一种抽水蓄能电站励磁系统黑启动控制装置的制作方法

本实用新型涉及水电站黑启动技术领域，具体涉及一种抽水蓄能电站励磁系统黑启动控制装置。

背景技术：

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装置，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装置显得非常必要。

技术实现要素：

本实用新型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，安全性好的一种抽水蓄能电站励磁系统黑启动控制装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种抽水蓄能电站励磁系统黑启动控制装置，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。

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。

本方案水轮发电机的励磁黑启动控制过程如下：

黑启动开始，监控系统下达开机令，将水能发电机开到水轮机状态；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，然后，监控系统再给励磁系统发励磁黑启动投入命令，当励磁系统收到励磁黑启动模式命令后，监控系统相继将励磁系统的励磁交流开关和励磁系统的灭磁开关合上；然后，监控系统下令合上水轮发电机开关；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；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，从而结束水轮发电机的励磁黑启动控制过程。

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。

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、水轮发电机的转子和整流桥；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J1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J1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J1的控制端和开关K1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K1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。

作为优选，所述备用电源为DC-110V至DC+110V的直流电源。

本实用新型能够达到如下效果：

本实用新型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

图1是本实用新型实施例的一种总体电路原理连接结构示意框图。

图2是本实用新型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。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

实施例，一种抽水蓄能电站励磁系统黑启动控制装置，参见图1、图2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。

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、水轮发电机的转子和整流桥；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J1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J1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J1的控制端和开关K1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K1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+110V。

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。

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。

本实施例水轮发电机的励磁黑启动控制过程如下：

步骤(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；

步骤(6-2)，当水轮机的转速大于90％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；

步骤(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；

步骤(6-4)，然后，监控系统给励磁系统的开关K1发出励磁投入命令，开关K1闭合，继电器J1的线圈通电，随即继电器J1的触点1-2闭合和继电器J1的触点3-4闭合；当继电器J1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；

步骤(6-5)，当继电器J1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；

步骤(6-6)，然后，监控系统下令合上水轮发电机开关；

步骤(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90％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；

步骤(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；

步骤(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；

步骤(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；

步骤(6-11)，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；

步骤(6-12)，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；

步骤(6-13)，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98％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。

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。

上面结合附图描述了本实用新型的实施方式，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。