專利名稱:區(qū)域電網(wǎng)沖擊負荷低頻預警控制裝置的制作方法
技術領域:
本實用新型涉及對頻率的偏移起反應的緊急保護電路裝置領域,具體為一種區(qū)域電網(wǎng)沖擊負荷低頻預警控制裝置。
背景技術:
隨著我國工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大,大容量波動性用電負荷相繼出現(xiàn),如電弧爐、精煉爐、卸船機、軋機等負載,在使用時都會產(chǎn)生這類負荷,負載的有功沖擊將引起電網(wǎng)頻率的波動,波動的大小大致與沖擊負荷大小成正比而與電網(wǎng)容量大小成反比,這就對電網(wǎng)的承受能力提出了比較高的要求,尤其是區(qū)域電網(wǎng),由于規(guī)模小容量小,有功沖擊負荷的疊加將引起頻率波動超標,問題顯得更為突出。國家標準《GB/T 15945-1995》關于電網(wǎng)頻率波動規(guī)定是電力系統(tǒng)正常頻率偏差允許值為0. 2Hz,當系統(tǒng)容量較小時偏差值可以放寬到 0.5Hz,用戶沖擊負荷引起的系統(tǒng)頻率變動一般不得超過0.2Hz。根據(jù)沖擊負荷性質(zhì)和大小以及系統(tǒng)的條件也可適當變動限值但應保證近區(qū)電網(wǎng)發(fā)電機組和用戶的安全穩(wěn)定運行以及正常供電。但在實際應用中,區(qū)域電網(wǎng)帶大功率沖擊負載時,電網(wǎng)頻率波動常常超過 0.5Hz。目前采用的應對措施有1.低頻切負荷技術。根據(jù)《電力系統(tǒng)自動低頻減負荷技術規(guī)定DL4^-91》中4. 1、4. 2節(jié)規(guī)定,當區(qū)域電網(wǎng)形成孤立網(wǎng)時,如果功率缺額較大,宜采取連續(xù)切除相應大容量集中負荷的方法,以防止頻率、電壓快速下降而導致電網(wǎng)崩潰,通常采用斷開熔斷器強行切斷的方式。對于連續(xù)工業(yè)生產(chǎn)沖擊性負荷采用突然強行停電,會造成嚴重損失,甚至引發(fā)安全質(zhì)量事故。2.采用飛輪發(fā)電機。飛輪發(fā)電機能起到平衡有功沖擊性負荷的作用,但投資和運行維護成本很高。圖1是某港口卸船機供配電系統(tǒng)圖,負載 10為5臺卸船機,屬勢能型負載,分別由負載控制器3控制,負載控制器3通過控制熔斷器的斷開的方式以控制負載停止運行。當負載10在提升過程時對電網(wǎng)沖擊負荷最高,特別是非周期性沖擊負荷疊加電網(wǎng)頻率會發(fā)生波動甚至會引起低頻跳電,而根據(jù)工藝要求在提升過程中不能按照傳統(tǒng)的方法切除負荷。
實用新型內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術的缺陷,提供一種反應迅速、控制精確、安全可靠的電路保護裝置,本實用新型公開了一種區(qū)域電網(wǎng)沖擊負荷低頻預警控制裝置。本實用新型通過如下技術方案達到發(fā)明目的一種區(qū)域電網(wǎng)沖擊負荷低頻預警控制裝置,包括負載控制器和主控制器,負載控制器和主控制器通過信號線連接,其特征是還包括電壓互感器、頻率變送器、信號轉(zhuǎn)換器和監(jiān)視控制器,電壓互感器、頻率變送器、信號轉(zhuǎn)換器和主控制器通過信號線依次連接,負載控制器、信號轉(zhuǎn)換器和主控制器通過信號線依次連接,主控制器和監(jiān)視控制器通過信號線連接。負載控制器和主控制器都選用可編程控制器或單片機,監(jiān)視控制器選用工控機,信號轉(zhuǎn)換器選用光/電轉(zhuǎn)換器,信號轉(zhuǎn)換器和主控制器之間的信號線選用光纖。所述的區(qū)域電網(wǎng)沖擊負荷低頻預警控制裝置,其特征是頻率變送器輸出4mA 20mA的模擬信號,信號轉(zhuǎn)換器輸出波長為1. 3 μ m或1. 55 μ m的紅外激光。本實用新型使用時,將電壓互感器連接在區(qū)域電網(wǎng)變壓器的次極側(cè),將負載和負載控制器連接,電壓互感器將經(jīng)降壓后的電網(wǎng)電流輸入頻率變送器,頻率變送器提取出電網(wǎng)電流的頻率信號后輸入信號轉(zhuǎn)換器,信號轉(zhuǎn)換器將頻率信號轉(zhuǎn)換成光信號后通過光纖輸入主控制器,頻率信號作為本實用新型分析預測的依據(jù),負載由負載控制器控制,主控制器通過光纖向負載控制器發(fā)送控制信號,控制信號經(jīng)信號轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后輸入負載控制器。