抽水蓄能电站励磁系统黑启动控制回路及其控制方法
【专利摘要】本发明公开了抽水蓄能电站励磁系统黑启动控制回路及其控制方法。涉及水电站黑启动技术领域，本发明解决了在水轮发电机因故障停机后，能在规定时间内进行水轮发电机的自动黑启动，从而快速恢复电力系统的供电，可靠性高，安全性好。包括备用电源、监控系统、励磁系统和水轮发电机，备用电源、励磁系统和水轮发电机分别与监控系统连接，所述备用电源和水轮发电机分别与励磁系统连接。在本发明中，当由水轮发电机提供电力的电力系统发生大面积停电事故后，利用具有黑启动能力的发电机组启动发电，进而带动无黑启动能力的水轮发电机组发电，逐渐恢复整个电力系统。
【专利说明】
抽水蓄能电站励磁系统黑启动控制回路及其控制方法
技术领域
[0001]本发明涉及水电站黑启动技术领域，具体涉及抽水蓄能电站励磁系统黑启动控制回路及其控制方法。
【背景技术】
[0002]现有的水轮发电机一般都没有配备在停机后能自动启动的黑启动系统，当水轮发电机因故障停机后，就必须采取人工到水电站的现场去启动各个水轮发电机，导致停电后不能及时为电力系统恢复电力，电力恢复速度慢，效率低，可靠性差，给生产生活造成较大影响。因此，设计一种在水轮发电机停机后能在设定时间内自动恢复供电的控制回路显得非常必要。
【发明内容】
[0003]本发明是为了解决现有水轮发电机因故障停机后不能自动启动发电的不足，提供一种在水轮发电机因故障停机后，能在规定时间内进行水轮发电机的自动黑启动，从而快速恢复电力系统的供电，可靠性高，安全性好的抽水蓄能电站励磁系统黑启动控制回路及其控制方法。
[0004]为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
[0005]抽水蓄能电站励磁系统黑启动控制回路，包括备用电源、监控系统、励磁系统和水轮发电机，所述备用电源、励磁系统和水轮发电机分别与监控系统连接，所述备用电源和水轮发电机分别与励磁系统连接;还包括设在水轮发电机上的摄像头，摄像头的控制端与监控系统连接。
[0006]在本方案中，当由水轮发电机提供电力的电力系统发生大面积停电事故后，利用具有黑启动能力的发电机组启动发电，进而带动无黑启动能力的水轮发电机组发电，逐渐恢复整个电力系统。
[0007]在使用时，黑启动开始，监控系统下达开机令，先将水轮发电机开到水轮机状态；然后，当水轮机的转速大于设定转速后，监控系统给励磁系统发励磁黑启动模式命令，将励磁系统调节为励磁黑启动模式命令方式，接着将励磁系统调节为励磁黑启动投入命令方式。当励磁系统收到励磁黑启动模式命令后，监控系统相继让励磁系统的励磁交流开关闭合和让励磁系统的灭磁开关闭合;然后监控系统下令合上水轮发电机的水轮发电机开关；当励磁系统收到来自监控系统的励磁黑启动模式命令后，经过判断，若水轮发电机的机端电压为0，就将励磁系统的调节模式设为励磁手动电流调节方式，并预设黑启动的励磁电流启动值；当收到励磁未运行信号时，励磁系统就进入励磁黑启动投入命令状态；当励磁系统同时收到励磁黑启动投入命令、励磁投入命令、励磁交流开关合闸和灭磁开关合闸的信号后，再加上之前就已经合上的水轮发电机开关，于是经过励磁系统的一个与门，励磁系统发出投入直流起励命令和投入整流桥命令，将水能发电机的电站直流电源接至水轮发电机的转子，将水轮发电机发出的交流电投入整流桥;直流起励成功后，励磁电流先自动上升到预先设置的励磁电流启动值，然后，在励磁现地控制柜上手动增磁，直到将水轮发电机的机端电压升至额定值，并对水轮发电机的机端电压线路进行充电，当水轮发电机的机端电压大于水轮发电机的机端电压额定值的设定值后，将励磁系统的励磁黑启动模式复归，结束水轮发电机的励磁黑启动。本方案通过地址编码器和转速传感器即可知道是哪台水轮发电机出现了故障，使用方便简单。
[0008]本方案在水轮发电机因故障停机后，能在规定时间内进行水轮发电机的自动黑启动，从而快速恢复电力系统的供电，以应对故障后的电力系统在规定时间内恢复供电的需求，可靠性高，安全性好。通过摄像头能够很好的对事故水轮发电机进行远程监控，使用方便简单，可靠性高。
[0009]作为优选，励磁系统包括开关K1、开关K2、开关K3、开关K4、开关K5、开关K6、继电器了1、继电器12、继电器13、继电器只、继电器邗、继电器邳、继电器17、继电器川、起励接触器C2、灭磁开关、灭磁开关合闸线圈、励磁交流开关、励磁交流开关合闸线圈、励磁黑启动模式命令启动模块、励磁手动电流调节方式启动模块、励磁电流启动值设置模块、励磁黑启动投入命令启动模块、水轮发电机的转子、整流桥、励磁风机电源切换模块、励磁风机厂用电侧接触器Cl和励磁风机;水轮发电机包括水轮发电机开关；
