專利名稱：大型功率整流柜脈沖遠(yuǎn)程傳輸裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及中大型、巨型發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)，特別涉及勵(lì)磁系統(tǒng)控制柜與整流柜分場所布置、脈沖傳輸易受干擾、導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組安全性降低的場合。
背景技術(shù)：
在發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)中，功率整流柜將交流電源轉(zhuǎn)換為直流電源，為發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組提供勵(lì)磁電流，是勵(lì)磁系統(tǒng)的出力部件，是勵(lì)磁的根本，勵(lì)磁系整流柜的可靠性直接關(guān)系到機(jī)組的安全運(yùn)行。近年，隨著中大型機(jī)組單機(jī)容量由300MW、600MW、1000MW級(jí)別逐步提升，勵(lì)磁容量逐步增大，勵(lì)磁系統(tǒng)整流柜輸出電壓電流指標(biāo)日益提高。由于中大型、巨型機(jī)組容量在電力系統(tǒng)中扮演舉足輕重的角色，其安全性直接關(guān)乎整個(gè)電力系統(tǒng)的安全，自然，關(guān)乎機(jī)組安全的勵(lì)磁系統(tǒng)、尤其是勵(lì)磁系統(tǒng)的功率整流柜的可靠性更是不容絲毫忽視。在影響到整流柜可靠性的諸因素中，晶閘管觸發(fā)脈沖環(huán)節(jié)的可靠性是重中之重。觸發(fā)脈沖擔(dān)負(fù)按序觸發(fā)晶閘管的工作，是功率整流單元以弱電控制強(qiáng)電的重要部分，在實(shí)際工作中，最易受到電磁干擾，致其誤觸發(fā)晶閘管，造成發(fā)電機(jī)組誤強(qiáng)勵(lì)停機(jī)等惡性后果。究其易受干擾的原因主要來自兩個(gè)方面:一方面在于功率整流柜自身，由于功率整流柜為高電壓大電流開關(guān)模式，晶閘管在輪流通斷過程中勢必會(huì)產(chǎn)生高頻過電壓尖峰，其本身就是一個(gè)電磁污染源，脈沖觸發(fā)環(huán)節(jié)身處高污染環(huán)境中，易受電磁干擾；另一方面很重要的原因，在很多應(yīng)用場合，特別是中大型、巨機(jī)機(jī)組發(fā)電廠為了便于集中監(jiān)控，勵(lì)磁系統(tǒng)的控制柜與功率整流柜需分開放置，控制柜布置于環(huán)境相對(duì)較好的電廠主控室，以便于運(yùn)行人員對(duì)控制設(shè)備集中監(jiān)控管理。而整流柜高噪聲、高灰塵，不便于布置于主控室，一般安置于環(huán)境相對(duì)較差的勵(lì)磁小室，這就帶來新的脈沖遠(yuǎn)程傳輸問題。勵(lì)磁工作者所周知，脈沖控制信號(hào)由調(diào)節(jié)柜發(fā)出、整流柜晶閘管接收，調(diào)節(jié)柜所發(fā)信號(hào)為低電平信號(hào)，傳輸給整流柜，會(huì)造成電平能量損失，可能導(dǎo)致可控硅不觸發(fā)，由于傳輸線路長，大大增加了遭受電磁干擾致晶閘管誤觸發(fā)的幾率，對(duì)發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行帶來極大隱患。