直流輸電損耗小、線路走廊小、聯(lián)網(wǎng)靈活、運(yùn)行穩(wěn)定可靠,是當(dāng)今世界上先進(jìn)國家遠(yuǎn)距離輸電以及異頻網(wǎng)間聯(lián)絡(luò)的重要輸電方式。它與交流輸電并存,互為補(bǔ)充,各揚(yáng)所長。運(yùn)用直流輸電可以提高電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、技術(shù)性能、運(yùn)行可靠性和調(diào)度靈活性。我國超長距離的輸電都將采用超高壓直流輸電或特高壓交流輸電。由于直流輸電具有線路造價(jià)低、線損少、能快速準(zhǔn)確調(diào)節(jié)功率、故障恢復(fù)快、故障過流小、線路不消耗無功等優(yōu)點(diǎn),已成為遠(yuǎn)距離、大功率輸電的重要方法之一。
目前,國內(nèi)外采用直流輸電方式實(shí)現(xiàn)大功率輸電的已很多。嵊泗直流輸電工程是繼舟山工程之后,我國自行設(shè)計(jì)、制造和施工的第2個(gè)直流輸電工程項(xiàng)目。工程將在上海南匯蘆潮港和嵊泗島建2個(gè)換流站,2個(gè)換流站之間的輸電距離為63.2km,其中架空線為3.5km,海底電纜為59.7km。直流送電方式為雙極,額定直流電壓為±50kV,額定直流電流為600A,額定輸送功率2×30MW。在嵊泗換流站有2組調(diào)相機(jī)設(shè)備,每臺(tái)調(diào)相機(jī)30MVA。B&R公司的可編程計(jì)算機(jī)控制器(PCC)具有模塊化結(jié)構(gòu)、實(shí)時(shí)性好、多任務(wù)分時(shí)操作等特點(diǎn),比較適合調(diào)相機(jī)的控制。下面詳細(xì)介紹系統(tǒng)流程及原理。
2 系統(tǒng)控制流程
系統(tǒng)包括調(diào)相機(jī),起動(dòng)電機(jī),勵(lì)磁系統(tǒng),空氣冷卻、潤滑油系統(tǒng),循環(huán)水泵,交流油泵,直流油泵,頂軸油泵,排水泵等。下面介紹調(diào)相機(jī)啟停流程。調(diào)相機(jī)系統(tǒng)圖如圖1所示。
圖1調(diào)相機(jī)系統(tǒng)圖
2.1正常程序起動(dòng)
調(diào)相機(jī)正常啟動(dòng)采用PCC程序控制。調(diào)相機(jī)開機(jī)流程如圖2所示。
圖2調(diào)相機(jī)開機(jī)流程
①啟動(dòng)潤滑油泵、頂軸油泵,使?jié)櫥蛪哼_(dá)到額定值;啟動(dòng)循環(huán)水泵,啟動(dòng)頻敏變阻器風(fēng)機(jī);將交流油泵、直流油泵、循環(huán)水泵甲、循環(huán)水泵乙的程控開關(guān)打到程控位置； ②在調(diào)相機(jī)啟動(dòng)準(zhǔn)備就緒后,將1DL(調(diào)相機(jī)斷路器)、MK(滅磁開關(guān))、2DL(啟動(dòng)電機(jī)斷路器)、3DL(勵(lì)磁變斷路器)、G(頻敏電阻)、1C(短接開關(guān))、2C(轉(zhuǎn)子同步化勵(lì)磁開關(guān))的控制選擇開關(guān)置于程控位置,程控開關(guān)DK置于啟動(dòng)位置；
③工作勵(lì)磁變3DL合閘,合同步化勵(lì)磁電源開關(guān)ZK,頻敏電阻接入(G合閘),轉(zhuǎn)子短接開關(guān)退出(斷開1C)；
④合2DL,調(diào)相機(jī)啟動(dòng)電機(jī)起動(dòng),合整流柜風(fēng)機(jī)；
⑤啟動(dòng)電機(jī)達(dá)到亞同步轉(zhuǎn)速時(shí),轉(zhuǎn)子短接開關(guān)短接,頻敏電阻退出(合上1C,斷開G);
⑥經(jīng)3min延時(shí),啟動(dòng)電機(jī)達(dá)到異步額定轉(zhuǎn)速后,轉(zhuǎn)子同步化勵(lì)磁開關(guān)接入,轉(zhuǎn)子短接開關(guān)退出(先合2C,后斷1C),同步勵(lì)磁裝置投勵(lì),以1.2倍強(qiáng)勵(lì)電流勵(lì)磁,經(jīng)10s延時(shí),啟動(dòng)電機(jī)達(dá)到同步轉(zhuǎn)速,這時(shí)同軸的調(diào)相機(jī)也達(dá)到同步轉(zhuǎn)速；