[0010]所述继电器J8的控制端和开关K2的被控制端串联连接后形成的串联电路的两端再分别连接在备用电源的两端;所述继电器J2的控制端、继电器J8的被控制端常闭触点1-2和开关K3的被控制端依次串联连接后形成的串联电路的两端再分别连接在备用电源的两端;所述继电器J2的被控制端常闭触点1-2和继电器J3的控制端串联连接后形成的串联电路的两端再分别连接在备用电源的两端;所述继电器J2的被控制端常闭触点3-4、继电器J4的控制端和开关K4的被控制端依次串联连接后形成的串联电路的两端再分别连接在备用电源的两端;所述继电器J2的被控制端常闭触点5-6、继电器J5的控制端和开关K5的被控制端依次串联连接后形成的串联电路的两端再分别连接在备用电源的两端;所述继电器J2的被控制端常闭触点7-8、继电器J6的控制端和开关K6的被控制端依次串联连接后形成的串联电路的两端再分别连接在备用电源的两端;所述继电器J6的被控制端常闭触点1-2、灭磁开关的被控制端、励磁交流开关的被控制端、水轮发电机开关的被控制端和起励接触器C2的控制端依次串联连接后形成的串联电路的两端再分别连接在备用电源的两端;所述继电器J 6的被控制端常闭触点1-2、灭磁开关的被控制端、励磁交流开关的被控制端、水轮发电机开关的被控制端和继电器J7的控制端依次串联连接后形成的串联电路的两端再分别连接在备用电源的两端;所述继电器Jl的被控制端常闭触点1-2和励磁交流开关合闸线圈的控制端串联连接后形成的串联电路的两端再分别连接在备用电源的两端;所述继电器Jl的被控制端常闭触点3-4和灭磁开关合闸线圈的控制端串联连接后形成的串联电路的两端再分别连接在备用电源的两端;所述继电器Jl的控制端和开关Kl的被控制端串联连接后形成的串联电路的两端再分别连接在备用电源的两端;所述励磁交流开关合闸线圈的被控制端与励磁交流开关的控制端连接;所述灭磁开关合闸线圈的被控制端与灭磁开关的控制端连接;所述开关KI的控制端、开关K2的控制端、开关K3的控制端、开关K4的控制端、开关K5的控制端和开关K6的控制端分别与监控系统连接;继电器J3的被控制端与励磁黑启动模式命令启动模块的控制端连接，继电器J4的被控制端与励磁手动电流调节方式启动模块的控制端连接，继电器J5的被控制端与励磁电流启动值设置模块的控制端连接，继电器J6的被控制端与励磁黑启动投入命令启动模块的控制端连接，起励接触器C2的被控制端与水轮发电机的转子的控制端连接，
[0011]继电器J7的被控制端与整流桥连接;所述继电器J2的被控制端常开触点9-10和励磁风机厂用电侧接触器Cl的控制端串联连接后形成的串联电路的两端再分别连接在备用电源的两端;励磁风机厂用电侧接触器Cl的被控制端与励磁风机电源切换模块的控制端连接，励磁风机电源切换模块与励磁风机的电源端连接。
[0012]作为优选，励磁风机电源切换模块包括励磁侧交流电源、厂用侧交流电源、励磁侧励磁风机电源开关、励磁风机变压器和风机接触器C3，励磁侧交流电源连接在励磁侧励磁风机电源开关的被控制端的一端上，励磁侧励磁风机电源开关的被控制端的另一端连接在励磁风机变压器的初级线圈上，励磁风机变压器的次级线圈连接在风机接触器C3的被控制端的一端上，风机接触器C3的被控制端的另一端连接在励磁风机的电源端上，厂用侧交流电源连接在励磁风机厂用电侧接触器Cl的被控制端的一端上，励磁风机厂用电侧接触器Cl的被控制端的另一端连接在励磁风机的电源端上，励磁侧励磁风机电源开关的控制端和风机接触器C3的控制端分别连接在监控系统上。
[0013]作为优选，水轮发电机包括电站直流电源，电站直流电源与水轮发电机的转子连接。
[0014]作为优选，还包括水位传感器和压力传感器，所述水位传感器和压力传感器分别设置在水轮发电机的水轮机的发电进水管上。通过水位传感器能够知道发电进水管中是否有水，通过水压传感器能够知道发电进水管中的水的势能是否满足水轮机转动的需要。大大提高了实用性和可靠性。
[0015]—种适于抽水蓄能电站励磁系统黑启动控制回路的控制方法，包括水轮发电机的励磁黑启动控制过程，所述水轮发电机的励磁黑启动控制过程如下:
[0016](6-1)黑启动开始，监控系统向水轮发电机下达开机令，将水轮发电机开到水轮机状态；
[0017](6-2)当水轮机的转速大于95%额定转速后，监控系统下令闭合励磁系统的开关K3，让继电器J2的线圈通电，随即使继电器J2的常开触点1-2闭合、继电器J2的常开触点3-4闭合、继电器J2的常开触点5-6闭合、继电器J2的常开触点7-8闭合和继电器J2的常开触点9-10闭合;当继电器J3的线圈通电时，接通励磁系统的励磁黑启动模式命令启动模块，将励磁系统调节为励磁黑启动模式命令方式；