分析上述脈沖易受電磁干擾的兩方面主要因素，一為設(shè)備自身問題，屬內(nèi)因，一般制造廠家均能結(jié)合自身設(shè)備特點(diǎn)、通過各種手段加以屏蔽改善；而第二方面遠(yuǎn)程傳輸?shù)膯栴}屬外因，要結(jié)合中大型、巨型機(jī)組發(fā)電廠現(xiàn)地設(shè)備多、電磁環(huán)境復(fù)雜的實(shí)際情況制定對(duì)策，常規(guī)技術(shù)手段很難徹底杜決脈沖受電磁干擾的風(fēng)險(xiǎn)，業(yè)界對(duì)此也積極采取了多種措施，但仍屢有中大型、巨型機(jī)組整流柜遭受干擾誤觸發(fā)而致停機(jī)的報(bào)道，效果差強(qiáng)人意。為確保發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行，確保電力安全，迫切需要一種切實(shí)可行的方案措施解決這一技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種適用于中大型、巨型機(jī)組的勵(lì)磁系統(tǒng)功率整流柜脈沖遠(yuǎn)程傳輸裝置，以解決分場所布置的控制柜與功率整流柜之間脈沖遠(yuǎn)程傳輸易受干擾、提高勵(lì)磁系統(tǒng)可靠性、確保電力安全的目的。本發(fā)明解決上述技 術(shù)問題采用的技術(shù)方案是:所述中大型、巨型發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)功率整流柜脈沖遠(yuǎn)程傳輸裝置分為脈沖發(fā)送、接收兩個(gè)功能模塊，發(fā)送部件安裝于控制柜，接收部分安裝于功率整流柜。發(fā)送部分將控制CPU計(jì)算出的脈沖標(biāo)量信息隔離、放大、整形、調(diào)制為高頻脈沖列，經(jīng)與整流柜陽極電壓同步的閥控門后，以高頻電流環(huán)方式傳輸至遠(yuǎn)地安裝的功率整流柜。接收部件接收到高頻電流信號(hào)，進(jìn)行隔離、共模信號(hào)陷波器、放大、整形后，經(jīng)脈沖變壓器傳輸標(biāo)準(zhǔn)肪沖信號(hào)至晶閘管控制極，按序觸發(fā)晶閘管。由于本方案專門針對(duì)控制柜、整流柜距離遠(yuǎn)的特點(diǎn)，一方面在發(fā)、收模件中增設(shè)多級(jí)光電隔離，避免外部電磁干擾信號(hào)直接以電聯(lián)系的方式侵?jǐn)_控制柜及整流柜觸發(fā)部分，另一方面摒棄以電壓差信號(hào)為傳輸機(jī)理的傳統(tǒng)方式，改為以電流差信號(hào)為機(jī)理的傳輸方式，極大屏蔽了沿線干擾的可能，接收部件特設(shè)的共模信號(hào)陷波器有效阻隔了遠(yuǎn)程線路可能存在的共模干擾。多管齊下，完善解決中大型、巨型發(fā)電機(jī)組脈沖遠(yuǎn)程傳輸存在的受干擾風(fēng)險(xiǎn)。本發(fā)明提供的適用于中大型、巨型機(jī)組的勵(lì)磁系統(tǒng)脈沖遠(yuǎn)程傳輸裝置(以下簡稱本裝置)，采用了多項(xiàng)信號(hào)處理與電力電子變流的前沿技術(shù)，實(shí)施方案簡潔可靠，主要具有以下特點(diǎn):1.安全傳輸距離遠(yuǎn)，可達(dá)3km，傳輸范圍完全滿足所有中大型、巨型發(fā)電廠主控樓與勵(lì)磁室間距要求；2.電磁抗干擾能力優(yōu)于國際EMC標(biāo)準(zhǔn)，靜電放電抗擾度不低于III級(jí)，射頻電磁場輻射抗擾度不低于III 級(jí)，電快速瞬變脈沖群抗擾不低于III級(jí)；3.裝置采用多級(jí)光電隔環(huán)節(jié)，保證與一次主回路絕緣電壓等級(jí)不低于IOkV ；4.以電流差信號(hào)方式傳輸脈沖信號(hào)，屏蔽沿線電磁干擾；5.共模信號(hào)陷波器的設(shè)置，有效阻隔了遠(yuǎn)程線路可能存在的共模干擾，提高脈沖可靠性；6.脈沖基本形式為調(diào)制高頻脈沖列，振蕩頻率高達(dá)12KHZ，加快晶閘管導(dǎo)通速度；7.接線簡潔，發(fā)送、接收模件間僅用普通電纜插接，試驗(yàn)檢修方便，現(xiàn)場適應(yīng)性好；8.適用范圍廣，可方便拓展至與相控整流相關(guān)的其它行業(yè)。


