一种小水电站发电机励磁调节系统和方法
【专利摘要】本发明涉及一种小水电站发电机励磁调节系统和方法，主要包括智能终端控制器、上位机和下位机；所述智能终端控制器包括励磁控制器；上位机包括JACE模块和GPRS模块；下位机包括EasyIO和两块多功能数字智能电表；所述的励磁控制器根据下位机的调节指令，进行电流的调节，从而实时闭环控制励磁电流，将励磁电流局限在合理范围，从而控制小水电站发电机机端电压。它使励磁调节的过程实现实时化，自动化，并网后采用自动励磁的方式调节励磁电流大小，自动控制小型水电无功电压的大小，稳定并网点周围的电压，减少对电网负荷用户电压的影响。
【专利说明】一种小水电站发电机励磁调节系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种小水电站发电机励磁调节系统及其调节方法，属于配电网中分布式供能系统并网运行的【技术领域】。
【背景技术】
[0002]我国很多地区小水电资源丰富，但由于小水电站大都属于装机容量小、可调节能力差的径流式水电站，存在丰水期多发抢发、枯水期少发停发的特点，其上网电量存在极大的不确定性，波动幅度巨大，对电网的稳定及电力调度造成巨大的影响。这些水电站的变电容量较小。它们只有并上10kV，35kV，IlOkV电网才能稳定运行。所以小水电站并网发电的现象在山区非常普遍。然而，大规模的小水电站接入公网，本地负荷相对较小，大部分功率通过线路向外输送，导致无功分配不合理，区域电压偏高等一系列问题。
[0003]改变区域电网电压问题，一方面可以调节升压变压器档位，但是部分升压变压器不支持有载调压功能，需要停电调档。因此，该方法存在诸多不便，不能达到实时调节的目的。因此，如何对现有的小水电站进行合理的改造与优化是我们急需解决的问题。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是克服上述【背景技术】的不足，提供一种小水电站发电机励磁调节系统和方法，实现计算机信号控制。利用小水电站发电机的进相运行能力，调节励磁电流大小，改变发电机机端电压，从而达到控制小型水电并网前后的无功电压，稳定并网点周围的电压，减少对电网负荷用户电压的影响。
[0005]本发明采用的技术方案是:一种小水电站发电机励磁调节系统，主要包括智能终端控制器、上位机和下位机。
[0006]所述智能终端控制器包括励磁控制器；上位机包括用于决策控制的JACE模块和用于无线通信的GPRS模块；下位机包括用于输入输出处理的Easy1和用于模拟信号量测和励磁控制指令的执行的两块多功能数字智能电表。
[0007]所述小水电站发电机励磁调节系统中每个节点有一台上位机，该节点上挂接的每台发电机各有一台相应的下位机；上位机通过通道与配网AVC主站通信，向主站系统上传所需的实时信息，接受主站端的控制指令，并与多个下位机(VQR)间实现闭环运行，优化分配各机组实时输出的无功。
[0008]所述的下位机负责信号量测和励磁控制指令的执行，通过调节发电机励磁电流，实现发电机的自动电压控制；在线条件下与配网AVC系统协调控制；离线条件下依据预置的电压曲线独立运行；
[0009]所述的下位机的多功能数字智能电表采集的发电机量测数据反馈给上位机，用作数据分析，以及指令决策的依据。
[0010]所述励磁控制器包括发电机G1、交流励磁机G2、交流副励磁机G3、硅整流装置Dl和可控硅整流装置SCR ;发电机Gl的励磁电流由交流励磁机G2经硅整流装置Dl整流后通过滑环引入，交流励磁机的励磁电流则由交流副励磁机G3经可控硅整流装置SCR整流后供
5口 O
[0011 ] 根据当地自动控制机端电压和人工电压目标值输入，AVC主站的上级电压调度控制指令根据控制方式决定机端目标电压、从厂站获取各种遥测信息、从厂站获取各种遥信信号、从厂站获取控制状态、网络模型、机组参数、机组约束条件、控制策略后，经过电压无功控制计算模块，使电压自动调节，最后达到目标值。
[0012]所述的励磁控制器根据下位机的调节指令，进行电流的调节，从而实时闭环控制励磁电流，将励磁电流局限在合理范围，从而控制小水电站发电机机端电压。