[0018](6-3)当励磁系统有励磁运行信号时，监控系统下令闭合开关K6，继电器J6的线圈通电，从而接通励磁系统的励磁黑启动投入命令启动模块，将励磁系统调节为励磁黑启动投入命令方式，并使继电器J6的常开触点1-2闭合；
[0019](6-4)然后，监控系统给励磁系统的开关Kl发出励磁投入命令，开关Kl闭合，继电器Jl的线圈通电，随即继电器Jl的触点1-2闭合和继电器Jl的触点3-4闭合；当继电器Jl的触点1-2闭合后，励磁系统的励磁交流开关合闸线圈通电让励磁系统的励磁交流开关闭合；
[0020](6-5)当继电器Jl的触点3-4闭合后，励磁系统的灭磁开关合闸线圈通电让励磁系统的灭磁开关闭合；
[0021](6-6)然后，监控系统下令合上水轮发电机开关；
[0022](6-7)当水轮发电机的机端电压大于水轮发电机的机端电压额定值的60%且小于水轮发电机的机端电压额定值的95%时，监控系统下令闭合开关K4，继电器J4的线圈通电，从而接通励磁系统的励磁手动电流调节方式启动模块，将励磁系统调节为励磁手动电流调节方式；
[0023](6-8)当水轮发电机的机端电压小于水轮发电机的机端电压额定值的60%时，监控系统下令闭合开关K5，继电器J5的线圈通电，励磁电流启动值设置模块启动，将励磁系统的励磁电流设为励磁电流启动值，该励磁电流启动值为励磁系统的额定励磁电流值的B倍，并且0<B<1;
[0024](6-9)当让励磁交流开关闭合、让灭磁开关闭合和让水轮发电机开关闭合后，同时让继电器J6的常开触点1-2闭合，就会使起励接触器C2和继电器J7动作；当起励接触器C2的线圈通电后，接通起励接触器模块，将水能发电机的电站直流电源接至水轮发电机的转子；
[0025 ] (6-10)继电器J7动作后，将水轮发电机发出的交流电投入整流桥；
[0026](6-11)当继电器J2的常开触点9-10闭合后，励磁风机厂用电侧接触器Cl的线圈通电，使励磁风机厂用电侧接触器Cl的触点1-2闭合、励磁风机厂用电侧接触器Cl的触点3-4闭合和励磁风机厂用电侧接触器Cl的触点5-6闭合，并切断励磁系统的励磁侧励磁风机电源开关，将励磁风机的电源从励磁侧交流电源切至厂用侧交流电源；
[0027](6-12)然后，经过直流起励，将励磁系统的励磁电流先自动上升到预先设置的励磁电流启动值；
[0028](6-13)然后，在励磁系统的励磁现地控制柜上手动增磁，将水轮发电机的机端电压升至水轮发电机的机端电压额定值；
[0029](6-14)对水轮发电机的机端电压线路进行充电，当水轮发电机的机端电压大于水轮发电机的机端电压额定值的99%后，监控系统下令开关K2闭合，使得继电器J8动作，继电器J8动作后让继电器J8的常闭触点1-2断开，将励磁系统的励磁黑启动模式复归，从而结束水轮发电机的励磁黑启动控制过程。
[0030]本发明能够达到如下效果:
[0031]本发明在水轮发电机因故障停机后，能在规定时间内进行水轮发电机的自动黑启动，从而快速恢复电力系统的供电，以应对故障后的电力系统在规定时间内恢复供电的需求，可靠性高，安全性好。
【附图说明】
[0032]图1是本发明实施例的一种总体电路原理连接结构示意框图。
[0033]图2是本发明实施例励磁风机切换控制回路的一种电路原理连接结构示意框图。
[0034]图3是本发明实施例励磁系统黑启动控制回路的一种电路原理连接结构示意图。
[0035]图4是本发明实施例励磁系统黑启动控制回路的另一种电路原理连接结构示意图。
[0036]图5是本发明实施例的一种励磁黑启动主控制逻辑原理连接结构示意框图。
[0037]图6是本发明实施例的一种励磁黑启动励磁风机电源控制逻辑原理连接结构示意框图。
[0038]图7是本发明实施例的一种励磁交流开关、灭磁开关控制逻辑原理连接结构示意框图。
[0039]图8是本发明实施例的一种起励及投入整流桥控制逻辑原理连接结构示意框图。
【具体实施方式】
[0040]下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
[0041 ]实施例，抽水蓄能电站励磁系统黑启动控制回路，参见图1、图2、图3、图4、图5、图
6、图7、图8所示，包括备用电源、监控系统、励磁系统和水轮发电机，所述备用电源、励磁系统和水轮发电机分别与监控系统连接，所述备用电源和水轮发电机分别与励磁系统连接。还包括设在水轮发电机上的摄像头，摄像头的控制端与监控系统连接。
