阅读说明：本技术 一种静止变频器冗余运行方法 (Redundancy operation method of static frequency converter ) 是由 张永会 鲍峰 李继凯 邵明航 洪波 姬联涛 李官军 于 2019-11-15 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种静止变频器冗余运行方法,包括第一SFC装置、SFC输入输出切换柜、SFC切换联锁、第二SFC装置,二次信号切换柜；输入切换柜、输出切换柜分为两套独立的开关柜,满足一主一备冗余运行模式和独立检修要求；第一SFC装置与第二SFC装置通过输入切换柜和输出切换柜进行输入输出隔离；第一SFC装置、第二SFC装置共用输入变压器TR1、输出变压器TR2、输入开关VCB11、输出开关VCB2系统外围设备。该SFC冗余运行方法拓扑简洁、闭锁完善、运行可靠、系统成本低。同时本方案可以有效提高同步电机启动成功率,降低维护运行费用,提高经济效益。本方法适用于新建抽蓄电站、调相机系统、燃气轮机领域冗余系统配置。(The invention provides a redundant operation method of a static frequency converter, which comprises a first SFC device, an SFC input/output switch cabinet, an SFC switch interlock, a second SFC device and a secondary signal switch cabinet; the input switching cabinet and the output switching cabinet are divided into two sets of independent switch cabinets, and the requirements of a main redundant operation mode, a standby redundant operation mode and independent maintenance are met; the first SFC device and the second SFC device are subjected to input and output isolation through an input switch cabinet and an output switch cabinet; the first SFC device and the second SFC device share input transformer TR1, output transformer TR2, input switch VCB11 and output switch VCB2 system peripheral equipment. The SFC redundancy operation method has the advantages of simple topology, perfect locking, reliable operation and low system cost. Meanwhile, the scheme can effectively improve the starting success rate of the synchronous motor, reduce the maintenance and operation cost and improve the economic benefit. The method is suitable for the configuration of redundant systems in the fields of newly-built extraction and storage power stations, phase modulator systems and gas turbines.)

一种静止变频器冗余运行方法

技术领域

本发明涉及大型同步电机起动装置静止变频器领域，具体提出了一种静止变频器冗余运行方法。

背景技术

大型同步电机启动一般设有变频启动和背靠背启动两种启动方式，通常变频启动为主，背靠背为备用启动方式。变频启动是在机组电机启动时，通过静止变频器（SFC）根据电机转子位置或机端电压信息，以频率逐渐升高的交流电压加到电机定子上，产生超前于转子磁场的定子旋转磁场，通过该磁场与转子磁场的相互作用，将电机转子加速到同步转速，再由同期装置实现机组并网。静止变频器具有无级变速、起动平稳、反应速度快、调节精度高，具有很强的自诊断能力等优点。

目前静止变频器（SFC）主要用于抽水蓄能电站、调相机系统，燃气轮机领域。抽水蓄能电站、调相机系统一般只配置一套SFC拖动两至六台同步电机，若SFC设备故障，只能通过同步电机背靠背拖动，降低同步电机利用率，拖动时间长，调节精度低。

同时SFC装置几乎全部来自进口，主要有ABB、ALSTOM、西门子等。通过调研，发现进口SFC装置在售后服务、备品备件、技术支持方面存在问题，导致设备出现问题后不能快速解决，减少经济效益。

发明内容

本发明的目的是一种静止变频器冗余运行方法，以解决如下问题：

(1) 单台SFC故障情况下，同步电机无法启动或只能通过另外一台同步电机背靠背启动，导致同步电机利用率低的问题。

(2)解决进口静止变频器售后服务、技术支持方面不及时，费用高，备品备件购买时间长、购买难与价格高等问题。

(3)单台SFC故障情况下，同步电机不能快速启动，经济效益受到损失。

为了实现以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种静止变频器冗余运行方法，其特征在于包括第一SFC装置、SFC输入输出切换柜、SFC切换联锁、第二SFC装置，二次信号切换柜；输入切换柜、输出切换柜分为两套独立的开关柜，满足一主一备冗余运行模式和独立检修要求；第一SFC装置与第二SFC装置通过输入切换柜和输出切换柜进行输入输出隔离；第一SFC装置、第二SFC装置共用输入变压器TR1、输出变压器TR2、输入开关VCB11、输出开关VCB2系统***设备；

