[发明专利]一种火电厂辅机变频器控制系统及方法

说明书

技术领域

本发明的实施方式涉及变频器技术领域，更具体地，本发明的实施方式涉及一种火电厂辅机变频器控制系统及方法。

背景技术

本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

近年来，随着电力电子技术的高速发展和火电厂节能需求的日益增强，火电机组的辅机设计开始逐步转向变频技术，基于变频器在辅机的软启动、变频调速、经济运行等方面的优势，目前变频器已在火力发电领域得到了广泛应用，约95％的辅机已改用变频驱动方式运行。然而，变频器对于其电源的波动极为敏感，实际中辅机变频器的动力电源和控制电源往往均取自厂用电源，当厂用电源因诸如电网故障、大型设备的启停等原因发生电压跌落时，变频器会因低压而闭锁输出。对于火电机组而言，当其重要辅机(如给煤机、空预器等)因变频器低压闭锁而发生大规模停运时会触发全炉膛灭火保护(MFT)动作而跳机，这将严重影响到局部电网的安全稳定运行。

鉴于近年来因重要辅机低压跳闸所引起的火电机组非停事故频发，全国各级电网公司已先后开展了火电机组重要辅机变频器的低电压穿越整改工作，并明确出台了相关的技术规范。所谓变频器低电压穿越，是指当外部故障或扰动引起的变频器进线电压跌落幅值和持续时间在规定的低电压穿越区内时，变频器应能够可靠供电并保障供电对象的安全运行，即要求变频器在发生电压跌落时能保持不间断连续运行进而保障重要辅机在低压期间的持续稳定工作。

因此，如何对现有的火电厂辅机变频器进行改造以满足电网低电压穿越的要求，不仅关乎火电机组自身的安全可靠性，更对保证整个电力系统的安全、稳定、经济运行具有重大的意义。

发明内容

目前已有的火电厂辅机变频器低电压穿越改造措施主要可分为两个层面，即：硬件层面和软件层面，以下分别介绍。

1、硬件层面

硬件层面，又可划分为对火电厂辅机变频器自身的功能进行改造和增加额外辅助穿越装置这两大类。

对火电厂辅机变频器自身的功能进行改造：

1)选择能够在小幅电压跌落条件下正常工作的变频器，如施耐德ATV71变频器，但目前绝大多数的变频器正常工作电压范围为-15％～10％，因而无法满足低电压穿越的电压跌落深度要求；

2)选择具有失电再启动功能的变频器，如ABB-ACS510变频器，其能在厂用电瞬时失电后3s内重新自启动，然而，多台辅机(如给煤机)变频器的失电重启会造成炉膛负压的剧烈波动，对机组的安全运行造成极大的危害。同时，失电再启动也并非真正意义上的不间断连续运行，因而无法实现低电压穿越。

增加额外辅助穿越装置：

1)交流补偿方式：将动态电压恢复器(DVR)串入辅机变频器的动力电源与交流进线端之间，当发生电网电压跌落时，通过控制DVR快速地输出相应的电压幅值和相位来对变频器交流进线端的电压进行补偿，从而将变频器与电网电压跌落故障“隔离”开来以实现故障期间的不间断连续运行；

2)直流补偿方式：变频器自身的控制及其功率输出均来源于其直流母线，在电网电压跌落发生时对变频器的直流母线进行补偿供电确保其母线电压稳定即可实现低电压穿越。目前的直流补偿装置可分为有源和无源两大类，有源装置一般采用直流蓄电池或不间断电源(UPS)而无源装置一般采用的是不控整流加升压电路的补偿原理(即AC/DC+DC/DC)。

2、软件层面

软件层面，即通过改进控制方法来实现低电压穿越，可划分为DCS控制逻辑改进和辅机变频器控制改进这两大类。

DCS控制逻辑改进：

此方案的前提是辅机变频器具有失电再启动功能，以给煤机为例，通过对锅炉炉膛安全监控系统(FSSS)中的给煤机全停逻辑加以延时以避免电网电压跌落导致给煤机变频器全停时触发MFT信号，待电网电压恢复后变频器再跟踪当前的电机实际转速再启动。然而，此方案在本质上仅是人为地让DCS控制系统屏蔽掉故障信号，对于低压期间辅机变频器跳闸所带来的各种系统安全隐患并无任何改善作用，甚至会恶化事故的影响。因此，此方案治标不治本，实际可行性不大。

辅机变频器控制改进：