一種直流輸電換流閥水冷控制系統(tǒng)及交流雙電源切換裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種直流輸電換流閥水冷控制系統(tǒng)及交流雙電源切換裝置，屬于直流輸電【技術領域】。本發(fā)明在交流雙電源的母線上設置2個3相電源檢測元件KVM1和KVM2，檢測母線上的交流電源檢測元件KVM1和KVM2以及處于投入狀態(tài)的一路交流電源進線上電源檢測元件狀態(tài)，以檢測交流母線電壓為主，進線電壓為輔對雙電源進行切換控制。本發(fā)明結構簡單，能夠有效避免以檢測進線電源為依據(jù)來進行電源切換所帶來事故，提高電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
【專利說明】一種直流輸電換流閥水冷控制系統(tǒng)及交流雙電源切換裝置
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種直流輸電換流閥水冷控制系統(tǒng)及交流雙電源切換裝置，屬于直流 輸電【技術領域】。
【背景技術】
[0002] 高壓直流輸電（HVDC)具有超長距離和大容量輸電、造價低、損耗小等優(yōu)點，目前 在我國及其它國家得到廣泛運用。換流閥是直流輸電的核心設備，而高壓大功率晶閘管又 是換流閥的核心設備部件，承擔著整流（送端）、逆變（受端）大功率電能的傳輸，換流閥在 傳輸電能同時，自身也會產(chǎn)生較大的功率損耗，發(fā)熱量大，需要可靠的冷卻設備進行冷卻， 以使換流閥和直流輸電系統(tǒng)可以穩(wěn)定運行。作為換流閥冷卻最有效的冷卻方式，換流閥水 冷系統(tǒng)隨著直流輸電項目也得到廣泛應用。
[0003] 換流閥水冷系統(tǒng)的核心設備如主循環(huán)泵、冷卻風機、噴淋泵等均采用交流電源供 電，交流電源的穩(wěn)定對整個水冷系統(tǒng)具有非常重要的意義。因此電源系統(tǒng)的主流設計，廣泛 采用雙路交流電源的供電模式，終端采用ATS裝置（雙電源切換裝置）。目前主要有如下幾 種方式：
[0004] 1.兩臺獨立的斷路器切換方式的ATS
[0005] 此種方式的ATS由兩臺獨立帶電動操作機構的斷路器作切換元件，用自動控制 器、斷路器通過相應的插座，安裝底板等安裝在一起，由于斷路器具有過載、短路、過欠壓和 缺相等保護功能，因此可兼保護與切換功能于一體。兩臺斷路器間設有機械和電氣聯(lián)鎖方 式誤動，如圖1所示。
[0006] 該電路使用外圍元件少，構造簡單，造價低廉。
[0007] 存在的問題：電動操作機構不能頻繁操作，動作時間長。在實際運行中出現(xiàn)過由于 電動操作機構卡滯，兩路交流電源均不能投入，造成交流系統(tǒng)停電。因此可靠性相對較低。
[0008] 2.機電一體化自動轉(zhuǎn)換開關切換方式的ATS
[0009] 此種機電一體化轉(zhuǎn)換方式的ATS裝置集開關、驅(qū)動機構和控制器于一體，具有 "I -0-ΙΙ"三個開關位置，保證轉(zhuǎn)換時過零位。兩路交流電源間設有機械、電氣聯(lián)鎖，如圖2 所示。
[0010] 該裝置由于采用一體化設計，整體尺寸較小，同時具有豐富的手動調(diào)節(jié)功能，基本 可以滿足大部分場合的應用。
[0011] 存在的問題：該裝置采用一體化設計，當設備故障時，交流系統(tǒng)需停電，不能在線 檢修及更換，無法滿足具有更高可靠性要求的供電系統(tǒng)。如高壓直流輸電領域換流閥冷卻 系統(tǒng)。