[0013]本发明的工作原理:结合从厂站获取三台机组的遥测、遥信等信息以及电网运行实时情况，主站监控人员根据当前运行状况以及电网调度要求确定是否需要调节机端电压，若需要调节，则通过监控平台下发目标电压值。目标电压值经由浙江省网关，通过GPRS传到智能控制终端，智能控制终端根据接收到的目标电压值，对三台机组电压值作出一个基本判断，由控制策略确定电压调节顺序，最终使得机端电压达到下发的目标值，达到调度要求。
[0014]本发明的有益效果是:与现有技术相比，本发明的有益效果是励磁调节的过程实现实时化，自动化，通过GPRS实时上传各机组机端参数,方便技术人员决策指令,易于实施，具备普遍的推广价值。并网后采用自动励磁的方式调节励磁电流大小，自动控制小型水电无功电压的大小，稳定并网点周围的电压，减少对电网负荷用户电压的影响。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本发明的结构示意图。
[0016]图2是本发明三相励磁系统的励磁反馈控制原理图。
[0017]图3是本发明励磁调节方法的原理图。
【具体实施方式】
[0018]下面对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。
[0019]如图1所示，所述小水电站发电机励磁调节系统主要包括智能终端控制器、上位机和下位机。励磁控制器，主要实现对发电机励磁调节的控制过程，安装在励磁控制屏柜内；所述下位机与励磁控制器安装在一起，也安装在屏柜中。上位机包括JACE模块和GPRS模块，其中JACE模块用于决策控制，用于发电厂内多台机组之间的协调，通过与下位机之间的协调实现各发电机组的机端电压控制，执行主站下发的遥调指令，通过GPRS模块与省公司网关实现无线通信，实现主站的远程监控功能。而GPRS模块主要采用GPRS通讯方式与供电公司后台监控系统通讯，JACE模块负责下发决策调节指令；所述上位机的主要职能为(I)接受电表采集量并处理；(2)接受AVC主站控制目标并处理；(3)进行本地决策，包括控制决策和异常处理、事件触发；(4)执行控制指令，下发励磁调节指令。
[0020]下位机负责调节与量测数据的采集，包括EasylO、两块多功能数字电表。其中两块多功能数字智能电表，负责模拟信号量测和励磁控制指令的执行，一块用于测量机端电压、电流、有功、无功、功率因数值；另外一块测量励磁控制电流和参考电压的大小。
[0021 ] 所述Easy1部分用于输入输出处理。所述自动励磁控制器，用于自动励磁模式下整定参考电压、实现机端电压平稳控制，并执行励磁微调功。
[0022]本发明所述小水电站发电机励磁调节系统中的每个节点有一台上位机，该节点上挂接的每台发电机各有一台相应的下位机。上位机通过通道与配网AVC主站通信，向主站系统上传所需的实时信息，接受主站端的控制指令，并与多个下位机(VQR)间实现闭环运行，优化分配各机组实时输出的无功。
[0023]本发明通过调节发电机励磁电流，实现发电机的自动电压控制。在线条件下与配网AVC系统协调控制；离线条件下依据预置的电压曲线独立运行。此外，下位机的多功能数字智能电表采集的发电机量测数据反馈给上位机，用作数据分析，以及指令决策的依据。所述的测遥量包括:发电机机端电压、发电机机端电流、发电机有功出力、发电机无功出力、发电机功率因数Cosq)、励磁电压、励磁电流、励磁机工作模式(自动、手动)；测调量为机端电压(360— 420V)可调。
[0024]如图2所示，所述励磁控制器包括发电机G1、交流励磁机G2、交流副励磁机G3、硅整流装置Dl和可控硅整流装置SCR ;发电机Gl的励磁电流由交流励磁机G2经硅整流装置Dl整流后通过滑环引入，交流励磁机的励磁电流则由交流副励磁机G3经可控硅整流装置SCR整流后供给。
[0025]一种小水电站发电机励磁调节系统的方法，结合从厂站获取若干台机组的遥测、遥信信息以及电网运行实时情况，AVC主站监控人员根据当前运行状况以及电网调度要求确定是否需要调节机端电压，若需要调节，则通过监控平台下发目标电压值；目标电压值经由浙江省网关，通过GPRS传到智能控制终端，智能控制终端根据接收到的目标电压值，对若干机组电压值作出一个基本判断，由控制策略确定电压调节顺序，最终使得机端电压达到下发的目标值，达到调度要求。
