專利名稱:多功能水輪發電機組控制器的制作方法
技術領域:
本實用新型涉及一種集四種控制功能于一體的水輪發電機組控制器,屬發電技術領域。
背景技術:
水輪發電機組需要配置多種控制與保護裝置。現有的控制與保護是將水輪機和發電機看成兩個獨立的個體實施的,控制與保護裝置按水輪機和發電機分開單獨設置,包括水輪機自動操作及保護裝置、水輪機調速裝置、發電機自動準同期并列裝置、發電機斷路器自動控制裝置等。這種控制與保護裝置的配置方式存在以下不足a)、水輪發電機組包括水輪機和發電機,水輪機驅動發電機發電,二者構成一個有機的整體。因此,從控制的角度看,對水輪機和發電機的某一運行參數和狀態實施控制,都 會“牽一發而動全身”,影響水輪機和發電機其它運行參數的變化。但現有的技術不是把水輪機和發電機看成一個整體,而是將其看成彼此獨立,互不相干的兩個個體來實施控制和保護的,所配置的控制和保護裝置只考慮水輪機或發電機的某一方面而不顧其它方面,因此無法實現對水輪發電機組的最優控制。b)、控制與保護裝置數量多,許多零部件重復設置,降低了零部件的利用率,提高了設備的制造成本。同時,較多的控制與保護裝置需要較大的安裝空間,也增加電站廠房的投資。
實用新型內容本實用新型的目的在于克服現有技術的不足、提供一種多功能水輪發電機組控制器,實現對水輪發電機組的最優控制,并降低電站的建設成本。本實用新型所述問題是以下述技術方案實現的—種多功能水輪發電機組控制器,它包括PLC、接力器液壓調節裝置、斷路器控制器、數字測量裝置、機組運行狀態傳感器、水庫水位傳感器、發電機電壓互感器和電力系統電壓互感器;其中,發電機電壓互感器和電力系統電壓互感器的二次電壓接數字測量裝置的輸入端;所述數字測量裝置、機組運行狀態傳感器、水庫水位傳感器的輸出信號以及機組操作指令分別接PLC的不同輸入端口 ;所述接力器液壓調節裝置的輸入端接PLC的輸出端口 ;所述斷路器控制器的輸入端接PLC的輸出端口,輸出端控制發電機斷路器的閉合和斷開。上述多功能水輪發電機組控制器,所述接力器液壓調節裝置包括轉動配壓閥、接力器油缸、步進電動機和步進電動機控制器,所述轉動配壓閥由兩端密封的筒狀閥體和套裝在閥體內部的橫截面呈“十”字形的閥芯組成,在閥體的側壁上設置有八個繞其軸線均布的油口,八個油口依次與壓力油、接力器油缸上腔、回油箱、接力器油缸下腔、壓力油、接力器油缸上腔、回油箱、接力器油缸下腔連接;所述接力器油缸的活塞桿驅動水輪機導水葉的開度變化;所述步進電動機的輸出軸與轉動配壓閥的閥芯同軸固接,所述步進電動機控制器的輸入端接PLC的輸出端口,輸出端控制步進電動機。上述多功能水輪發電機組控制器,所述機組運行狀態傳感器包括接力器位移傳感器、水輪機軸瓦溫度傳感器、事故繼電器狀態傳感器、發電機斷路器狀態傳感器和機組制動壓力狀態傳感器。上述多功能水輪發電機組控制器,構成中還包括顯示器和報警電路,它們分別接PLC的不同輸出端口。 本實用新型是以PLC為核心部件的智能控制器,它集四種控制功能于一體,不僅實現了對水輪發電機組的優化控制,而且提高了零部件的利用率,減小了控制與保護設備的數量和體積,降低了控制設備及廠房的制造成本。
以下結合附圖