[0012] 上述ATS裝置均以檢測進線電源為依據(jù)來進行電源的切換。當主回路開關觸點未 閉合，檢測元件故障或由于其它原因造成交流母線失壓時，切換裝置無法做出相應的響應， 從而造成不必要的停電事故。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0013] 本發(fā)明的目的是提供一種直流輸電換流閥水冷控制系統(tǒng)及交流雙電源切換裝置， 以解決目前檢測進線電源為依據(jù)來進行電源的切換所造成不必要停電事故的問題。
[0014] 本發(fā)明為解決上述技術問題提供了一種交流雙電源切換裝置，包括兩路交流電源 進線，每路交流電源進線通過相應的接觸器連接至交流母線，該切換裝置還包括設置在交 流母線的3相電源檢測元件。
[0015] 所述設置在交流母線上的3相電源檢測元件為兩個。
[0016] 所述每路交流電源進線上都設置有相應的電源檢測元件。
[0017] 所述兩路交流電源接觸器之間電氣互鎖。
[0018] 所述兩路交流電源接觸器由PLC控制單元控制，PLC控制單元采取以檢測交流母 線電壓為主，進線電壓為輔的方式進行控制。
[0019] 本發(fā)明為解決上述技術問題還提供可一種直流輸電換流閥水冷控制系統(tǒng)，包括 PLC控制單元、I/O模塊和和雙供電電源及其切換裝置，所述的切換裝置包括兩路交流電源 進線，每路交流電源進線通過相應的進線開關、接觸器和隔離開關連接至交流母線，交流母 線設置有兩個3相電源檢測元件。
[0020] 所述每路交流電源進線上都設置有相應的電源檢測元件。
[0021] 所述的PLC控制單元、I/O模塊和雙供電電源及其切換裝置都是冗余設置，所述兩 路交流電源的進線開關、接觸器、電源檢測元件的狀態(tài)信息，以及交流母線電源檢測元件的 狀態(tài)信息，同時送至換流閥水冷控制系統(tǒng)中冗余設置的兩個I/O模塊。
[0022] 所述兩路交流電源接觸器由PLC控制單元控制，PLC控制單元采取以檢測交流母 線電壓為主，進線電壓為輔的方式進行控制。
[0023] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明在交流雙電源的母線上設置2個3相電源檢測元件 KVM1和KVM2,檢測母線上的交流電源檢測元件KVM1和KVM2以及處于投入狀態(tài)的一路交流 電源進線上電源檢測元件狀態(tài)，以檢測交流母線電壓為主，進線電壓為輔對雙電源進行切 換控制。本發(fā)明結構簡單，能夠有效避免以檢測進線電源為依據(jù)來進行電源切換所帶來事 故，提1?電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024] 圖1是現(xiàn)有技術中兩臺獨立斷路器切換方式的ATS原理圖；
[0025] 圖2是機電一體化自動轉(zhuǎn)換開關切換方式的ATS原理圖；
[0026] 圖3是本發(fā)明實施例中換流閥水冷控制系統(tǒng)配置簡圖；
[0027] 圖4是本發(fā)明交流雙電源切換裝置電源系統(tǒng)圖；
[0028] 圖5是本發(fā)明交流雙電源切換裝置控制電路圖；
[0029] 圖6是電源1為主電源時的交流雙電源切換邏輯框圖；
[0030] 圖7是電源2為主電源時的交流雙電源切換邏輯框圖；
[0031] 圖8是KM1為投入狀態(tài)時的交流雙電源切換邏輯框圖；
[0032] 圖9是KM2為投入狀態(tài)時的交流雙電源切換邏輯框圖；
[0033] 圖10是KM1為投入狀態(tài)時交流電源進行1的電源檢測元件自檢邏輯框圖；