所述的第一SFC装置拓扑结构与第二SFC装置拓扑结构一致，可以为高高拓扑，也可以为高低高拓扑。

所述的SFC输入输出切换装置由输入切换柜和输出切换柜组成，其切换开关可以为隔离开关、断路器、接触器、负荷开关，切换开关通常不带负荷、不带电切换。结构形式可以为抽出式或固定式，可以手动操作或电动操作。

所述SFC切换联锁方案，由输入切换开关QS4、QS3、QS4b、QS3b，输出切换开关QS5、QS6、QS5b、QS6b，接地开关QST、QSTb，系统输入开关VCB11、VCB12 ，系统输出开关VCB2之间的闭锁组成。

所述第一SFC装置运行时可以对 第二SFC装置进行独立检修与静态调试，第二SFC装置运行时也可以对 第一SFC装置进行独立检修与静态调试。

所述SFC外部控制信号（同期、监控、励磁等）只需要一套，根据所选择运行的SFC装置通过二次信号柜将控制信号切换至对应SFC装置。

所述第一SFC装置与第二SFC装置运行模式选择可以通过监控系统或二次信号切换柜就地选择进行切换。

本发明的优点是：通过以上方式实现同步电机静止变频器冗余运行设计，实现了SFC装置一主一备冗余模式独立运行，提高了同步电机利用率与经济效益，提高了装置的可靠性与稳定性。同时在现有抽蓄电站、调相机系统、燃气轮机领域SFC装置进行冗余改造时，第一SFC装置或第二SFC装置可以为国产装置，其售后与技术服务响应时间快，备品备件购买方便，周期短，价格优惠。

下面将结合附图对本发明做进一步说明。

附图说明

图1是本发明电路系统图。

图2 是本发明二次信号切换电路原理图。

具体实施方式

参见图1、2，一种静止变频器冗余运行方法，包括第一SFC装置、SFC输入输出切换柜、SFC切换联锁、第二SFC装置，二次信号切换柜；输入切换柜、输出切换柜分为两套独立的开关柜，满足一主一备冗余运行模式和独立检修要求；第一SFC装置与第二SFC装置通过输入切换柜和输出切换柜进行输入输出隔离；第一SFC装置、第二SFC装置共用输入变压器TR1、输出变压器TR2、输入开关VCB11、输出开关VCB2系统***设备。

参见图1，为SFC装置12-6脉波高低高架构。该系统图只是针对常规装置，但不仅限于12-6脉波型式，也可以为6-6脉波或其他型式。两套SFC装置共用输入变压器TR1、输出变压器TR2、输入开关VCB11、输出开关VCB2等系统***设备。

如图1所示， 第一SFC装置（SFC1）与第二SFC装置（SFC2）包括整流柜、电抗器柜、逆变器柜（逆变柜）。整流柜由以可控硅为核心的整流装置和附属冷却设备及其他附件组成。可控硅通常使用晶闸管等电力电子器件。电抗器柜由平波电抗器和附属冷却设备及其他附件组成。逆变器柜由以可控硅为核心的整流装置和附属冷却设备及其他附件组成。冷却设备可以为强制风冷散热冷却，也可以为强制水冷散热冷却。通常整流、逆变装置为保证晶闸管的可靠触发，通常采用从晶闸管的缓冲回路自取电方式给触发回路供电。同时为保证逆变装置在低频阶段可靠触发，逆变装置同时采用CT自取能方式给触发回路供电。