[0026]如图3所示，一种小水电站发电机励磁调节系统的方法，根据当地自动控制机端电压和人工电压目标值输入，AVC主站的上级电压调度控制指令根据控制方式决定机端目标电压、从厂站获取各种遥测信息、从厂站获取各种遥信信号、从厂站获取控制状态、网络模型、机组参数、机组约束条件、控制策略后，经过电压无功控制计算模块，使电压自动调节，最后达到目标值。
[0027]所述的自动励磁控制器根据下位机的调节指令，进行电流的调节，从而实时闭环控制励磁电流，将励磁电流局限在合理范围，从而控制小水电站发电机机端电压。
【权利要求】
1.一种小水电站发电机励磁调节系统，其特征在于:主要包括智能终端控制器、上位机和下位机。
2.根据权利要求1所述的小水电站发电机励磁调节系统，其特征在于:所述智能终端控制器包括励磁控制器；上位机包括用于决策控制的JACE模块和用于无线通信的GPRS模块；下位机包括用于输入输出处理的Easy1和用于模拟信号量测和励磁控制指令的执行的两块多功能数字智能电表。
3.根据权利要求1所述的小水电站发电机励磁调节系统，其特征在于:所述小水电站发电机励磁调节系统中每个节点有一台上位机，该节点上挂接的每台发电机各有一台相应的下位机；上位机通过通道与配网AVC主站通信，向主站系统上传所需的实时信息，接受主站端的控制指令，并与多个下位机(VQR)间实现闭环运行，优化分配各机组实时输出的无功。
4.根据权利要求1所述的小水电站发电机励磁调节系统，其特征在于:所述的下位机负责信号量测和励磁控制指令的执行，通过调节发电机励磁电流，实现发电机的自动电压控制；在线条件下与配网AVC系统协调控制；离线条件下依据预置的电压曲线独立运行。
5.根据权利要求1或2所述的小水电站发电机励磁调节系统，其特征在于:所述的下位机的多功能数字智能电表采集的发电机量测数据反馈给上位机，用作数据分析，以及指令决策的依据。
6.据权利要求2所述的小水电站发电机励磁调节系统，其特征在于:所述励磁控制器包括发电机Gl、交流励磁机G2、交流副励磁机G3、硅整流装置DI和可控硅整流装置SCR ；发电机Gl的励磁电流由交流励磁机G2经硅整流装置Dl整流后通过滑环引入，交流励磁机的励磁电流则由交流副励磁机G3经可控硅整流装置SCR整流后供给。
7.一种利用上述1-6中任一项所述小水电站发电机励磁调节系统的方法，其特征在于:结合从厂站获取若干台机组的遥测、遥信信息以及电网运行实时情况，AVC主站监控人员根据当前运行状况以及电网调度要求确定是否需要调节机端电压，若需要调节，则通过监控平台下发目标电压值；目标电压值经由浙江省网关，通过GPRS传到智能控制终端，智能控制终端根据接收到的目标电压值，对若干机组电压值作出一个基本判断，由控制策略确定电压调节顺序，最终使得机端电压达到下发的目标值，达到调度要求。
8.根据权利要求7所述的小水电站发电机励磁调节系统的方法，其特征在于:根据当地自动控制机端电压和人工电压目标值输入，AVC主站的上级电压调度控制指令根据控制方式决定机端目标电压、从厂站获取各种遥测信息、从厂站获取各种遥信信号、从厂站获取控制状态、网络模型、机组参数、机组约束条件、控制策略后，经过电压无功控制计算模块，使电压自动调节，最后达到目标值。
9.根据权利要求7所述的小水电站发电机励磁调节系统的方法，其特征在于:所述的励磁控制器根据下位机的调节指令，进行电流的调节，从而实时闭环控制励磁电流，将励磁电流局限在合理范围，从而控制小水电站发电机机端电压。
【文档编号】H02J3/50GK104201724SQ201410369781
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年7月30日 优先权日:2014年7月30日
【发明者】何纬, 吴崇驹, 杨益锋, 卞李忠 申请人:国家电网公司, 国网浙江省电力公司丽水供电公司, 国网浙江省电力公司景宁县供电公司