[发明专利]基于状态自适应的中高压变频器的监控方法及其系统

说明书

技术领域

一种基于状态自适的中高压变频器的监控方法及其系统，属于变频调速控制技术领域。

背景技术

高压变频技术是把固定频率固定幅值的电压转变成变频变幅电能，使电机产生的电磁力矩与其所驱动的负载机械力矩能柔性配合，以获得较好的驱动特性并最大程度地提高电能利用率的一种高新节能技术，是当今国际电工领域的研究前沿——柔性交流配变电技术，即DFACTS技术的重要分支。

为了保证变频器的安全运行，除需要设计合理的变频器主电路外，还需设计严密、可靠、响应快速的监控系统与其配合。相关领域的监控系统目前大致可分两大类：一类是有关发电厂、变电站的监控系统，另一类是有关电力系统重要元件如变压器，发电机组等的监控系统。高压变频器隶属于电力系统元件，但因技术的前沿性及高度技术保密性，高压变频器的监控系统则尚未有公开报导。

高压变频器的特点在于其响应的快速性(微秒级)、对输出电压和输出频率控制的精确性和抗干扰的相对脆弱性，故其监控系统与上述两类有显著区别。本发明所述的中高压变频器监控系统是基于三电平逆变器之上的，它包括整流器，逆变器、滤波器和监控等四大部分，其中，监控部分是由监控硬件和监控软件组成，各种功能由监控软件实现，而监控硬件则是监控软件实现各种功能的物理基础，如硬件故障则监控软件无法实现其各种功能。故监控系统除了需对变频器主电路的运行状况进行严密监控之外，还需对其自身硬件的工作状况进行严密自检，以保证所采集信号的有效性，提高对变频器监控的可靠性。

另外，在实际应用中，变频器与电机相连构成一完整的变频调速系统，如果电机运行故障也将危及变频器安全，即电机故障具有与变频器故障相同程度的危害性，因此监控系统还需从电机采集各种输入信号，并判断电机的运行状况。

故如何根据变频器的工况和监控硬件系统的工况来判断变频调速系统的状态并实现对各状态的监控便构成监控系统的主要内容，其中关键是变频器工作状态的界定和控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于状态自适应的中高压变频器的监控方法及其系统。

基于状态自适应的中高压变频器的监控方法，其特征在于：它依次含有以下步骤：

(1)初始化：

设定：

变频器主电路的模拟量输入信号AI0～AI10；变频器主电路的模拟量输出显示信号AO1、AO2；变频器中各开关位置和保护触点状态的数字量输入信号DI0～DI27；变频器状态切换控制用的数字量输出信号DO0～DO5；

变频器工作状态特征量：未就绪、就绪、运行和故障共4个状态特征描述量；主断路器MCB分合、制动电路投切、冷却风机投切、故障(含有硬件保护动作、软件保护动作和监控硬件系统故障)共4个状态特征的界定量；

相应于4种变频器工作状态的切换控制数字量输出信号，即DO信号，共6个；

(2)变频器装置自检；

(3)根据自检结果判断变频器的初始工作状态；

(4)变频器工作状态监测；

a.采集AI、DI信号，同时监测AI卡、DI/O卡和变频器装置工况并记录监测结果；

b.脉冲发生器工况自检并记录自检结果；

(5)执行变频器工作状态切换控制；

(6)变频调速的开环控制；

所述的变频装置自检依次含有以下步骤：

(1)初始化AI卡；

(2)启动AI卡采集信号；

(3)判断采集是否正常，若AI卡故障，则予以标记，同时令记录系统记录一次故障，若正常则转入下一步骤；

(4)启动DI卡采集信号；

(5)判断DI/O卡工况是否正常，若DI/O卡故障，则予以标记，同时令记录系统记录一次故障次数；若正常，则转入下一步骤；

(6)判断变频器是否正常，即底层硬件保护是否动作，若保护动作，表明出现故障，则予以标记，同时令记录系统记录一次故障次数；若保护未动作表明正常，转入下一步骤；

(7)判断脉冲发生器是否正常，若查询不到脉冲发生器所发脉冲数据且无法对脉冲发生器复位，表明脉冲发生器故障，则予以标记，同时令记录系统记录一次故障次数；

(8)调速装置自检结束，转入下一子程序。

所述的变频器初始工作状态的判断依次含有以下步骤：

(1)判断记录系统记录下的故障次数是否大于0，如若故障次数大于0，表明变频器故障，执行以下步骤：判断主断路器MCB的位置，如处于“合闸”位置，则变频器处于故障状态；否则，当前处于未就绪状态；