圖1是本發(fā)明發(fā)送模件的電氣原理示意圖。圖2是本發(fā)明接收模件的電氣原理示意圖。圖3是本發(fā)明的現(xiàn)場應(yīng)用接線示意圖。
具體實(shí)施例方式本脈沖遠(yuǎn)程傳輸裝置分為脈沖發(fā)送、接收兩個(gè)功能模塊，發(fā)送模件安裝于控制柜，接收模件安裝于功率整流柜。發(fā)送模件電氣原理示意圖見附圖1，接收模件電氣原理示意圖見附圖2。見圖1:控制柜根據(jù)發(fā)電機(jī)組實(shí)測端電壓的大小與給定電壓比較計(jì)算，得出需要的整流柜觸發(fā)肪沖角度標(biāo)量信號(hào)，此脈沖標(biāo)量信號(hào)送至脈沖發(fā)送模件。由于標(biāo)量信號(hào)直接來自控制柜低電平回路，抗干擾能力差，為了杜決脈沖傳輸線路高壓信號(hào)直接傳導(dǎo)至低電平回路，發(fā)送模件輸入端采取第一級(jí)光電隔離器，將低電平回路與傳輸回路隔離。隔離的脈沖標(biāo)量信號(hào)為與觸發(fā)角度成正比的直流信號(hào)，經(jīng)放大、整形環(huán)節(jié)，提升電平功率，將直流信號(hào)整形為有效的寬脈沖信號(hào)。寬肪沖信號(hào)不適宜作為最終的觸發(fā)脈沖，高頻振蕩電路與調(diào)制電路將寬脈沖信號(hào)調(diào)制為12KHZ的脈沖列，脈沖列總持續(xù)時(shí)間與寬脈沖相等。閥控門在所需角度時(shí)刻開放，使寬脈沖列通過，并形成雙脈沖信號(hào)，以保證雙脈沖列起始時(shí)刻與陽極正弦電壓同步，做到有序觸發(fā)。由于CPU計(jì)算的標(biāo)量信號(hào)經(jīng)過隔離、整型、調(diào)制等多個(gè)環(huán)節(jié)，有可能產(chǎn)生相位偏移，造成控制誤差，相位校正單元微調(diào)雙脈沖列前沿時(shí)刻，保證控制準(zhǔn)確度。雙脈沖列信號(hào)經(jīng)電流環(huán)調(diào)制，轉(zhuǎn)換為與對(duì)脈沖角度對(duì)應(yīng)的電流差信號(hào)進(jìn)行傳輸，由于線路干擾基本上共模干擾，不會(huì)在線路上形成差模電壓，所以不會(huì)造成對(duì)脈沖的干擾。接收模件原理見附圖2:調(diào)制的電流差信號(hào)經(jīng)過第二級(jí)光電隔離器隔離，進(jìn)一步提高電壓絕緣等級(jí)。進(jìn)過隔離的電流差信號(hào)進(jìn)入電流檢測環(huán)節(jié)，解調(diào)出實(shí)際電流值，由于電流差信號(hào)經(jīng)過遠(yuǎn)距離傳輸，有可能遭受共模信號(hào)干擾，共模陷波器再次對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行濾波，以徹底濾除共模雜散信號(hào)。放大整形電路將電流信號(hào)復(fù)原為電壓信號(hào)，經(jīng)過功率放大，再次整形，相位復(fù)核后，驅(qū)動(dòng)脈沖變壓器，產(chǎn)生無雜波的高頻脈沖列，按序驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)晶閘管。本裝置最核心技術(shù)措施在于將調(diào)制雙脈沖列信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流差方式傳輸，接收模件按電流差方式接收后進(jìn)行檢波復(fù)原，并特意增設(shè)共模陷波器，針對(duì)性的消除共模干擾信號(hào)，大大提升了脈沖傳輸距離。