如图1所示， 第一SFC装置与第二SFC装置通过输入切换柜和输出切换柜进行输入输出隔离。输入切换柜和输出切换柜中，其切换开关可以为隔离开关、断路器、接触器、负荷开关，切换开关通常不带负荷、不带电切换。结构形式可以为抽出式或固定式，可以手动操作或电动操作。同时切换柜中配置相应保护用的PT、CT，带电显示器等必备附件。为保证第一SFC装置与第二SFC装置实现一主一备冗余运行的模式和独立检修要求，输入切换柜、输出切换柜分为两套独立的开关柜，即QS4、QS3、QS5、QS6为一套独立开关柜，QS4b、QS3b 、QS5b、QS6b为一套独立开关柜。这样第一SFC装置运行时可以对 第二SFC装置进行独立检修与静态调试，第二SFC装置运行时也可以对 第一SFC装置进行独立检修与静态调试。

如图1所示，第一SFC装置与第二SFC装置一主一备冗余运行一次切换逻辑如下：

新增的切换开关QS3、QS4、QS3b、QS4b、QS5、QS6、QS5b、QS6b带电动操作机构，可通过二次信号切换柜中的带钥匙选择开关实现自动切换。通过对新增切换开关的控制，实现两套SFC一次回路中整流逆变单元、平波电抗器的切换，同时对主回路切换开关控制等状态进行显示。

当选择开关处于“SFC1”位置时，QS3/QS4/QS5/QS6断开，QS3b/QS4b/QS5b/QS6b闭合，外部相关信号切换至SFC1变频启动系统，从而实现机组由SFC1的启动控制；当选择开关处于：“SFC2”位置时，QS3/QS4/QS5/QS6闭合，QS3b/QS4b/QS5b/QS6b断开，外部相关信号切换至SFC2变频启动系统，从而实现机组由SFC2的启动控制。

为保证可以独立带电运行，切换开关、系统输入输出开关要进行可靠的连锁闭锁。闭锁方案如下：

切换开关QS3、QS4、QS3b、QS4b、QS5、QS6、QS5b、QS6b与系统输入输出开关VCB11、VCB2进行闭锁，当VCB11、VCB2合闸时，不能对QS3、QS4、QS3b、QS4b、QS5、QS6、QS5b、QS6b进行操作；当VCB11、VCB2分闸时，才可以对QS3、QS4、QS3b、QS4b、QS5、QS6、QS5b、QS6b进行操作。QS3、QS4、QS5、QS6与QS3b、QS4b、QS5b、QS6b进行联锁，只有QS3、QS4、QS5、QS6分闸时，QS3b、QS4b、QS5b、QS6b才能进行操作，只有QS3b、QS4b、QS5b、QS6b分闸时，QS3、QS4、QS5、QS6才能进行操作；当QS3、QS4、QS5、QS6合闸时，QS3b、QS4b、QS5b、QS6b不能进行操作，当QS3b、QS4b、QS5b、QS6b合闸时， QS3、QS4、QS5、QS6不能进行操作。

当SFC1或SFC2输入切换柜接地刀、输出接地刀接地时，对应的QS3、QS4、QS5、QS6或QS3b、QS4b、QS5b、QS6b不能合闸；对应的输入切换柜、输出切换柜柜门方可打开。

如图2所示，通过二次信号切换柜对外部控制信号进行切换，这样SFC外部控制信号（同期、监控、励磁等）只需要一套即可，当对应选择开关选择SFC1或SFC2装置运行时，二次信号切换柜将控制信号切换至对应SFC装置。切换逻辑如下：

二次信号切换柜将外部信号分为两路，一路去SFC1设备，另一路去SFC2设备，两路信号应互不干扰。两套设备对应信号的切换，由控制继电器实现。K1、K2为切换继电器，当K1、K2线圈失磁状态时，外部信号通过切换继电器K1的常闭节点输入到SFC1系统，该系统输出信号同理经过K2也被送至外部；当K1、K2线圈处于励磁状态时，常开节点闭合，常闭节点断开，外部信号送至SFC2系统，该系统的输出信号被送至外部。切换继电器控制与一次切换开关、系统输入输出断路器的位置及机械位置联锁，其位置信号接入各SFC系统中，作为切换逻辑判断条件。这样将SFC系统与外部有关的信号，均经过二次信号切换柜切换，实现一套外部信号与两套设备的信号的公用。