[发明专利]一种水力发电机的控制方法

摘要

本发明公开了一种水力发电机的控制方法。该方法将控制和保护功能集于一身，它能自动检出水轮发电机组输入和输出的各种状态数据，按正常流程顺序控制各道环节。只要结合内部少量的中间继电器、接触器便可以完成对水轮机发电机组运行流程的自动控制。以本方法为核心组成的水轮发电机组控制系统，可以实现自动开机、自动建压、自动调频调压、自动准同期并网、自动调节有功和无功的功能，能实现正常停机及非正常关机，亦能实现电压、电流、频率等诸多保护和控制功能。本系统通电工作后，随即让系统进入保护和监控状态，可靠地保障发电机组的正常运行。本发明可利用互联网进行远程数字化管理。

主权项

1.一种水力发电机的控制方法，包括以下步骤：(1)启动时用户有两种开机方式，远程时选择手机或上位机软件遥控开机，人在机房时可选择本机启动键开机；(2)当系统启动后，系统就进行初始化各项参数检测：1)外部电压是否缺相；2)电压是否在正常值；(3)系统分析所有数据正常后，先控制库区主阀门伺服电机工作，由水库水位传感器、压力传感器、流速传感器采集水库水位、压力、流速的数据经A/D模块发送给PLC，PLC经计算通过库区主阀门伺服电机打开库区主阀门且控制出水量；(4)系统按需要打开主阀门后，水从管道流向压力前池，压力前池装有水位上限开关和水位下限开关；当压力前池中水位达到上限水位时，压力前池水位上限开关通过PLC发出水轮机伺服电机工作的指令，启动水轮机伺服电机；(5)水轮机伺服电机启动后驱动水轮机转动，且水轮机导叶开度的角度逐渐增大，同时水轮机带动发电机转动，发电机转子旋转时会生微弱电流，A/D模块在微弱电流中采集发电机的频率，水轮机的速度上升时发电机频率随之也上升，当频率达到25HZ时，PLC发送起励指令，励磁驱动板上单片机接收到指令后，可控硅就导通，隔离变压器开始工作，隔离变压器次级绕组的交流电经4个整流二极管整流后得到直流电压，直流电压经线路传送给发电机转子的励磁线圈，励磁线圈产生的磁场旋转时发电机定子线圈感应出交流电压；(6)系统进行网电电压和频率数据采集，同时也采集发电机电压和频率，再进行对比；(7)水轮机伺服电机始终接受PLC的指令控制，如果发电机频率低于网电频率，水轮机伺服电机则将水轮机导叶角度增大，高于网电频率时水轮机伺服电机则将水轮机导叶角度减少，始终保持发电机与网电频率和相序一致；(8)将发电机电压和网电电压进行对比，当发电机电压低于网电电压时，PLC发出指令给励磁驱动板，励磁驱动板上的单片机就增大可控硅导通量，升高励磁电压；当发电机电压高于网电电压时，PLC发出指令，励磁驱动板上的单片机则减少可控硅的导通量，使励磁电压降低；并网前发电机输出电压是随着励磁电压高低改变而改变，系统同时将网电电压、发电机电压和励磁电压进行对比，当发电机频率相序和电压与当前网电频率相序和电压完全一致时，PLC再发出并网合闸指令；万能断路器接收到合闸信号后马上合闸；(9)并网后，接着进行功率调整，水轮机伺服电机将水轮机导叶角度增大，水轮机导叶角度增大时发电机输出功率也随之在上升，功率达到设定功率时水轮机伺服电机停止工作；功率有两种方式来设定，一种是人工设定，另一种是由PLC根据水库水位高低按以下原则自行智能设定，无需人为干扰：水库水位高、压力大时水轮机导叶开度增大，水库水位低压力小时水轮机导叶开度减少，发电机输出功率始终保持和水库的水位压力和水位高低同步，这样达到合理应用水力资源；(10)功率因数是按发电机的额定功率来人工设定的，且功率因数的设定值按国家0.80标准进行设定；本系统按设定值来进行整定，功率因数高于设定值时，PLC又发出指令给励磁驱动板，励磁驱动板上的单片机就相应减少可控硅的导通量，使励磁电压降低；当功率因数低于设定值时，PLC则发出指令，励磁驱动板上的单片机就增大可控硅的导通量，使励磁电压升高，始终保持与设定值相等，这样系统就完成启动全过程；(11)启动全过程完成后，系统进入各项监测保护状态，随时采集以下所有的数据：网电电压、网电电流、频率、轴承温度、发电机定子转子温度、雷电强度、励磁电压、励磁电流；如果某一项出现故障时系统就马上报警并执行关机进行保护；(12)在没有故障情况下，发电机组始终保持发电状态；(13)四种方式关机：1)出现故障系统自行应急保护关机；2)手机远程遥控关机；3)互联网远程上位机关机；4)本机控制屏停机键关机；关机过程是：库区主阀门伺服电机和水轮机伺服电机同时反方向旋转，库区主阀门伺服电机关闭主阀门，水轮机伺服电机进行水轮机减速，同时断开万能断路器，使发电机脱离电网；如果是故障报警关机时，PLC则启动水轮机的截流阀门，使水轮机转速快速降低到设定的安全值；停机结束后系统等待着再次启动的命令。