一种主备用启动变频器二次信号切换装置及切换方法

1.本发明涉及一种切换装置及切换方法，尤其涉及一种主备用启动变频器二次信号切换装置及切换方法。


背景技术：

2.抽水蓄能电站的同步发电机一般采用静止启动变频器进行启动。静止启动变频器采用高压大功率晶闸管串并联技术、数字控制技术、矢量控制技术、无速度传感器转子位置测量技术，实现快速启动和转速的精确控制。启动变频器具有无冲击电流、启动力矩可调、启动功率低，可靠性高等优点。
3.目前抽水蓄能电站机组变频器大多尚未实现国产化，厂家一般通过打捆招标方式，整体引进包括启动变频器在内的主机与控制设备。长期依靠进口存在产品供货周期长、技术资料开放程度低、自主维护困难、售后响应速度慢、价格居高不下等问题。随着国内抽水蓄能、燃机、同步调相机等的快速发展、以及一批电站接近运行寿命末期，对自主研发变频器的需求越来越迫切。目前，一些厂家自主研发了启动变频器往往与原有进口变频器进行一主一备的主备用切换运行的模式，既能实现抽水蓄能机组的安全可靠启动，也能够通过两套变频器运行对比，吸收经验、改进设备，实现国内抽水蓄能集中启动变频器领域的快速国产化。
4.抽水蓄能静止启动变频系统需要与励磁、监控、保护、测量等进行二次信号交互，较为复杂。而且输入和输出的二次控制信号较多，采用人工和手动临时改接线费事费力，而且特别容易出错，因此无法实现快速、准确主备用变频器二次信号切换。一旦发生变频器切换需求会极大的影响到抽水蓄能变频器的正常启动工作。