[0042 ] 励磁系统包括开关K1、开关K2、开关K3、开关K4、开关K5、开关K6、继电器J1、继电器J2、继电器J3、继电器J4、继电器J5、继电器J6、继电器J7、继电器J8、起励接触器C2、灭磁开关、灭磁开关合闸线圈、励磁交流开关、励磁交流开关合闸线圈、励磁黑启动模式命令启动模块、励磁手动电流调节方式启动模块、励磁电流启动值设置模块、励磁黑启动投入命令启动模块、水轮发电机的转子、整流桥、励磁风机电源切换模块、励磁风机厂用电侧接触器Cl和励磁风机;水轮发电机包括水轮发电机开关；
[0043]所述继电器J8的控制端和开关K2的被控制端串联连接后形成的串联电路的两端再分别连接在备用电源的两端;所述继电器J2的控制端、继电器J8的被控制端常闭触点1-2和开关K3的被控制端依次串联连接后形成的串联电路的两端再分别连接在备用电源的两端;所述继电器J2的被控制端常闭触点1-2和继电器J3的控制端串联连接后形成的串联电路的两端再分别连接在备用电源的两端;所述继电器J2的被控制端常闭触点3-4、继电器J4的控制端和开关K4的被控制端依次串联连接后形成的串联电路的两端再分别连接在备用电源的两端;所述继电器J2的被控制端常闭触点5-6、继电器J5的控制端和开关K5的被控制端依次串联连接后形成的串联电路的两端再分别连接在备用电源的两端;所述继电器J2的被控制端常闭触点7-8、继电器J6的控制端和开关K6的被控制端依次串联连接后形成的串联电路的两端再分别连接在备用电源的两端;所述继电器J6的被控制端常闭触点1-2、灭磁开关的被控制端、励磁交流开关的被控制端、水轮发电机开关的被控制端和起励接触器C2的控制端依次串联连接后形成的串联电路的两端再分别连接在备用电源的两端;所述继电器J 6的被控制端常闭触点1-2、灭磁开关的被控制端、励磁交流开关的被控制端、水轮发电机开关的被控制端和继电器J7的控制端依次串联连接后形成的串联电路的两端再分别连接在备用电源的两端;所述继电器Jl的被控制端常闭触点1-2和励磁交流开关合闸线圈的控制端串联连接后形成的串联电路的两端再分别连接在备用电源的两端;所述继电器Jl的被控制端常闭触点3-4和灭磁开关合闸线圈的控制端串联连接后形成的串联电路的两端再分别连接在备用电源的两端;所述继电器Jl的控制端和开关Kl的被控制端串联连接后形成的串联电路的两端再分别连接在备用电源的两端;所述励磁交流开关合闸线圈的被控制端与励磁交流开关的控制端连接;所述灭磁开关合闸线圈的被控制端与灭磁开关的控制端连接;所述开关KI的控制端、开关K2的控制端、开关K3的控制端、开关K4的控制端、开关K5的控制端和开关K6的控制端分别与监控系统连接;继电器J3的被控制端与励磁黑启动模式命令启动模块的控制端连接，继电器J4的被控制端与励磁手动电流调节方式启动模块的控制端连接，继电器J5的被控制端与励磁电流启动值设置模块的控制端连接，继电器J6的被控制端与励磁黑启动投入命令启动模块的控制端连接，起励接触器C2的被控制端与水轮发电机的转子的控制端连接，继电器J7的被控制端与整流桥连接;所述继电器J2的被控制端常开触点9-10和励磁风机厂用电侧接触器Cl的控制端串联连接后形成的串联电路的两端再分别连接在备用电源的两端;励磁风机厂用电侧接触器Cl的被控制端与励磁风机电源切换模块的控制端连接，励磁风机电源切换模块与励磁风机的电源端连接。
[0044]作为优选，励磁风机电源切换模块包括励磁侧交流电源、厂用侧交流电源、励磁侧励磁风机电源开关、励磁风机变压器和风机接触器C3，励磁侧交流电源连接在励磁侧励磁风机电源开关的被控制端的一端上，励磁侧励磁风机电源开关的被控制端的另一端连接在励磁风机变压器的初级线圈上，励磁风机变压器的次级线圈连接在风机接触器C3的被控制端的一端上，风机接触器C3的被控制端的另一端连接在励磁风机的电源端上，厂用侧交流电源连接在励磁风机厂用电侧接触器Cl的被控制端的一端上，励磁风机厂用电侧接触器Cl的被控制端的另一端连接在励磁风机的电源端上，励磁侧励磁风机电源开关的控制端和风机接触器C3的控制端分别连接在监控系统上。
[0045]所述备用电源为DC-110V至DC+110V的直流电源。备用电源的负极端为DC-110V，备用电源的负极端为DC+11OV。
[0046]水轮发电机包括电站直流电源，电站直流电源与水轮发电机的转子连接。
[0047]励磁系统还包括励磁现地控制柜，在励磁现地控制柜上设有手动增磁调节键。