對本實用新型作進一步詳述。圖I是本實用新型的電原理圖;圖2是接力器液壓調節裝置的結構示意圖。圖中各標號為1、閥體;2、閥芯;3、接力器油缸;4、步進電動機;5、步進電動機控制器;PLC為可編程控制器;IXD為顯示器;BJ為報警電路;CL為數字測量裝置JL為接力器液壓調節裝置;DK為斷路器控制器;Q為斷路器;XT為電力系統;SLJ為水輪機;G為發電機;WY為接力器位移傳感器;DY為水輪機導水葉;YHF為發電機電壓互感器;YHX為電力系統電壓互感器;Ff為發電機電壓的頻率;FX為系統電壓的頻率;UF為發電機電壓的幅值;UX為系統電壓的幅值;Λ δ為發電機電壓和系統電壓之間的相角差。
具體實施方式
本實用新型的工作原理如圖I、圖2所示。經過可編程控制器(PLC)對各種測量信號的分析、運算,產生一個接力器位移的調節信號(這個信號控制接力器向上或向下運動,目的是調節水輪機導水葉的開度,控制進入水輪機的水流量,進而調節水輪機的轉速或輸出功率;步進電動機4及其控制器5接收到這個信號,驅動轉動配壓閥的閥芯2轉動(包括轉動的方向和步數),使壓力油進入接力器油缸3的上腔Pl或下腔Ρ2,同時將接力器油缸3的下腔Ρ2或上腔Pl與回油箱接通。進而控制接力器活塞向上或向下移動并驅動水輪機導水葉的開度變化,實現自動調速功能。轉動配壓閥的工作原理圖2中所示的狀態,壓力油進閥口 Cl和C2、回油口 Dl和D2均被閥芯2擋住,水輪機接力器油缸活塞兩側的油無法流動,活塞處在原位不動,水輪機導水葉開度不變化。當轉動配壓閥的閥芯2順時針轉動時,Cl 口和C2 口分別與Al 口和Α2 口接通,壓力油進入接力器油缸下腔Ρ2,接力器油缸上腔Pl中的回油經轉動配壓閥的BI、Dl 口和B2、D2 口流入回油箱;這時,接力器油缸活塞向上移動。反之,當閥心逆時針轉動時,接力器油缸活塞向下移動。步進電動機直接與轉動配壓閥的閥芯剛性連接,通過控制步進電動機轉角的大小來控制閥口的開度,從而達到調節接力器位移目的。接力器油缸的活塞桿推動水輪機的調速環一調節水輪機導水葉的開度一調節水輪機的轉速或功率。[0020]在轉動配壓閥的設計中,主要考慮了以下幾點(I)閥芯徑向力對稱布置,相互平衡,消除液壓卡緊現象;(2)閥芯上設計特殊的流道,減少工作介質油通過閥芯時的各種液動力;(3)用閥芯閥套間的粘性摩擦取代機械轉動產生的干摩擦,減少步進電動機的驅動負荷;(4)用步進電動機控制閥口開度的大小,保證轉動配壓閥有可靠的抗油污的能力; (5)為了減少到轉動配壓閥的零位泄漏,將閥芯與閥套間設計成負開口 ;(6)通過自適應逆補償控制,消除負開口閥的死區特性。水電廠實際運行表明,轉動配壓閥基本上無零位泄漏、無零漂、抗油污能力強,由它構成的全數字電液隨動系統不僅結構簡單、且無死區,達到了預期的目的。本實用新型由數字編程來完成預定的四種的功能。這樣,簡化了整個系統的構成,節約了投資,同時也提高系統的可靠性。本實用新型具有水輪機調速功能,它可根據需求,調節水輪機導水葉開度的大小,進而控制水輪機的轉速(機組未并網運行時)或發電機輸出的有功功率(機組并網運行時)。本裝置能實現發電機自動準同期并列。首先,數字測量裝置根據電壓互感器YHf、YHx的二次電壓,測量出發電機電壓的頻率、系統電壓的頻率,發電機電壓的幅值、系統電壓的幅值及發電機電壓和系統電壓之間的相角差。控制器中有相應的算法實時監視和調節發電機電壓和系統電壓之間的頻率差、相角差,監視發電機電壓和系統電壓之間的幅值差;當發電機電壓和系統電壓之間的頻率差、幅值差和相角差滿足準同期并列條件時,發出合閘指令。