主控制器根據(jù)頻率信號獲取電網(wǎng)的運行情況,并根據(jù)設備的工藝情況評估所有負載的功率值、優(yōu)先級和運行時間,綜合頻率波動的歷史信息、預測出頻率的變化趨勢,再向負載控制器發(fā)出控制指令對于卸船機等勢能性負載,控制其延時啟動;對于電爐等功率可調(diào)負載, 采用調(diào)節(jié)功率方式。通過上述方式,合理地調(diào)節(jié)沖擊性負荷的重疊期,避免功率沖擊疊加引起的電網(wǎng)低頻減載跳電,保證能源利用率達到最高值。本實用新型在區(qū)域電網(wǎng)有低頻趨勢時控制沖擊性負荷疊加,降低系統(tǒng)負荷,根據(jù)沖擊性負荷運行狀態(tài),在系統(tǒng)主變實時測控電網(wǎng)頻率,結(jié)合負載的頻率調(diào)節(jié)效應系數(shù),合理地調(diào)節(jié)沖擊性負荷重疊期,控制沖擊負荷,主動避峰,避免功率沖擊疊加引起的電網(wǎng)低頻減載跳電,并根據(jù)工藝的連續(xù)性要求避免低頻切斷負荷導致系統(tǒng)停機,又通過智能計算避免無序控制輸出指令,保證正常生產(chǎn)不受影響。本實用新型的有益效果是對電網(wǎng)波動反應迅速,控制精確,提高了供電系統(tǒng)可靠性,減少跳電處理次數(shù)及停電損失。
圖1是現(xiàn)有技術負載沖擊負荷控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖;圖2是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖;圖3是本實用新型的工作流程圖。
具體實施方式
以下通過具體實施例進一步說明本實用新型。實施例1一種區(qū)域電網(wǎng)沖擊負荷低頻預警控制裝置,包括電壓互感器1、頻率變送器2、負載控制器3、信號轉(zhuǎn)換器4、主控制器5和監(jiān)視控制器6,如圖2所示,具體結(jié)構(gòu)是電壓互感器1、頻率變送器2、信號轉(zhuǎn)換器4和主控制器5通過信號線依次連接,負載控制器3、信號轉(zhuǎn)換器4和主控制器5通過信號線依次連接,主控制器5和監(jiān)視控制器6通過信號線連接。 負載控制器3選用可編程控制器,主控制器5選用單片機,監(jiān)視控制器6選用工控機,信號轉(zhuǎn)換器4選用光/電轉(zhuǎn)換器,信號轉(zhuǎn)換器4和主控制器5之間的信號線選用光纖,信號轉(zhuǎn)換器4輸出波長為1. 3 μ m或1. 55 μ m的紅外激光。現(xiàn)將本實施例用于在港口作業(yè)的5臺卸船機,即以卸船機作為負載10,如圖2所示,將電壓互感器1連接在區(qū)域電網(wǎng)變壓器的次極側(cè),將負載10和負載控制器3連接,電壓互感器1將經(jīng)降壓后的電網(wǎng)電流輸入頻率變送器5,頻率變送器5提取出電網(wǎng)電流的頻率信號后輸入信號轉(zhuǎn)換器4,信號轉(zhuǎn)換器4將頻率信號轉(zhuǎn)換成光信號后通過光纖輸入主控制器 5,頻率信號作為本實用新型分析預測的依據(jù),負載10由負載控制器3控制,主控制器5通過光纖向負載控制器3發(fā)送控制信號,控制信號經(jīng)信號轉(zhuǎn)換器4轉(zhuǎn)換后輸入負載控制器3。主控制器5根據(jù)頻率信號獲取電網(wǎng)的運行情況,并根據(jù)設備的工藝情況評估所有負載的功率值、優(yōu)先級和運行時間,綜合頻率波動的歷史信息、預測出頻率的變化趨勢,再向負載控制器發(fā)出控制指令。本實施例中,負載10工藝要求一致,且其有功沖擊負荷基本相同,不考慮調(diào)節(jié)效應系數(shù)。頻率采用三級控制,一級0. 3Hz、二級0. 5Hz、三級0. 6Hz,三級狀態(tài)時不允許任何處于沖擊前(即抓料狀態(tài))的卸船機啟動;二級狀態(tài)時允許兩臺同時處于沖擊前的卸船機啟動,兩臺臺以上考慮優(yōu)先級;一級狀態(tài)時允許四臺同時處于沖擊前的卸船機啟動,四臺以上考慮優(yōu)先級。同時,根據(jù)頻率波動的歷史曲線,進行預測分析,設定門檻值。監(jiān)視控制器6選用安裝了監(jiān)控軟件的工控機,作為人機界面,實現(xiàn)主控制器5和操作者之間的人機對話,監(jiān)控軟件采用通用監(jiān)控軟件,如西門子的WinCC。