[0048]在本实施例中，当由水轮发电机提供电力的电力系统发生大面积停电事故后，利用具有黑启动能力的发电机组启动发电，进而带动无黑启动能力的水轮发电机组发电，逐渐恢复整个电力系统。通过摄像头能够很好的对事故水轮发电机进行远程监控，使用方便简单，可靠性高。
[0049]还包括水位传感器和压力传感器，所述水位传感器和压力传感器分别设置在水轮发电机的水轮机的发电进水管上。通过水位传感器能够知道发电进水管中是否有水，通过水压传感器能够知道发电进水管中的水的势能是否满足水轮机转动的需要。大大提高了实用性和可靠性。
[0050]在使用时，黑启动开始，监控系统下达开机令，先将水轮发电机开到水轮机状态；然后，当水轮机的转速大于设定转速后，监控系统给励磁系统发励磁黑启动模式命令，将励磁系统调节为励磁黑启动模式命令方式，接着将励磁系统调节为励磁黑启动投入命令方式。当励磁系统收到励磁黑启动模式命令后，监控系统相继让励磁系统的励磁交流开关闭合和让励磁系统的灭磁开关闭合;然后监控系统下令合上水轮发电机的水轮发电机开关；当励磁系统收到来自监控系统的励磁黑启动模式命令后，经过判断，若水轮发电机的机端电压为0，就将励磁系统的调节模式设为励磁手动电流调节方式，并预设黑启动的励磁电流启动值；当收到励磁未运行信号时，励磁系统就进入励磁黑启动投入命令状态；当励磁系统同时收到励磁黑启动投入命令、励磁投入命令、励磁交流开关合闸和灭磁开关合闸的信号后，再加上之前就已经合上的水轮发电机开关，于是经过励磁系统的一个与门，励磁系统发出投入直流起励命令和投入整流桥命令，将水能发电机的电站直流电源接至水轮发电机的转子，将水轮发电机发出的交流电投入整流桥;直流起励成功后，励磁电流先自动上升到预先设置的励磁电流启动值，然后，在励磁现地控制柜上手动增磁，直到将水轮发电机的机端电压升至额定值，并对水轮发电机的机端电压线路进行充电，当水轮发电机的机端电压大于水轮发电机的机端电压额定值的设定值后，将励磁系统的励磁黑启动模式复归，结束水轮发电机的励磁黑启动。本实施例通过地址编码器和转速传感器即可知道是哪台水轮发电机出现了故障，使用方便简单。
[0051]本实施例在水轮发电机因故障停机后，能在规定时间内进行水轮发电机的自动黑启动，从而快速恢复电力系统的供电，以应对故障后的电力系统在规定时间内恢复供电的需求，可靠性高，安全性好。
[0052]参见图5所示，将闭锁励磁启动命令和机端电压大于99%额定电压的信号同时传到或门101的一端。当一号RS触发器的R端收到来自或门101的另一端出来的信号时，则立即执行无励磁黑启动模式命令。当一号RS触发器的S端收到来自监控系统的黑启动命令的信号时，则立即执行有励磁黑启动模式命令，并同时将从RS触发器的S端出来的信号分别传到与门201的一端、与门202的一端和与门203的一端。同时，让机端电压大于60 %且小于95 %的额定电压的信号传到与门201的一端，并让从与门201的另一端出来的信号去执行励磁手动模式命令;还让机端电压小于60%额定电压的信号传到与门202的一端，并让从与门202的另一端出来的信号去将励磁电流设为励磁电流启动值命令;还让励磁未运行信号传到与门203的一端，并让从与门203的另一端出来的信号传到非门301的一端，并让从非门301的另一端出来的信号去执行无励磁黑启动投入命令，还让从与门203的另一端出来的信号去执行有励磁黑启动投入命令。
[0053]参见图6所示，当二号RS触发器的S端收到励磁黑启动模式命令时则立即执行启动励磁风机的厂用侧交流电源命令；当二号RS触发器的R端收到励磁停止运行命令时则立即执行不启动励磁风机的厂用侧交流电源命令。
[0054]参见图7所示，将有励磁黑启动投入命令的信号传到或门102的一端，并将从或门102的另一端出来的信号传到与门204的一端，还将有励磁已经准备好信号传到与门204的一端，然后将从与门204另一端出来的信号传到三号RS触发器的S端，再将从三号RS触发器的S端出来的信号传到与门205的一端，还由从三号RS触发器的S端出来的信号去让励磁交流开关闭合，并让励磁交流开关闭合信号传到与门205的一端，再将从与门205的另一端出来的信号去让灭磁开关闭合。
[0055]参见图8所示，分别先将励磁黑启动投入命令、灭磁开关闭合信号、励磁交流开关闭合信号和水轮发电机开关闭合信号传到与门206的一端，然后将从与门206的另一端出来的信号传到或门103的一端，再让从或门103的另一端出来的信号去分别执行投入直流起励命令和投入整流桥命令。
[0056]监控系统包括控制器、充电电池和为充电电池充电的充电机，充电电池的监测端和充电机的控制端分别与控制器连接，充电电池的电源输出端与控制器的供电端连接。
