一种孤网运行下铝电解行业所用晶闸管整流装置控制系统的制作方法
【专利摘要】一种孤网运行下铝电解行业所用晶闸管整流装置控制系统，包括确保自备电厂发电机组安全的整流设备n1，降负荷保电网频率稳定的整流设备n2，以及各机组PLC控制装置和总调PLC控制装置，所述总调PLC控制装置和各机组PLC控制装置之间采用ControlNet双网冗余的方式，各机组PLC控制装置与后台监控室采用以太网通讯方式连接；当自备电厂发电机组异常造成频率下降需要减负荷时，整流设备n1迅速及时检测并精确地做出相应的判断，总调PLC控制装置立即解除自动跟踪电解系列电流的功能，由稳流控制转换为恒功率控制。本系统通过可靠的快速的网络通讯及宽频的稳流系统，可实现实时调节负载大小，从而达到发电机组稳定频率，保护整个供电系统稳定运行的目的。
【专利说明】—种孤网运行下铝电解行业所用晶闸管整流装置控制系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种孤网运行下铝电解行业所用晶闸管整流装置控制系统，主要指孤网运行下低频减载快速精确调整机组输出负荷的方法和孤网运行整个控制系统的双网络冗余通讯实现的方法。
【背景技术】
[0002]电解铝行业为高能耗产业，为了降低生产成本，许多电解铝企业提出了使用自备电厂供电(孤网供电)方案，这样能最大限度地降低生产成本并且可以有效节约大量电能，但因电力负荷的波动冲击使发电机组不能稳定运行，使其安全性能难以得到保障。即要满足生产需求又要兼顾自备电厂发电机组安全，那么寻求一种全新的应用于孤网运行下铝电解整流装置下的整流控制方法，不仅能有效达到以上效果，还能为我国节约更多的煤炭能源。
【发明内容】
[0003]本发明其目的就在于提供一种孤网运行下铝电解行业所用晶闸管整流装置
控制系统，本系统通过可靠的快速的网络通讯及宽频的稳流系统，可实现实时调节负载大小，从而达到发电机组稳定频率，保护整个供电系统稳定运行的目。
[0004]实现上述目的而采取的技术方案，包括确保自备电厂发电机组安全的整流设备nl,降负荷保电网频率稳定的整流设备n2，以及各机组PLC控制装置和总调PLC控制装置，所述总调PLC控制装置和各机组PLC控制装置之间采用ContiOlNet双网冗余的方式，各机组PLC控制装置与后台监控室采用以太网通讯方式连接；当自备电厂发电机组异常造成频率下降需要减负荷时，整流设备nl迅速及时检测并精确地做出相应的判断，总调PLC控制装置立即解除自动跟踪电解系列电流的功能，由稳流控制转换为恒功率控制，稳频减载控制系统根据自备电厂需要稳定的输出负荷来快速精确地调整电厂需要减少的负荷，确保恒功率，使电网频率快速稳定。
[0005]与现有技术相比本发明具有以下优点。
[0006]本发明通过可靠的快速的网络通讯及宽频的稳流系统，实现实时调节负载大小，从而达到发电机组稳定频率，保护整个供电系统稳定运行。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]下面结合附图对本发明作进一步详述。
[0008]图1为本装置实施例某大型电解铝厂电气接线图；
图2为本装置低频率减载控制流程图；
图3为本装置低频率减载外锁脉冲方式捕捉波形图；
图4为本装置系统网络通讯结构图。【具体实施方式】
[0009]本系统包括确保自备电厂发电机组安全的整流设备nl，降负荷保电网频率稳定的整流设备n2，以及各机组PLC控制装置和总调PLC控制装置，如图1、3所示，所述总调PLC控制装置和各机组PLC控制装置之间采用ControlNet双网冗余的方式，各机组PLC控制装置与后台监控室采用以太网通讯方式连接；当自备电厂发电机组异常造成频率下降需要减负荷时，整流设备nl迅速及时检测并精确地做出相应的判断，总调PLC控制装置立即解除自动跟踪电解系列电流的功能，由稳流控制转换为恒功率控制，稳频减载控制系统根据自备电厂需要稳定的输出负荷来快速精确地调整电厂需要减少的负荷，确保恒功率，使电网频率快速稳定。
[0010]根据系统功率缺额大小和频率下降的速度把需要减少的负荷分为若干个区间，当实际频率低至第一区间时，按照设定的比例降低各机组电流执行第一轮切除负荷，负荷功率与频率成正比关系，如果功率缺失比较大，频率继续下降进入第二区间时，执行第二轮切除负荷；以此类推，直到电网频率稳定结束。
