器正常工作时，一次风机(9)通过事故切换系统能够实现变频电源和工频电源之间的无扰动切换。

3.根据权利要求1所述的一种适用于一次风机变频/工频切换系统的事故切换方法，其特征在于，控制器(8)用于判断工频电压和机端电压是否同相位，若相位相同，闭合工频电源的断路器，断开高压变频器电源。

技术总结
本发明公开了一种适用于一次风机变频/工频切换系统的事故切换方法，该一次风机变频/工频切换系统包括高压变频器、控制器和一次风机等；该事故切换方法包括：一次风机变频运行时，第二断路器和第三断路器闭合，第一断路器断开；当所述高压变频器故障，第二断路器和第三断路器立即断开，第一电压互感器和第二电压互感器分别将母线工频电压相位θN和一次风机机端相位θG传输至控制器，若θN＝θG时，控制器向第一断路器发出闭合指令，第一断路器闭合，一次风机工频运行。本发明解决了因为变频器故障而引起一次风机跳闸的问题，极大程度地提高了机组的可靠性和经济性。

技术研发人员：高峰;孙钢虎;王俊和;兀鹏越;柴琦;王小辉;寇水潮;杨沛豪;贺婷;薛磊;孙梦瑶;郭新宇;郭霞;李志鹏
受保护的技术使用者：西安热工研究院有限公司
技术研发日：2020.04.23
技术公布日：2020.08.04