⑦調(diào)相機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行后,合滅磁開關(guān)MK,調(diào)節(jié)勵(lì)磁使調(diào)相機(jī)電壓升到額定值,投入同期裝置,待同期鑒定后自動(dòng)或手動(dòng)合調(diào)相機(jī)開關(guān)1DL,調(diào)相機(jī)并網(wǎng)后,將控制開關(guān)轉(zhuǎn)換到對應(yīng)位置；
⑧斷開啟動(dòng)電機(jī)開關(guān)2DL,斷開同步化勵(lì)磁電源開關(guān)ZK,轉(zhuǎn)子短接開關(guān)短接,(合1C),并斷開轉(zhuǎn)子同步化勵(lì)磁開關(guān)(跳2C),手動(dòng)停頻敏電阻柜風(fēng)機(jī)。拖動(dòng)電機(jī)停機(jī)流程如圖3所示。
2.2正常停機(jī)
停機(jī)準(zhǔn)備就緒后,減調(diào)相機(jī)勵(lì)磁電流至空載額定勵(lì)磁電流,控制選擇開關(guān)置于程控位置,程控開關(guān)DK置于啟動(dòng)位置;然后由后臺(tái)機(jī)或現(xiàn)場控制屏發(fā)出停機(jī)命令;跳開關(guān)1DL(調(diào)相機(jī)斷路器),跳滅磁開關(guān)MK,跳勵(lì)磁變開關(guān)3DL,待調(diào)相機(jī)惰走結(jié)束(約45min),手動(dòng)跳開油、水泵。調(diào)相機(jī)停機(jī)流程如圖4所示。
圖3調(diào)相機(jī)停機(jī)流程
圖4拖動(dòng)電機(jī)停機(jī)流程
2.3調(diào)相機(jī)手動(dòng)啟、停為就地操作
操作步驟同程控。
2.4調(diào)相機(jī)的快速再起動(dòng)
直流輸電系統(tǒng)故障使調(diào)相機(jī)與系統(tǒng)解列,當(dāng)系統(tǒng)恢復(fù)正常后若需快速再啟動(dòng)調(diào)相機(jī),這時(shí)調(diào)相機(jī)還在惰走,啟動(dòng)頻敏電阻柜風(fēng)機(jī),接入頻敏電阻后,合2DL開關(guān),啟動(dòng)電機(jī)進(jìn)入異步運(yùn)行,隨后重復(fù)正常啟動(dòng)的⑤,⑥,⑦,⑧程序,使調(diào)相機(jī)再次并網(wǎng)。
3控制原理及特點(diǎn)
由于調(diào)相機(jī)系統(tǒng)的特點(diǎn)及在直流輸電系統(tǒng)中的重要性,在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),經(jīng)過反復(fù)的研究討論和比較,決定采用B&R公司PCC實(shí)現(xiàn)調(diào)相機(jī)系統(tǒng)的監(jiān)控。
3.1系統(tǒng)特點(diǎn)
①高可靠性系統(tǒng)特定的環(huán)境和條件要求自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)有較高的可靠性。但從根本上講,系統(tǒng)的可靠性取決于系統(tǒng)各單元的可靠程度。要保證整個(gè)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行,首先要求系統(tǒng)各單元的質(zhì)量得到保證。B&R公司PCC產(chǎn)品從各項(xiàng)指標(biāo)上完全可以達(dá)到系統(tǒng)的要求。
②開放性和兼容性支持多種標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場總線或網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,可以很方便地實(shí)現(xiàn)與其它產(chǎn)品的兼容性問題。除支持CANbus,ETHERNET,PROFIbus等標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)或現(xiàn)場總線外,還提供一個(gè)楨驅(qū)動(dòng)器(framedriver)工具,方便地解決串口通信問題。