技术实现要素：

5.发明目的：本发明旨在解决现有技术的上述不足，提供一种主备用启动变频器二次信号切换装置及切换方法，解决主备用启动变频器二次信号切换费事费力、不安全的问题。
6.技术方案：本发明所述的主备用启动变频器二次信号切换装置，包括信号切换模块、信号交互a模块、信号交互b模块、信号交互c模块、控制模块、互锁模块、操作模块和切换反馈模块；所述信号切换模块与信号交互a模块、信号交互b模块、信号交互c模块和控制模块连接；控制模块与互锁模块、电源模块和操作模块连接；
7.所述切换模块实现信号交互a模块或信号交互b模块与信号交互c模块的连接；所述互锁模块实现在一次信号切换完成后二次信号切换；所述操作模块实现切换装置的自动/手动切换选择；所述切换反馈模块反馈二次信号切换完成。
8.所述信号切换模块采用双位置继电器；双位置继电器线圈得电时，信号交互a模块与信号交互c模块连接；双位置继电器线圈失电时，信号交互b模块与信号交互c模块连接。
9.所述控制模块包括第二中间继电器和远程自动切换模块；紧急按钮常闭按钮开
关、自动/手动切换的选择开关、变频器a/变频器b切换的选择开关、互锁模块控制的常开触点与第二中间继电器线圈依次串联后，接在电源正极和负极之间；第二中间继电器的常开触点与双位值继电器的线圈串联后接在电源正极和负极之间；远程自动切换模块的输出信号接在自动/手动切换的旋钮选择开关的自动端子和互锁模块控制的常开触点的前端。
10.所述互锁模块包括第一中间继电器，变频器a一次开关断开反馈控制的常开开关、变频器b一次开关断开反馈控制的常开开关与第一中间继电器线圈依次串联后，接在电源正极和负极之间。
11.还包括电气柜，所述电气柜面板设置切换反馈模块的指示灯、急停按钮、操作模块的自动/手动切换旋钮开关和变频器a/变频器b切换选择开关。
12.本发明所述的主备用启动变频器二次信号切换装置的切换方法，包括以下步骤：
13.(1)中控根据变频器a运行故障指令、变频器二次上电反馈信号和变频器b无故障反馈信号切换至变频器b；
14.(2)判断变频器a是否停机，如果是，则执行步骤(3)，如果不是，则执行步骤(1)；
15.(3)分闸变频器a的一次断路器；
16.(4)判断变频器a的一次断路器分闸是否完成，如果是，则执行步骤(5)，如果不是，则执行步骤(3)；
17.(5)合闸变频器b的一次断路器；
18.(6)判断变频器b的一次断路器合闸是否完成，如果是，则执行步骤(7)，如果不是，则执行步骤(5)；
19.(7)控制器模块控制信号切换模块连接变频器b；
20.(8)判断反馈模块是否反馈二次信号切换完毕，如果是，则执行步骤(9)，如果不是，则执行步骤(7)；
21.(9)变频器b开始工作。
22.有益效果：与现有技术相比，本发明的显著优点为实现主备用变频器之间二次信号一键切换和安全保护，切换便捷，高效和可靠。
附图说明
23.图1为本发明装置的原理图；
24.图2为本发明装置切换原理图；
25.图3为本发明装置中控制模块原理图；
26.图4为本发明方法的流程图。
具体实施方式
27.下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
28.由图1可知，本发明所述的主备用启动变频器二次信号切换装置设计在一台800mm*800mm*2000mm的电气柜内，包括信号切换模块、信号交互a模块、信号交互b模块、信号交互c模块、控制模块、互锁模块、操作模块和切换反馈模块；所述信号切换模块与信号交互a模块、信号交互b模块、信号交互c模块和控制模块连接；控制模块与互锁模块、电源模块和操作模块连接。电气柜正面设置切换反馈模块的指示灯，急停按钮、操作模块的自动/手
动切换旋钮和变频器a/变频器b切换开关。切换模块在控制模块的作用下实现信号交互a模块与信号交互c模块的连接或信号交互b模块与信号交互c模块的连接；互锁模块实现二次信号切换必须在一次信号切换完成后进行；操作模块实现切换装置的自动/手动切换选择；切换反馈模块反馈二次信号切换完成。电气柜面板设置切换反馈模块的指示灯，急停按钮、操作模块的自动/手动切换旋钮开关和变频器a/变频器b切换选择开关。
29.由图2可知，信号切换模块采用双位置继电器切换链路。工作时，将变频器a所有电气开入量、开出量、模拟量三类信号的对外二次信号先接入切换装置中的信号交互a模块。将变频器b所有对外二次信号接入切换装置中的信号交互b模块。信号交互a模块和信号交互b模块中每一个对应的信号都由一个双位置继电器选择链路。为了提高切换速度和效率，每个双位置继电器都由一个控制逻辑，同时连接/断开双位置继电器线圈电源。双位置继电器线圈电源由两套并联的操作逻辑实现一主一备并用，可以有效保证切换的成功率。当双位置继电器线圈得电时候，双位置继电器动作，信号交互a模块与信号交互c模块连接；反之，信号交互b模块与信号交互c模块连接。当选择完毕后，信号交互c模块负责完成与励磁电路、监控电路、保护电路的信号交互。通过信号交互a、信号交互b模块、信号交互c模块的分类转接，实现用户在操作时只需要提前将变频器a和变频器b信号以及对外二次信号接入切换装置内，然后通过操作实现二次信号的一键自由切换。
30.为防止误切换导致事故，二次信号切换必须在变频器a和变频器b一次切换完成且待切换变频器无故障时候方可执行。因此本发明所述的主备用启动变频器二次信号切换装置还包括互锁模块。
31.由图3可知，互锁模块包括第一中间继电器，变频器a一次开关断开反馈控制的常开开关、变频器b一次开关断开反馈控制的常开开关与第一中间继电器线圈依次串联后，接在电源正极和负极之间。控制模块包括第二中间继电器和远程自动切换模块；紧急按钮常闭按钮开关、自动/手动切换的选择开关、变频器a/变频器b切换的选择开关、互锁模块控制的常开触点与第二中间继电器线圈依次串联后，接在电源正极和负极之间；第二中间继电器的常开触点与双位置继电器线圈串联后接在电源正极和负极之间；远程自动切换模块的输出信号接在自动/手动切换的旋钮选择开关的自动端子和互锁模块控制的常开触点的前端。
32.控制模块和互锁模块的工作原理如下：
33.由图3第三行电路可知，由信号交互c模块选择接入信号交互a模块或者信号交互b模块决定切换的是哪台变频器，所有的选择开关均由相应的双位置继电器控制。双位置继电器的线圈得电，则信号交互c模块与信号交互a模块连接；双位置继电器的线圈失电，则信号交互c模块与信号模块b连接。由图3第四行电路可知，所有的双位置继电器线圈得电和失电均由第二中间继电器的常开触点控制。控制第二中间继电器的线圈与电源的连接，即可控制第二中间继电器的常开触点的开关，进而实现双位置继电器的切换功能。由图3第一行电路可知，第二中间继电器的线圈与电源的连接主要由急停按钮、手动/自动选择和闭锁来控制。急停按钮在常规模式下为常闭触点，当发生紧急状态时候，急停按钮按下，常闭变为常开，此时，第二中间继电器的线圈无法得电，故无法切换。手动/自动选择旋钮，将切换电路分为手动/自动两条通道，当选择手动时候进入手动通道，由手动/自动旋钮开关来选择给第二中间继电器的线圈得电；当选择进入自动通道时候，由远程信号接入来控制第二中
间继电器的线圈是否得电。由图3第二行电路可知，互锁模块由第一中间继电器来控制，收到主回路的一次断路器分闸反馈信号时，第一中间继电器的线圈得电，互锁模块的常开触点闭合，此时，第二中间继电器线圈与电源相连实现得电功能。
34.当二次切换完成后，反馈信号接入到中控，中控执行下一步操作。同时并联的反馈信号也会接入电源以及切换反馈模块的指示灯，在电气柜正面面板上显示信号切换完毕，方便就地人员查看。
35.由图4可知，本发明所述的主备用启动变频器二次信号切换装置的切换方法包括以下步骤：
36.(1)中控根据变频器a运行故障指令、变频器二次上电反馈信号和变频器b无故障反馈信号切换至变频器b；
37.(2)判断变频器a是否停机，如果是则执行步骤(3)，如果不是则执行步骤(1)；
38.(3)分闸变频器a的一次断路器；
39.(4)判断变频器a的一次断路器分闸是否完成，如果是则执行步骤(5)，如果不是则执行步骤(3)；
40.(5)合闸变频器b的一次断路器；
41.(6)判断变频器b的一次断路器合闸是否完成，如果是则执行步骤(7)，如果不是则执行步骤(5)；
42.(7)控制器模块控制信号切换模块连接变频器b；
43.(8)判断反馈模块是否反馈二次信号切换完毕，如果是则执行步骤(9)，如果不是，则执行步骤(7)；
44.(9)变频器b开始工作。