本發(fā)明涉及電力電子自動(dòng)控制，具體來說，涉及一種燃機(jī)靜止啟動(dòng)系統(tǒng)的快速故障切換控制方法。

背景技術(shù)：

1、燃機(jī)輪機(jī)因?yàn)槠湫矢摺⑽廴拘　⒔ㄔO(shè)周期短、配置靈活、啟動(dòng)快速、維護(hù)方便、運(yùn)行穩(wěn)定、調(diào)峰能力較強(qiáng)的特點(diǎn)，在電力行業(yè)中得到重視。燃?xì)鈾C(jī)組是通過燃燒天然氣作為動(dòng)力，但是由于燃機(jī)和發(fā)電機(jī)是一個(gè)軸系，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，燃機(jī)本身無法自啟動(dòng)，同時(shí)天然氣點(diǎn)火也需要一個(gè)基本的轉(zhuǎn)速，大約在550轉(zhuǎn)左右，故需要一個(gè)外部的動(dòng)力將整個(gè)軸系轉(zhuǎn)動(dòng)起來。

2、通常以靜止變頻器sfc(static?frequency?converter)作為主要啟動(dòng)方式，并且燃機(jī)啟動(dòng)過程較為復(fù)雜，清吹模式啟動(dòng)發(fā)電機(jī)時(shí)，需要經(jīng)過盤車脫離、升速清吹、降速點(diǎn)火、自持升速至額定的階段，對于應(yīng)用于電網(wǎng)調(diào)峰的重型燃機(jī)啟動(dòng)頻繁，故除了對于燃機(jī)靜止變頻器的啟動(dòng)性能要求較高之外，應(yīng)對燃機(jī)啟機(jī)失敗后的緊急啟機(jī)方法同樣重要。

3、燃機(jī)啟機(jī)過程時(shí)，若遇到靜止啟動(dòng)變頻器故障，靜止啟動(dòng)變頻器將無法繼續(xù)運(yùn)行，從而導(dǎo)致啟機(jī)失敗，需要等待燃機(jī)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速下降到零，退出當(dāng)前靜止啟動(dòng)變頻器模式，切換到備用靜止啟動(dòng)變頻器，重新完成系統(tǒng)自檢再次啟機(jī)，從而會顯著延長啟動(dòng)時(shí)間，影響發(fā)電效率。

4、針對相關(guān)技術(shù)中的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對相關(guān)技術(shù)中的問題，本發(fā)明提出一種燃機(jī)靜止啟動(dòng)系統(tǒng)的快速故障切換控制方法，以克服現(xiàn)有相關(guān)技術(shù)所存在的上述技術(shù)問題。

2、為此，本發(fā)明采用的具體技術(shù)方案如下：

3、一種燃機(jī)靜止啟動(dòng)系統(tǒng)的快速故障切換控制方法，用于實(shí)現(xiàn)燃機(jī)靜止啟動(dòng)系統(tǒng)的快速故障切換，燃機(jī)靜止啟動(dòng)系統(tǒng)包括高壓電源單元、輸入斷路器單元、輸出斷路器單元、靜止啟動(dòng)變頻器單元、斷路器單元、勵(lì)磁單元及同步機(jī)單元；

4、高壓電源單元依次與輸入斷路器單元、輸出斷路器單元、靜止啟動(dòng)變頻器單元、斷路器單元、勵(lì)磁單元及同步機(jī)單元電連接。

5、優(yōu)選的，輸入斷路器單元包括輸入斷路器k11及輸入斷路器k21；

6、輸出斷路器單元包括輸出斷路器k12及輸出斷路器k22；

7、靜止啟動(dòng)變頻器單元包括靜止啟動(dòng)變頻器sfc1及靜止啟動(dòng)變頻器sfc2；

8、斷路器單元包括斷路器kg1、斷路器kg2及斷路器kg3；

9、勵(lì)磁單元包括勵(lì)磁模塊es1、勵(lì)磁模塊es2及勵(lì)磁模塊es3；

10、同步機(jī)單元包括同步機(jī)gs1、同步機(jī)gs2及同步機(jī)gs3。

11、優(yōu)選的，燃機(jī)靜止啟動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)判斷規(guī)則包括：

12、當(dāng)nmin≤min(ns1,ns2,ns3,ns4,ns5,ns6)＜nmax時(shí)，燃機(jī)靜止啟動(dòng)系統(tǒng)處于容錯(cuò)運(yùn)行狀態(tài)；

13、當(dāng)min(ns1,ns2,ns3,ns4,ns5,ns6)＜nmin時(shí)，燃機(jī)靜止啟動(dòng)系統(tǒng)處于故障狀態(tài)；

14、當(dāng)min(ns1,ns2,ns3,ns4,ns5,ns6)＝nmax時(shí)，燃機(jī)靜止啟動(dòng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)；

15、其中，ns1為a相上半橋臂晶閘管正常工作個(gè)數(shù)；ns2為b相上半橋臂晶閘管正常工作個(gè)數(shù)；ns3為c相上半橋臂晶閘管正常工作個(gè)數(shù)；ns4為a相下半橋臂晶閘管正常工作個(gè)數(shù)；ns5為b相下半橋臂晶閘管正常工作個(gè)數(shù)；ns6為c相下半橋臂晶閘管正常工作個(gè)數(shù)；nmax為正常運(yùn)行半橋臂晶閘管個(gè)數(shù)；nmin為容錯(cuò)運(yùn)行半橋臂最低晶閘管個(gè)數(shù)。