[0034] 圖11是KM2為投入狀態(tài)時交流電源進行2的電源檢測元件自檢邏輯框圖；
[0035] 圖12是交流母線電源檢測元件自檢邏輯框圖。
【具體實施方式】
[0036] 下面結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步的說明。
[0037] 本發(fā)明的一種直流輸電換流閥水冷控制系統(tǒng)的實施例
[0038] 本實施例中的直流輸電換流閥水冷控制系統(tǒng)由于其設備的重要性，采用冗余方 式，PLC控制系統(tǒng)，I/O模塊和供電電源系統(tǒng)均采用雙重化設計，以提高水冷系統(tǒng)的可靠性， 如圖3所示，該系統(tǒng)包括CPU A、CPUB、I/O模塊A、I/O模塊B、兩組供電系統(tǒng)A和B以及對 應的兩個雙電源切換裝置ATS，供電系統(tǒng)A的雙進行電源A1和A2通過ATS連接至CPU A， 供電系統(tǒng)B的雙進行電源B1和B2通過相應的ATS連接至CPU B，CPU A和CPU B之間冗余 設置，CPU B和CPU B分別都與I/O模塊A和I/O模塊B相連，I/O模塊A與供電系統(tǒng)A連 接，I/O模塊B與供電系統(tǒng)B連接。換流閥水冷控制系統(tǒng)的CPU采用高性能S7-400H系列， 正常運行時，一個CPU為主，另一個處于熱備用狀態(tài)。兩個CPU配置同步模板通過光纜連接， 實現(xiàn)CPU的硬件冗余。S7-400H采用熱備用模式的主動冗余原理，發(fā)生故障時，可進行無擾 動地自動切換。無故障時兩個I/O模塊都處于運行狀態(tài)，如果發(fā)生故障，正常工作的子單元 能獨立完成整個過程的控制。
[0039] 每個供電系統(tǒng)的雙電源切換裝置ATS的結構如圖4所示，包括交流電源進線1和 交流電源進線2,交流電源經(jīng)進線1經(jīng)進線開關QF1、接觸器KM1、隔離開關QS1后連接至交 流母線，交流電源經(jīng)進線2經(jīng)進線開關QF2、接觸器KM2、隔離開關QS2后也連接至交流母 線，兩路進線電源上各設置1個3相電源檢測元件KV1、KV2,母線上設置2個3相電源檢測 元件KVMUKVM2。接觸器KM1和KM2采用電氣、軟件互鎖，同一時刻只有一臺接觸器能投入 運行。所有檢測元件均具有欠壓、相序、不平衡度、缺相保護功能。
[0040] 兩路交流電源經(jīng)進線接觸器由不同的控制電源供電，并配置獨立控制開關，如圖5 所示。接觸器KM1和KM2可以手動控制，也可以有PLC控制系統(tǒng)進行控制。正常運行時，手 動旋鈕開關SA處于斷開狀態(tài)，由換流閥水冷控制系統(tǒng)中PLC驅(qū)動KA1、KA2或KB1、KB2繼電 器來選擇交流接觸器KM1或KM2的投退。其中ΚΑΙ、KA2來自換流閥水冷控制系統(tǒng)A，KB1、 KB2來自換流閥水冷控制系統(tǒng)B。換流閥水冷控制系統(tǒng)對上述信息進行邏輯判斷，來選擇哪 一臺接觸器投入，具體的控制邏輯如下。
[0041] 如圖6所示，同時滿足交流電源進線1開關合上、交流電源進線1電源正常、設置 電源1為主電源時，優(yōu)先投入交流電源進線1接觸器KM1。當條件不滿足時，投入交流電源 進線2接觸器。當設置電源2為主電源時，如圖7所示，切換邏輯與上雷同，不再重復說明。
[0042] 2)交流電源接觸器投入后的切換邏輯