[0011]本发明主要针对应用于孤网稳频的铝电行业，当自备电厂由于运行发电机组供电能力不足(电源系统出现频率异常)时，如发电机总容量小于负荷的总容量达到一定程度，发电机将不能保持额定转速，那么厂内电网的频率将降低，严重时，甚至会导致发电机趋于停转，即系统周波崩溃。这时整流控制系统需要迅速及时检测并精确地做出相应的判断，当检测到电厂发电机组频率下降时，总调PLC立即解除自动跟踪电解系列电流的功能，由稳流控制转换为恒功率控制，稳频减载控制系统根据自备电厂需要稳定的输出负荷，来快速精确地调整电厂需要减少的负荷。通过调整整流机组运行的数量，或者通过调整晶闸管触发时刻来降低机组的工作电流，确保恒功率，使电网频率快速稳定。这样即保证电厂发电机组安全，又能满足电解槽的稳定运行。
[0012]由于这样特殊的供电运行结构，对于低频减载这一过程要求是相当苛刻的，稳流控制系统从接受到频率异常，再到做出减载直至整个电网频率稳定，这个过程要求必须迅速精确而且可靠。整个时间要求要控制在100MS以内完成，正因如此，对于总调PLC和各机组PLC之间的通讯必须要准确可靠。本发明在总调PLC和各机组PLC之间采用ContiOlNet双网冗余的方式，各PLC与后台监控室采用以太网通讯方式，这样即确保了稳流控制系统之间的控制网交换数据不受后台监控数据的干扰，同时也保证了各个网络的可靠性和快速性。
[0013]附图1为本装置实施例某大型电解铝厂电气接线图，电解铝厂供电由自备电厂和地方电网组成，而铝厂也为自备电厂主要负载源。正常供电时由自备电厂通过I母供电，地方电网处于II母热备状态，当自备电厂发生故障时，由电厂向总PLC发出降负荷指令，此时4-9#整流机组按要求降低负荷满足自备电厂需求，1-3#整流机组要维持当前输出不变来维持电解槽的运行和作为自备电厂的基本负载。如自备电厂故障持续，可由地方电网由II母继续向1-3#机组供电，保持电解槽的基本运行。
[0014]附图2为铝电解整流装置低频率减载控制流程图，包括孤网运行下低频减载程序主要控制流程，当总PLC检测到有低频减载信号后，立刻退出正常的稳流控制逻辑，同时锁定这个时间自备电厂和地方电网的当前电流，根据要求，降地方电网的负荷到所规定的额定值。判断减载后的频率是否正常，如果正常，则恢复到正常稳流控制程序，如果还不正常，再次执行以上操作。
[0015]附图3为低频率减载外锁脉冲方式捕捉波形图，为一个实验波形数据，总PLC接收到低频减载信号后，命令各机组开始锁脉冲，直到负载完全降到零所花的时间。
[0016]附图4为孤网运行下铝电解整流系统网络通讯结构图，由两条通讯网络组成，总调PLC和各机组PLC之间采用ControlNet双网冗余的方式,通讯速度可达到7ms,各PLC与后台监控室采用光纤以太网通讯方式，这样即确保了稳流控制系统之间的控制网交换数据不受后台监控数据的干扰，同时也保证了各个网络的可靠性和快速性。
【权利要求】
1.一种孤网运行下铝电解行业所用晶闸管整流装置控制系统，包括确保自备电厂发电机组安全的整流设备nl，降负荷保电网频率稳定的整流设备n2，以及各机组PLC控制装置和总调PLC控制装置，其特征在于，所述总调PLC控制装置和各机组PLC控制装置之间采用ContiOlNet双网冗余的方式，各机组PLC控制装置与后台监控室采用以太网通讯方式连接；当自备电厂发电机组异常造成频率下降需要减负荷时，整流设备nl迅速及时检测并精确地做出相应的判断，总调PLC控制装置立即解除自动跟踪电解系列电流的功能，由稳流控制转换为恒功率控制，稳频减载控制系统根据自备电厂需要稳定的输出负荷来快速精确地调整电厂需要减少的负荷，确保恒功率，使电网频率快速稳定。
2.根据权利要求1所述的一种孤网运行下铝电解行业所用晶闸管整流装置控制系统，其特征在于，根据系统功率缺额大小和频率下降的速度把需要减少的负荷分为若干个区间，当实际频率低至第一区间时，按照设定的比例降低各机组电流执行第一轮切除负荷，负荷功率与频率成正比关系，如果功率缺失比较大，频率继续下降进入第二区间时，执行第二轮切除负荷；以此类推， 直到电网频率稳定结束。
【文档编号】H02J3/24GK103606938SQ201310608929
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年11月26日 优先权日:2013年11月26日
【发明者】杨涛, 刘善玲, 殷秀龙, 范文超 申请人:九江九整整流器有限公司