[0057]所述充电机为使用峰谷电计费的充电机，若当前时间处于谷电计费时间内，充电机对充电电池直接进行充电，若当前时间处于峰电计费时间内，则需要进行充电管理判断后才能决定是否要对充电电池充电；如果经过充电管理判断后需要充电则充电机对充电电池进行充电，如果经过充电管理判断后不需要充电则充电机就不对充电电池进行充电。
[0058]在峰电计费时间内所述充电机为充电电池充电的充电管理判断方法如下:
[0059]先由控制器或人工给充电机赋一个基础电量阈值和一个基础电量系数值，然后控制器读取当前时间、谷电开启时间和充电电池的当前电量值，控制器计算当前时间与谷电开启时间的差值得出时间差值；当基础电量系数值除以时间差值后得出的数值加上充电电池当前的电量值后所得的值如果大于或等于基础电量阈值则判定为禁止充电，当基础电量系数值除以时间差值后得出的数值加上充电电池当前的电量值后所得的值如果小于基础电量阈值则判定为需要充电;动力电池上个统计周期中对应日期的平均用电量乘以给定百分比系数得出电量修正值，基础电量阈值由基础电量值加上电量修正值得出，基础电量值为统一数值。
[0060]一种适于抽水蓄能电站励磁系统黑启动控制回路的控制方法，包括水轮发电机的励磁黑启动控制过程，所述水轮发电机的励磁黑启动控制过程如下:
[0061](6-1)黑启动开始，监控系统向水轮发电机下达开机令，将水轮发电机开到水轮机状态；
[0062](6-2)当水轮机的转速大于95%额定转速后，监控系统下令闭合励磁系统的开关K3，让继电器J2的线圈通电，随即使继电器J2的常开触点1-2闭合、继电器J2的常开触点3-4闭合、继电器J2的常开触点5-6闭合、继电器J2的常开触点7-8闭合和继电器J2的常开触点9-10闭合;当继电器J3的线圈通电时，接通励磁系统的励磁黑启动模式命令启动模块，将励磁系统调节为励磁黑启动模式命令方式；
[0063](6-3)当励磁系统有励磁运行信号时，监控系统下令闭合开关K6，继电器J6的线圈通电，从而接通励磁系统的励磁黑启动投入命令启动模块，将励磁系统调节为励磁黑启动投入命令方式，并使继电器J6的常开触点1-2闭合；
[0064](6-4)然后，监控系统给励磁系统的开关Kl发出励磁投入命令，开关Kl闭合，继电器Jl的线圈通电，随即继电器Jl的触点1-2闭合和继电器Jl的触点3-4闭合；当继电器Jl的触点1-2闭合后，励磁系统的励磁交流开关合闸线圈通电让励磁系统的励磁交流开关闭合；
[0065](6-5)当继电器Jl的触点3-4闭合后，励磁系统的灭磁开关合闸线圈通电让励磁系统的灭磁开关闭合；
[0066](6-6)然后，监控系统下令合上水轮发电机开关；
[0067](6-7)当水轮发电机的机端电压大于水轮发电机的机端电压额定值的60%且小于水轮发电机的机端电压额定值的95%时，监控系统下令闭合开关K4，继电器J4的线圈通电，从而接通励磁系统的励磁手动电流调节方式启动模块，将励磁系统调节为励磁手动电流调节方式；
[0068](6-8)当水轮发电机的机端电压小于水轮发电机的机端电压额定值的60%时，监控系统下令闭合开关K5，继电器J5的线圈通电，励磁电流启动值设置模块启动，将励磁系统的励磁电流设为励磁电流启动值，该励磁电流启动值为励磁系统的额定励磁电流值的B倍，并且0<8<1;设8 = 0.5。
[0069](6-9)当让励磁交流开关闭合、让灭磁开关闭合和让水轮发电机开关闭合后，同时让继电器J6的常开触点1-2闭合，就会使起励接触器C2和继电器J7动作；当起励接触器C2的线圈通电后，接通起励接触器模块，将水能发电机的电站直流电源接至水轮发电机的转子；
[0070 ] (6-10)继电器J7动作后，将水轮发电机发出的交流电投入整流桥；
[0071](6-11)当继电器J2的常开触点9-10闭合后，励磁风机厂用电侧接触器Cl的线圈通电，使励磁风机厂用电侧接触器Cl的触点1-2闭合、励磁风机厂用电侧接触器Cl的触点3-4闭合和励磁风机厂用电侧接触器Cl的触点5-6闭合，并切断励磁系统的励磁侧励磁风机电源开关，将励磁风机的电源从励磁侧交流电源切至厂用侧交流电源；
[0072](6-12)然后，经过直流起励，将励磁系统的励磁电流先自动上升到预先设置的励磁电流启动值；
[0073](6-13)然后，在励磁系统的励磁现地控制柜上手动增磁，将水轮发电机的机端电压升至水轮发电机的机端电压额定值；