本裝置現(xiàn)場接線簡單，見附圖3。接口 Jl為一般DB9通迅接插頭，勵(lì)磁控制柜計(jì)算的6相脈沖標(biāo)量信號(hào)經(jīng)Jl輸入發(fā)送模件；接口 J2為12針普通接插件，經(jīng)過調(diào)制的6路高頻電流差信號(hào)由此對(duì)接，傳輸至功率整流柜，聯(lián)接電纜為普通電纜，現(xiàn)場要求低。接收模件接口 Jl為12針普通接插件，來自發(fā)送模件的電流信號(hào)由此輸入接收模件進(jìn)行處理；J2為12針普通接插件，輸出6路有效的高頻脈沖列至整 流柜晶閘管控制極。
權(quán)利要求
1.一種適用于中大型、巨型機(jī)組的勵(lì)磁系統(tǒng)功率整流柜脈沖遠(yuǎn)程傳輸裝置，其特征是裝置分為兩個(gè)模件，一為發(fā)送模件，一為接收模件，發(fā)送模件安裝于勵(lì)磁系統(tǒng)控制柜，接收模件安裝于勵(lì)磁系統(tǒng)功率整流柜，發(fā)送模件與接收模件之間通過普通12芯電纜聯(lián)接，傳輸整流柜晶閘管觸發(fā)脈沖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于中大型、巨型機(jī)組的勵(lì)磁系統(tǒng)功率整流柜脈沖遠(yuǎn)程傳輸裝置，其特征是發(fā)送模件將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，以電流差的形式遠(yuǎn)距離傳輸至功率整流柜的接收模件，接收模件再將電流信號(hào)復(fù)原為脈沖信號(hào)，不以傳統(tǒng)的電壓差方式傳輸，減少傳輸線路受干擾幾率。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的適用于中大型、巨型機(jī)組的勵(lì)磁系統(tǒng)功率整流柜脈沖遠(yuǎn)程傳輸裝置，其特征是在接收模件中特設(shè)共模陷波器，徹底濾除傳輸線路可能遭受的共模信號(hào)侵?jǐn)_，極大提高傳輸距離。
4.根據(jù)權(quán)利要 求3所述的適用于中大型、巨型機(jī)組的勵(lì)磁系統(tǒng)功率整流柜脈沖遠(yuǎn)程傳輸裝置，其特征是將控制柜計(jì)算的脈沖標(biāo)量信號(hào)調(diào)制為特定高頻率的脈沖列信號(hào)進(jìn)行傳輸。
全文摘要
所述中大型、巨型發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)功率整流柜脈沖遠(yuǎn)程傳輸裝置分為脈沖發(fā)送、接收兩個(gè)功能模塊，發(fā)送部件安裝于控制柜，接收部分安裝于功率整流柜。由于本裝置專門針對(duì)控制柜、整流柜距離遠(yuǎn)的特點(diǎn)，一方面在發(fā)、收模件中增設(shè)多級(jí)光電隔離，避免外部電磁干擾信號(hào)直接以電聯(lián)系的方式侵?jǐn)_控制柜及整流柜觸發(fā)部分，另一方面摒棄以電壓差信號(hào)為傳輸機(jī)理的傳統(tǒng)方式，改為以電流差信號(hào)為機(jī)理的傳輸方式，極大屏蔽了沿線干擾的可能，接收部件特設(shè)的共模信號(hào)陷波器有效阻隔了遠(yuǎn)程線路可能存在的共模干擾。多管齊下，完善解決中大型、巨型發(fā)電機(jī)組脈沖遠(yuǎn)程傳輸存在的受干擾風(fēng)險(xiǎn)。
文檔編號(hào)H02M1/06GK103248214SQ20121002867
公開日2013年8月14日 申請日期2012年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月9日
發(fā)明者蘇軍, 牛德敏, 章科峰 申請人:武漢洪山電工科技有限公司