監(jiān)視控制器6通過工業(yè)以太網(wǎng)與主控制器5連接,實時顯示控制情況、頻率參數(shù)等信息,產(chǎn)生預警提示,同時, 可調(diào)整受控狀態(tài)下的負載10的優(yōu)先級、頻率限值、各級控制動作次數(shù)和動作時間。沖擊負荷的疊加是形成低頻的主要原因,也是造成供電線路低負荷率的成因。本實施例低頻預警控制工作原理的流程圖如圖3所示。在系統(tǒng)頻率下降過程中,按照頻率數(shù)值的順序安排了幾個節(jié)點,這些節(jié)點就是按頻率自動減負荷裝置的動作點。如果預測不能超出設定值,則不輸出控制指令;如果預測可能超出設定值,則通過限制對負荷可調(diào)的負荷輸出級數(shù)及功率,從而達到分配電能的最佳方案,合理地調(diào)節(jié)沖擊負荷重疊期,控制沖擊負荷,降低用電最大需量。同時通過智能計算避免無序控制輸出指令,保證正常生產(chǎn)不受影響。對負載10負荷的頻率特性分析如下所述負載的有功負荷隨頻率改變的特性叫做負荷的功率-頻率特性,一般可表示為 在式(1)中,fN為額定頻率孔為系統(tǒng)頻率取f時的有功負荷;PM為系統(tǒng)的額定
有功功率;αη(η=0,1,在實際系統(tǒng)中,與頻率J 如下表示
lO — iO 式⑵對頻率fQ求導得
η)為各類負荷占的比例系數(shù)。
次方以上成正比的負荷很少,式(1)可簡化并用標準值式(3)中,&為負荷的頻率調(diào)節(jié)效應系數(shù),Kl的大小反映了負荷的調(diào)節(jié)性能。當系統(tǒng)頻率變化時,不同的負荷有不同的頻率調(diào)節(jié)效應。由式(3)可知,當系統(tǒng)頻率降低Af時,負荷頻率調(diào)節(jié)效應系數(shù)大的負荷從系統(tǒng)吸收的有功功率減少得更快??梢姡?按頻率減載基本級而言,制止頻率下降時應優(yōu)先切除&較小的負荷,保留&較大的負荷;在頻率繼續(xù)下降時,通過負荷自身的頻率調(diào)節(jié)效應,可減少從系統(tǒng)吸收的功率,有利于系統(tǒng)平衡功率,使頻率快速恢復,并有利于避免切除更少的負荷。而對恢復頻率至可接受的范圍或者額定值的特殊級,在該階段中頻率在不斷上升恢復,此時應優(yōu)先減載&較大的負荷,保留 &較小的負荷。如此可盡量減少負荷損失,且利于頻率快速恢復。
權(quán)利要求1.一種區(qū)域電網(wǎng)沖擊負荷低頻預警控制裝置,包括負載控制器C3)和主控制器(5),負載控制器C3)和主控制器( 通過信號線連接,其特征是還包括電壓互感器(1)、頻率變送器( 、信號轉(zhuǎn)換器(4)和監(jiān)視控制器(6),電壓互感器(1)、頻率變送器( 、信號轉(zhuǎn)換器 ⑷和主控制器(5)通過信號線依次連接,負載控制器(3)、信號轉(zhuǎn)換器(4)和主控制器(5) 通過信號線依次連接,主控制器( 和監(jiān)視控制器(6)通過信號線連接,負載控制器( 和主控制器( 都選用可編程控制器或單片機, 監(jiān)視控制器(6)選用工控機,信號轉(zhuǎn)換器⑷選用光/電轉(zhuǎn)換器,信號轉(zhuǎn)換器⑷和主控制器(5)之間的信號線選用光纖。
2.如權(quán)利要求1所述的區(qū)域電網(wǎng)沖擊負荷低頻預警控制裝置,其特征是頻率變送器 ⑵輸出4mA 20mA的模擬信號,信號轉(zhuǎn)換器(4)輸出波長為1. 3 μ m或1. 55 μ m的紅外激光。
專利摘要本實用新型涉及對頻率的偏移起反應的緊急保護電路裝置領域,具體為一種區(qū)域電網(wǎng)沖擊負荷低頻預警控制裝置。一種區(qū)域電網(wǎng)沖擊負荷低頻預警控制裝置,包括負載控制器(3)和主控制器(5),負載控制器(3)和主控制器(5)通過信號線連接,其特征是還包括電壓互感器(1)、頻率變送器(2)、信號轉(zhuǎn)換器(4)和監(jiān)視控制器(6),電壓互感器(1)、頻率變送器(2)、信號轉(zhuǎn)換器(4)和主控制器(5)通過信號線依次連接,負載控制器(3)、信號轉(zhuǎn)換器(4)和主控制器(5)通過信號線依次連接,主控制器(5)和監(jiān)視控制器(6)通過信號線連接。本實用新型反應迅速,控制精確,可靠性高。
文檔編號H02J3/14GK202084931SQ20112011870
公開日2011年12月21日 申請日期2011年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月21日
發(fā)明者劉珧, 葉海燕, 宋明中, 張子才, 沈國芳, 錢存堅, 黃志剛 申請人:上海寶鋼工業(yè)檢測公司