[0074](6-14)对水轮发电机的机端电压线路进行充电，当水轮发电机的机端电压大于水轮发电机的机端电压额定值的99%后，监控系统下令开关K2闭合，使得继电器J8动作，继电器J8动作后让继电器J8的常闭触点1-2断开，将励磁系统的励磁黑启动模式复归，从而结束水轮发电机的励磁黑启动控制过程。
[0075]上面结合附图描述了本发明的实施方式，但实现时不受上述实施例限制，本领域普通技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种变化或修改。
【主权项】
1.抽水蓄能电站励磁系统黑启动控制回路，其特征在于，包括备用电源、监控系统、励磁系统和水轮发电机，所述备用电源、励磁系统和水轮发电机分别与监控系统连接，所述备用电源和水轮发电机分别与励磁系统连接;还包括设在水轮发电机上的摄像头，摄像头的控制端与监控系统连接。2.根据权利要求1所述的抽水蓄能电站励磁系统黑启动控制回路，其特征在于，励磁系统包括开关Kl、开关K2、开关K3、开关K4、开关K5、开关K6、继电器Jl、继电器J2、继电器J3、继电器J4、继电器J5、继电器J6、继电器J7、继电器J8、起励接触器C2、灭磁开关、灭磁开关合闸线圈、励磁交流开关、励磁交流开关合闸线圈、励磁黑启动模式命令启动模块、励磁手动电流调节方式启动模块、励磁电流启动值设置模块、励磁黑启动投入命令启动模块、水轮发电机的转子、整流桥、励磁风机电源切换模块、励磁风机厂用电侧接触器Cl和励磁风机;水轮发电机包括水轮发电机开关;所述继电器J8的控制端和开关K2的被控制端串联连接后形成的串联电路的两端再分别连接在备用电源的两端;所述继电器J2的控制端、继电器J8的被控制端常闭触点1-2和开关K3的被控制端依次串联连接后形成的串联电路的两端再分别连接在备用电源的两端;所述继电器J2的被控制端常闭触点1-2和继电器J3的控制端串联连接后形成的串联电路的两端再分别连接在备用电源的两端;所述继电器J2的被控制端常闭触点3_4、继电器J 4的控制端和开关K4的被控制端依次串联连接后形成的串联电路的两端再分别连接在备用电源的两端;所述继电器J2的被控制端常闭触点5-6、继电器J5的控制端和开关K5的被控制端依次串联连接后形成的串联电路的两端再分别连接在备用电源的两端;所述继电器J2的被控制端常闭触点7-8、继电器J6的控制端和开关K6的被控制端依次串联连接后形成的串联电路的两端再分别连接在备用电源的两端;所述继电器J6的被控制端常闭触点1-2、灭磁开关的被控制端、励磁交流开关的被控制端、水轮发电机开关的被控制端和起励接触器C2的控制端依次串联连接后形成的串联电路的两端再分别连接在备用电源的两端;所述继电器J6的被控制端常闭触点1-2、灭磁开关的被控制端、励磁交流开关的被控制端、水轮发电机开关的被控制端和继电器J7的控制端依次串联连接后形成的串联电路的两端再分别连接在备用电源的两端;所述继电器Jl的被控制端常闭触点1-2和励磁交流开关合闸线圈的控制端串联连接后形成的串联电路的两端再分别连接在备用电源的两端;所述继电器Jl的被控制端常闭触点3-4和灭磁开关合闸线圈的控制端串联连接后形成的串联电路的两端再分别连接在备用电源的两端;所述继电器Jl的控制端和开关Kl的被控制端串联连接后形成的串联电路的两端再分别连接在备用电源的两端;所述励磁交流开关合闸线圈的被控制端与励磁交流开关的控制端连接;所述灭磁开关合闸线圈的被控制端与灭磁开关的控制端连接;所述开关KI的控制端、开关K2的控制端、开关K3的控制端、开关K4的控制端、开关K5的控制端和开关K6的控制端分别与监控系统连接;继电器J3的被控制端与励磁黑启动模式命令启动模块的控制端连接，继电器J4的被控制端与励磁手动电流调节方式启动模块的控制端连接，继电器J5的被控制端与励磁电流启动值设置模块的控制端连接，继电器J6的被控制端与励磁黑启动投入命令启动模块的控制端连接，起励接触器C2的被控制端与水轮发电机的转子的控制端连接，继电器J7的被控制端与整流桥连接;所述继电器J2的被控制端常开触点9-10和励磁风机厂用电侧接触器Cl的控制端串联连接后形成的串联电路的两端再分别连接在备用电源的两端;励磁风机厂用电侧接触器Cl的被控制端与励磁风机电源切换模块的控制端连接，励磁风机电源切换模块与励磁风机的电源端连接。3.