[0043] 交流電源進線1接觸器KM1處于投入狀態(tài)時，如圖8所示，當交流電源檢測元件 KVM1、KVM2、KV1這3個元件有任意兩個元件狀態(tài)為1時，即認為母線帶電，此時保持當前接 觸器KM1的投入；當交流電源檢測元件KVM1、KVM2、KV1這3個元件有任意兩個元件狀態(tài)為 0時，切換至另一路接觸器KM2。如交流電源監(jiān)測元件KVM1、KVM2、KV2任意兩個元件狀態(tài)為 〇,且交流電源進線1的電源檢測元件KV1狀態(tài)由0變?yōu)?時，回切至接觸器KM1。
[0044] 交流電源進線2接觸器KM2處于投入狀態(tài)時，如圖9所示，當交流母線電源檢測元 件KVM1、KVM2、KV2這3個元件有任意兩個元件狀態(tài)為1時，即認為母線帶電，此時保持當前 接觸器KM2的投入；當交流母線電源檢測元件KVM1、KVM2、KV2這3個元件有任意兩個元件 狀態(tài)為0時，切換至另一路接觸器KM1。如交流電源監(jiān)測元件KVM1、KVM2、KV1任意兩個元 件狀態(tài)為〇,且交流電源進線2的電源檢測元件KV2狀態(tài)由0變?yōu)?時，回切至接觸器KM2。 [0045] 上述判據(jù)采用三取二原則，避免個別元件故障而造成誤判，從而極大降低了交流 電源的誤動的幾率。
[0046] 電源檢測元件KV1、KV2、KVM1、KVM2長期處于帶電運行狀態(tài)，如設備老化，存在故 障的風險。且上述元件狀態(tài)參與電源切換邏輯，因此本發(fā)明為了能夠?qū)ζ涔ぷ鳡顟B(tài)進行監(jiān) 測，以及時進行更換，本發(fā)明還能夠?qū)涣麟娫礄z測元件進行自檢，其自檢邏輯如下：
[0047] 交流電源進線1檢測元件自檢邏輯：
[0048] 當交流電源進線1接觸器KM1處于投入狀態(tài)時，如圖10所示，且交流母線電源檢 測元件KVMUKVM2兩者狀態(tài)均為1，檢測交流電源進線檢測元件KV1的狀態(tài)，如交流電源進 線檢測元件KV1狀態(tài)為0時，則說明該檢測元件異常，需要更換。
[0049] 交流電源進線2檢測元件自檢邏輯：
[0050] 當交流電源進線2接觸器KM2處于投入狀態(tài)時，如圖11所示，且交流母線電源檢 測元件KVMUKVM2兩者狀態(tài)均為1，檢測交流電源進線檢測元件KV2的狀態(tài)，如交流電源進 線檢測元件KV2狀態(tài)為0時，則說明該檢測元件異常，需要更換。
[0051] 交流母線電源檢測元件自檢邏輯：
[0052] 當交流電源進線1接觸器KM1處于投入狀態(tài)且交流電源進線檢測元件KV1為1時， 如圖12所示，若交流母線電源檢測元件KVM1、KVM2兩者狀態(tài)任一個為0,則說明該元件異 常。當交流電源進線2接觸器KM2處于投入狀態(tài)且交流電源進線檢測元件KV1為1時，交 流母線電源檢測元件KVM1、KVM2兩者狀態(tài)任一個為0,則報該元件異常。
[0053] 本發(fā)明摒棄以往采用以進線電壓檢測元件為主，進行電源切換的做法，通過在交 流母線上設置電源檢測元件，檢測交流母線電壓為主和進線電壓，以交流母線電壓為主，進 線電壓為輔的方式進行切換控制，邏輯控制元件采用三取二原則，有效避免因個別元件故 障造成切換裝置誤動。同時能夠?qū)涣麟妷簷z測元件進行自檢，及時發(fā)現(xiàn)故障元件并能在 線更換。
[0054] 本發(fā)明的一種交流雙電源切換裝置的實施例