取消了原來的發電機自動準同期并列裝置。斷路器控制器由電氣控制部分和機械操動部分組成。在傳統的水輪發電機組斷路器控制器中,電氣控制的功能包括斷路器手動合閘、自動準同期并列自動合閘、手動跳閘、機組停機連動跳閘、發電機事故連動跳閘、信號指示等。本實用新型將斷路器控制器中的電氣控制功能,納入到多功能控制器中,由PLC來完成;這樣可以優化整個系統的結構,提高系統的可靠性。
權利要求1.一種多功能水輪發電機組控制器,其特征是,它包括PLC、接力器液壓調節裝置(幾)、斷路器控制器(DK)、數字測量裝置(CL)、機組運行狀態傳感器、水庫水位傳感器、發電機電壓互感器和電力系統電壓互感器;其中,發電機電壓互感器和電力系統電壓互感器的二次電壓接數字測量裝置(CL)的輸入端;所述數字測量裝置(CL)、機組運行狀態傳感器、水庫水位傳感器的輸出信號以及機組操作指令分別接PLC的不同輸入端口 ;所述接力器液壓調節裝置(JL)的輸入端接PLC的輸出端口 ;所述斷路器控制器(DK)的輸入端接PLC的輸出端口,輸出端控制發電機(G)斷路器(Q)的閉合和斷開。
2.根據權利要求I所述的多功能水輪發電機組控制器,其特征是,所述接力器液壓調節裝置(JL)包括轉動配壓閥、接力器油缸(3)、步進電動機(4)和步進電動機控制器(5);所述轉動配壓閥由兩端密封的筒狀閥體(I)和套裝在閥體(I)內部的橫截面呈“十”字形的閥芯(2)組成,在閥體(I)的側壁上設置有八個繞其軸線均布的油口,八個油口依次與壓力油、接力器油缸(3)上腔、回油箱、接力器油缸(3)下腔、壓力油、接力器油缸(3)上腔、回油箱、接力器油缸(3)下腔連接;所述接力器油缸(3)的活塞桿驅動水輪機(SLJ)導水葉(DY)的開度變化;所述步進電動機(4)的輸出軸與轉動配壓閥的閥芯(2)同軸固接,所述步進電動機控制器(5)的輸入端接PLC的輸出端口,輸出端控制步進電動機(4)。
3.根據權利要求I或2所述的多功能水輪發電機組控制器,其特征是,所述機組運行狀態傳感器包括接力器位移傳感器(WY)、水輪機軸瓦溫度傳感器、事故繼電器狀態傳感器、發電機斷路器狀態傳感器和機組制動壓力狀態傳感器。
4.根據權利要求3所述的多功能水輪發電機組控制器,其特征是,它還包括顯示器(IXD)和報警電路(BJ),它們分別接PLC的不同輸出端口。
專利摘要一種多功能水輪發電機組控制器,它包括PLC、接力器液壓調節裝置、斷路器控制器、數字測量裝置、機組運行狀態傳感器、水庫水位傳感器;發電機電壓互感器和電力系統電壓互感器的二次電壓接數字測量裝置的輸入端,所述數字測量裝置、機組運行狀態傳感器、水庫水位傳感器的輸出信號以及機組操作指令分別接PLC的不同輸入端口,所述接力器液壓調節裝置的輸入端接PLC的輸出端口,所述斷路器控制器的輸入端接PLC的輸出端口,輸出端控制發電機斷路器的閉合和斷開。本實用新型集四種控制功能于一體,不僅實現了對水輪發電機組的優化控制,而且降低了控制設備及廠房的制造成本。
文檔編號F03B15/06GK202659412SQ20122026437
公開日2013年1月9日 申請日期2012年6月6日 優先權日2012年6月6日
發明者商國才 申請人:保定陽圖電氣科技有限公司