③多任務(wù)分時(shí)操作系統(tǒng)可以將整個(gè)任務(wù)分成數(shù)個(gè)具有不同優(yōu)先權(quán)的任務(wù)等級(jí)(taskclass)。其中,優(yōu)先權(quán)高的任務(wù)等級(jí),有著較短的巡回掃描周期,而且每個(gè)任務(wù)等級(jí)可包括多個(gè)具體任務(wù),在這些任務(wù)中間可再細(xì)分其優(yōu)先權(quán)的高低。這樣一個(gè)操作系統(tǒng)中可以將比較重要的任務(wù)定義得任務(wù)等級(jí)高一些,如中斷任務(wù)等;而一些較一般的任務(wù),可以定義得任務(wù)等級(jí)低一些,如結(jié)果處理任務(wù)等。這樣整個(gè)控制系統(tǒng)便得到了優(yōu)化,具有較好的實(shí)時(shí)性。
④編程語言高級(jí)化梯形圖和指令表這兩種編程方式是比較常見和習(xí)慣的。梯形圖靠近電氣線路,比較直觀;指令表是由匯編語言演繹而來,比較靠近計(jì)算機(jī)硬件結(jié)構(gòu)。在高級(jí)語言技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成熟的今天,一個(gè)復(fù)雜的控制思想僅用梯形圖和指令表來表述實(shí)在是一件憾事,因?yàn)楦呒?jí)語言(如C語言,PASCAL,FORTRAN等)畢竟可以很方便地描述一個(gè)復(fù)雜的思想。
⑤較大的應(yīng)用程序存儲(chǔ)空間較高的系統(tǒng)分析計(jì)算能力當(dāng)然要求有足夠的程序存儲(chǔ)空間。同時(shí),足夠的程序存儲(chǔ)空間是系統(tǒng)具備較強(qiáng)數(shù)據(jù)塊處理能力的先決條件,也說明了其硬件系統(tǒng)的先進(jìn)性。B&R公司PCC的內(nèi)存容量為100KB～16MB。
⑥可擴(kuò)展性系統(tǒng)的擴(kuò)展一般分為當(dāng)?shù)財(cái)U(kuò)展、遠(yuǎn)程擴(kuò)展和組網(wǎng)。在判斷一個(gè)系統(tǒng)的擴(kuò)展能力時(shí),一般有兩個(gè)判據(jù):第一,在一個(gè)CPU下可以擴(kuò)展的I/O點(diǎn)數(shù);第二,能支持多少種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(如PROFIBUS,ETH-ERNET,CAN,MODBUS...)。PCC在硬件及軟件上具備模塊化結(jié)構(gòu),還有多任務(wù)分時(shí)操作系統(tǒng)的支持,從而使系統(tǒng)具有很好的擴(kuò)展性。
3.2系統(tǒng)原理圖
圖5系統(tǒng)原理圖
3.3系統(tǒng)組成
可編程計(jì)算機(jī)控制器(PCC)具有模塊化結(jié)構(gòu),下面簡要介紹B&R2005系列各模塊的配置:
①BP151:12槽底板。
②IF260:可編程模塊處理器CPU,850KBRRAM,512KBFLASHPROM,1個(gè)接口卡插入槽。
③IF671:接口模塊,插入接口槽使用,它具有1×RS-232,1×RS-485/422,1×CAN,實(shí)現(xiàn)與后臺(tái)或其它設(shè)備的通信。
④PS477:電源24V,d.c.,50W,帶擴(kuò)展從站。
⑤DI475:16個(gè)數(shù)字量輸入模塊,24V,d.c.,10ms開關(guān)延時(shí)。
⑥D(zhuǎn)O650:16個(gè)數(shù)字量輸出模塊,24V,d.c.,2A。
⑦AI775:8個(gè)電流輸入4～20mA,分辨率12bit。
溫度量采集采用三線制溫度變送器,輸出4～20mA信號(hào),再采集到AI775模擬量模塊。電氣量采集選用交流采集模塊,用RS-485通信口實(shí)現(xiàn)與PCC的通信。
4 結(jié)論
采用B&R2005PCC實(shí)現(xiàn)調(diào)相機(jī)的控制在技術(shù)上具有一定的先進(jìn)性、開放性、通用性、可擴(kuò)展性。系統(tǒng)經(jīng)過現(xiàn)場運(yùn)行,完全能夠滿足設(shè)計(jì)的要求,保證系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行。
：鞏經(jīng)理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
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