根据权利要求2所述的抽水蓄能电站励磁系统黑启动控制回路，其特征在于，励磁风机电源切换模块包括励磁侧交流电源、厂用侧交流电源、励磁侧励磁风机电源开关、励磁风机变压器和风机接触器C3，励磁侧交流电源连接在励磁侧励磁风机电源开关的被控制端的一端上，励磁侧励磁风机电源开关的被控制端的另一端连接在励磁风机变压器的初级线圈上，励磁风机变压器的次级线圈连接在风机接触器C3的被控制端的一端上，风机接触器C3的被控制端的另一端连接在励磁风机的电源端上，厂用侧交流电源连接在励磁风机厂用电侧接触器Cl的被控制端的一端上，励磁风机厂用电侧接触器Cl的被控制端的另一端连接在励磁风机的电源端上，励磁侧励磁风机电源开关的控制端和风机接触器C3的控制端分别连接在监控系统上。4.根据权利要求1所述的抽水蓄能电站励磁系统黑启动控制回路，其特征在于，水轮发电机包括电站直流电源，电站直流电源与水轮发电机的转子连接。5.根据权利要求1所述的抽水蓄能电站励磁系统黑启动控制回路，其特征在于，还包括水位传感器和压力传感器，所述水位传感器和压力传感器分别设置在水轮发电机的水轮机的发电进水管上。6.—种适用于权利要求2所述的抽水蓄能电站励磁系统黑启动控制回路的控制方法，其特征在于，包括水轮发电机的励磁黑启动控制过程，所述水轮发电机的励磁黑启动控制过程如下: (6-1)黑启动开始，监控系统向水轮发电机下达开机令，将水轮发电机开到水轮机状态； (6-2)当水轮机的转速大于95%额定转速后，监控系统下令闭合励磁系统的开关K3，让继电器J2的线圈通电，随即使继电器J2的常开触点1-2闭合、继电器J2的常开触点3-4闭合、继电器J2的常开触点5-6闭合、继电器J2的常开触点7-8闭合和继电器J2的常开触点9_10闭合;当继电器J3的线圈通电时，接通励磁系统的励磁黑启动模式命令启动模块，将励磁系统调节为励磁黑启动模式命令方式； (6-3)当励磁系统有励磁运行信号时，监控系统下令闭合开关K6，继电器J6的线圈通电，从而接通励磁系统的励磁黑启动投入命令启动模块，将励磁系统调节为励磁黑启动投入命令方式，并使继电器J6的常开触点1-2闭合； (6-4)然后，监控系统给励磁系统的开关Kl发出励磁投入命令，开关Kl闭合，继电器Jl的线圈通电，随即继电器Jl的触点1-2闭合和继电器Jl的触点3-4闭合；当继电器Jl的触点1-2闭合后，励磁系统的励磁交流开关合闸线圈通电让励磁系统的励磁交流开关闭合； (6-5)当继电器Jl的触点3-4闭合后，励磁系统的灭磁开关合闸线圈通电让励磁系统的灭磁开关闭合； (6-6)然后，监控系统下令合上水轮发电机开关； (6-7)当水轮发电机的机端电压大于水轮发电机的机端电压额定值的60 %且小于水轮发电机的机端电压额定值的95%时，监控系统下令闭合开关K4，继电器J4的线圈通电，从而接通励磁系统的励磁手动电流调节方式启动模块，将励磁系统调节为励磁手动电流调节方式； (6 - 8)当水轮发电机的机端电压小于水轮发电机的机端电压额定值的6 O %时，监控系统下令闭合开关K5，继电器J5的线圈通电，励磁电流启动值设置模块启动，将励磁系统的励磁电流设为励磁电流启动值，该励磁电流启动值为励磁系统的额定励磁电流值的B倍，并且0<B<1； (6-9)当让励磁交流开关闭合、让灭磁开关闭合和让水轮发电机开关闭合后，同时让继电器J6的常开触点1-2闭合，就会使起励接触器C2和继电器J7动作；当起励接触器C2的线圈通电后，接通起励接触器模块，将水能发电机的电站直流电源接至水轮发电机的转子；(6-10)继电器J7动作后，将水轮发电机发出的交流电投入整流桥； (6-11)当继电器J2的常开触点9-10闭合后，励磁风机厂用电侧接触器Cl的线圈通电，使励磁风机厂用电侧接触器Cl的触点1-2闭合、励磁风机厂用电侧接触器Cl的触点3-4闭合和励磁风机厂用电侧接触器Cl的触点5-6闭合，并切断励磁系统的励磁侧励磁风机电源开关，将励磁风机的电源从励磁侧交流电源切至厂用侧交流电源； (6-12)然后，经过直流起励，将励磁系统的励磁电流先自动上升到预先设置的励磁电流启动值； (6-13)然后，在励磁系统的励磁现地控制柜上手动增磁，将水轮发电机的机端电压升至水轮发电机的机端电压额定值； (6-14)对水轮发电机的机端电压线路进行充电，当水轮发电机的机端电压大于水轮发电机的机端电压额定值的99%后，监控系统下令开关K2闭合，使得继电器J8动作，继电器J8动作后让继电器J8的常闭触点1-2断开，将励磁系统的励磁黑启动模式复归，从而结束水轮发电机的励磁黑启动控制过程。
【文档编号】H02P101/10GK106026809SQ201610317326
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月12日
【发明人】陈灵峰, 邸海燕, 郑树青, 叶炜敏
【申请人】国家电网公司, 国网新源控股有限公司, 华东桐柏抽水蓄能发电有限责任公司