[0055] 本實施例中的交流雙電源切換裝置如圖4所示，兩路交流電源經(jīng)進線開關、接觸 器、隔離開關后連接至交流母線，接觸器采用電氣、軟件互鎖，同一時刻只有一臺接觸器能 投入運行。兩路進線電源上各設置1個3相電源檢測元件KV1、KV2,母線上設置2個3相 電源檢測元件KVMUKVM2。所有檢測元件均具有欠壓、相序、不平衡度、缺相保護功能。兩 路交流電源經(jīng)進線接觸器由不同的控制電源供電，并配置獨立控制開關，如圖5所示。正常 運行時，手動旋鈕開關SA處于斷開狀態(tài)，由換流閥水冷控制系統(tǒng)驅(qū)動ΚΑΙ、KA2或KB1、KB2 繼電器來選擇交流接觸器KM1或KM2的投退。其中ΚΑΙ、KA2來自換流閥水冷控制系統(tǒng)A， KB1、KB2來自換流閥水冷控制系統(tǒng)B。該裝置具體的工作過程與上個實施例中的相同，這里 不再重復贅述。
[0056] 本發(fā)明摒棄以往采用以進線電壓檢測元件為主，進行電源切換的做法，通過在交 流母線上設置相應的電壓檢測元件，以檢測交流母線電壓為主，進線電壓為輔的方式，邏輯 控制元件采用三取二原則，有效避免因個別元件故障造成切換裝置誤動。同時能夠?qū)涣?電壓檢測元件進行自檢，及時發(fā)現(xiàn)故障元件并能在線更換。
【權利要求】
1. 一種交流雙電源切換裝置，包括兩路交流電源進線，每路交流電源進線通過相應的 接觸器連接至交流母線，其特征在于，該切換裝置還包括設置在交流母線的3相電源檢測 元件。
2. 根據(jù)權利要求1所述的交流雙電源切換裝置，其特征在于，所述設置在交流母線上 的3相電源檢測元件為兩個。
3. 根據(jù)權利要求2所述的交流雙電源切換裝置，其特征在于，所述每路交流電源進線 上都設置有相應的電源檢測元件。
4. 根據(jù)權利要求3所述的交流雙電源切換裝置，其特征在于，所述兩路交流電源接觸 器之間電氣互鎖。
5. 根據(jù)權利要求4所述的交流雙電源切換裝置，其特征在于，所述兩路交流電源接觸 器由PLC控制單元控制，PLC控制單元采取以檢測交流母線電壓為主，進線電壓為輔的方式 進行控制。
6. -種直流輸電換流閥水冷控制系統(tǒng)，包括PLC控制單元、I/O模塊和和雙供電電源及 其切換裝置，其特征在于，所述的切換裝置包括兩路交流電源進線，每路交流電源進線通過 相應的進線開關、接觸器和隔離開關連接至交流母線，交流母線設置有兩個3相電源檢測 元件。
7. 根據(jù)權利要求6所述的直流輸電換流閥水冷控制系統(tǒng)，其特征在于，所述每路交流 電源進線上都設置有相應的電源檢測元件。
8. 根據(jù)權利要求7所述的直流輸電換流閥水冷控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的PLC控制 單元、I/O模塊和雙供電電源及其切換裝置都是冗余設置，所述兩路交流電源的進線開關、 接觸器、電源檢測元件的狀態(tài)信息，以及交流母線電源檢測元件的狀態(tài)信息，同時送至換流 閥水冷控制系統(tǒng)中冗余設置的兩個I/O模塊。
9. 根據(jù)權利要求7所述的直流輸電換流閥水冷控制系統(tǒng)，其特征在于，所述兩路交流 電源接觸器由PLC控制單元控制，PLC控制單元采取以檢測交流母線電壓為主，進線電壓為 輔的方式進行控制。
【文檔編號】H02J9/06GK104092282SQ201410292992
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年6月25日 優(yōu)先權日:2014年6月25日
【發(fā)明者】姚為正, 景兆杰, 鄭安邦, 劉長運, 馬根坡, 于敏華, 李云龍, 廖楊 申請人:許昌許繼晶銳科技有限公司