16、優(yōu)選的，該燃機(jī)靜止啟動(dòng)系統(tǒng)的快速故障切換控制方法包括：

17、利用靜止啟動(dòng)變頻器啟動(dòng)同步機(jī)，并分別獲取各斷路器及勵(lì)磁模塊的初始啟動(dòng)狀態(tài)；

18、判斷靜止啟動(dòng)變頻器在盤車加速過程或吹掃過程中是否處于故障狀態(tài)，若為故障狀態(tài)時(shí)則執(zhí)行故障處理；

19、在故障處理過程中檢測輸出斷路器的分閘狀態(tài)，并基于分閘狀態(tài)的檢測結(jié)果對靜止啟動(dòng)變頻器進(jìn)行自檢；

20、在靜止啟動(dòng)變頻器自檢完成后檢測同步機(jī)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，并對同步機(jī)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行調(diào)控完成故障切換。

21、優(yōu)選的，利用靜止啟動(dòng)變頻器啟動(dòng)同步機(jī)，并分別獲取各斷路器及勵(lì)磁模塊的初始啟動(dòng)狀態(tài)包括：

22、利用靜止啟動(dòng)變頻器sfc1啟動(dòng)同步機(jī)gs1時(shí)，勵(lì)磁模塊es1處于運(yùn)行狀態(tài)；

23、輸入斷路器k11、輸出斷路器k12及斷路器kg1均處于合閘狀態(tài)；

24、輸入斷路器k21，輸出斷路器k22、斷路器kg2及斷路器kg3均處于分閘狀態(tài)；

25、勵(lì)磁模塊es2及勵(lì)磁模塊es3均處于停止?fàn)顟B(tài)。

26、優(yōu)選的，判斷靜止啟動(dòng)變頻器在盤車加速過程或吹掃過程中是否處于故障狀態(tài)，若為故障狀態(tài)時(shí)則執(zhí)行故障處理包括：

27、在盤車加速過程或者吹掃過程中實(shí)時(shí)監(jiān)測靜止啟動(dòng)變頻器sfc1的運(yùn)行狀態(tài)；

28、若檢測到晶閘管故障或燃機(jī)靜止啟動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)評估系數(shù)小于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，則判定靜止啟動(dòng)變頻器sfc1為故障狀態(tài)；

29、在故障狀態(tài)確認(rèn)后利用靜止啟動(dòng)變頻器sfc1及勵(lì)磁模塊es1繼續(xù)輸出直至吹掃過程結(jié)束，同時(shí)同步機(jī)gs1執(zhí)行惰走狀態(tài)。

30、優(yōu)選的，在靜止啟動(dòng)變頻器自檢完成后檢測同步機(jī)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，并對同步機(jī)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行調(diào)控完成故障切換包括：

31、在靜止啟動(dòng)變頻器sfc2自檢完成后，控制勵(lì)磁模塊es1進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)；

32、靜止啟動(dòng)變頻器sfc2通過勵(lì)磁模塊es1檢測同步機(jī)gs1的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速和相位，并在同步機(jī)gs1達(dá)到點(diǎn)火轉(zhuǎn)速時(shí)，以當(dāng)前轉(zhuǎn)速啟動(dòng)同步機(jī)gs1；

33、靜止啟動(dòng)變頻器sfc2通過輸出斷路器k22和斷路器kg1繼續(xù)啟動(dòng)同步機(jī)gs1，并完成快速故障切換。

34、優(yōu)選的，靜止啟動(dòng)變頻器sfc1及靜止啟動(dòng)變頻sfc2互為備用。

35、優(yōu)選的，燃機(jī)靜止啟動(dòng)系統(tǒng)中的非停機(jī)類報(bào)警包括冷卻系統(tǒng)報(bào)警、網(wǎng)側(cè)過壓報(bào)警、網(wǎng)側(cè)欠壓報(bào)警及直流過電流報(bào)警等。

36、優(yōu)選的，燃機(jī)靜止啟動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)評估系數(shù)的計(jì)算公式為：

37、

38、式中，k為燃機(jī)靜止啟動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)評估系數(shù)；nmax為正常運(yùn)行半橋臂晶閘管個(gè)數(shù)；nmin為容錯(cuò)運(yùn)行半橋臂最低晶閘管個(gè)數(shù)；nsi為各相半橋臂晶閘管的正常工作個(gè)數(shù)；i為相變量。

39、本發(fā)明的有益效果為：

40、1、本發(fā)明利用靜止啟動(dòng)變頻器啟動(dòng)同步機(jī)，相較于傳統(tǒng)啟動(dòng)方式更加高效，減少了啟動(dòng)過程中所需的電能消耗且避免了高功率消耗狀態(tài)，降低了對天然氣燃料的依賴，節(jié)省了能源成本，同時(shí)優(yōu)化的故障切換流程減少了啟動(dòng)過程中的能源浪費(fèi)，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。

41、2、本發(fā)明能夠在靜止啟動(dòng)變頻器sfc1出現(xiàn)故障時(shí)，迅速切換至備用的靜止啟動(dòng)變頻器sfc2，確保系統(tǒng)啟動(dòng)的連續(xù)性，并通過高效的故障檢測和處理機(jī)制，顯著縮短了故障響應(yīng)時(shí)間，減少了系統(tǒng)因故障停機(jī)的時(shí)間，進(jìn)而提高了系統(tǒng)的整體運(yùn)行效率。

42、3、本發(fā)明在靜止啟動(dòng)變頻器故障后快速檢測并降低端口電壓，實(shí)現(xiàn)在線開關(guān)切換，完成備用靜止啟動(dòng)變頻器上電自檢，并及時(shí)響應(yīng)控制系統(tǒng)指令保持同步機(jī)運(yùn)行，完成啟機(jī)過程，同時(shí)可節(jié)省燃機(jī)啟機(jī)成本，縮短故障后等待和重啟時(shí)間，有利于電網(wǎng)穩(wěn)定，緊急應(yīng)對啟機(jī)任務(wù)，保障民生用電安全。