伺服电机组范文

伺服电机组范文（精选5篇）

伺服电机组 第1篇

由于受全球经济对石化资源高度依赖的影响,以及对环境问题的关注,人们越来越多地重视发电方式的替代选择。在能源市场逐渐多样化的趋势下,风能是最有前途的可持续能源,风力发电是一种很有潜力的可再生能源。目前主流变速风力发电机组有2种:双馈感应风力发电机组和直驱永磁同步风电机组。基于双馈感应发电机的变速风力发电技术的研究在国内外已经发展得很成熟。相比之下,直驱永磁同步风力发电机组研究相对较少。但因无齿轮箱从具有结构简单紧凑、效率高、噪声小、维护工作量小等优点,在风力发电领域受到了越来越多的重视,因此研究直驱风电机组模型意义重大。

风力发电机控制策略一直是人们关注的焦点,是人们不断研究和改进的主要领域之一。控制的主要目标是将功率和转速限制在一定标准值下以保证风力机在大风的条件下安全运行。控制策略选择的合理性不仅影响是否能使风力机运行在安全的工作区域内的问题,同时还会影响是否有助于提高风能转换效率以及电能变换的质量问题。目前,电力电子技术的不断发展使得直驱永磁同步风力发电机组的控制变得简单,变速恒频技术的进步给直驱永磁风力发电机组的应用提供了宽广的空间。

本文以直驱永磁同步风力发电机组为研究对象,通过全功率变流器并网。该电路组成主要包括整流单元、中间直流电路和逆变单元部分。利用转子磁场定向原理,建立了永磁同步发电机在d-q坐标系下的数学模型。在最大功率点跟踪原理分析的基础上,提出了网侧控制策略和发电机侧控制策略,利用仿真软件Matlab/Simulink对其进行仿真研究,并验证了控制策略的合理性和正确性。

1 永磁直驱风电机组数学模型

永磁直驱风电机组的基本结构如图1所示。发电机首先将风能转换为频率和幅值变化的交流电,经过整流之后变为直流,然后经过三相逆变器变换为三相电压和频率均恒定的交流电传递到电网[1,2]。

1.1 风力机数学模型

风力机的工作原理是将风轮所接收的风能转换为机械能,并通过风轮轴输送出去。由空气动力学原理可知,风力机的输出功率Pm满足[3,4]:

式中:S为桨叶扫风面积;P为空气密度;Vw为风速;θ为桨叶的桨距角;λ为叶尖速比;ωw为风力机转子转速;R为风力机转子半径;CP为与θ和λ有关的功率系数,Cp(θ,λ)曲线表明,当风速和风机转速不同时,对于一定的桨距角,存在一个最优的叶尖速比,使得功率因数最大。

1.2 永磁同步发电机数学模型

1.2.1 d-q坐标转换

取永磁体转子极中心线为d轴,沿转子旋转方向超前d轴90°电角度为q轴,d-q坐标系随转子同步旋转(见图2)。

1.2.2 发电机数学模型

同步旋转坐标下的永磁同步发电机的定子电压方程为可以运用转子磁场定向得到[5]:

式中:isd、isq和usd、usq分别为永磁同步发电机定子输出电流、电压的d轴和q轴分量;Rs和Ls分别为发电机定子电阻和电感;ψ0为永磁体的磁链;ωs为同步电角速度。

永磁同步发电机电磁转矩的表达式为:

风力发电永磁同步发电机的永磁体多采用径向表面式分布,即Ld=Lq,此时发电机的电磁转矩可简化为:

式中:np为发电机的极对数。

从式(5)可以看出,发电机的电磁转矩与定子q轴电流成正比,因此永磁同步发电机的电磁转矩可以通过调节isq而得到适当调节,进而调节发电机和风力机的转速。

1.3 变流器模型

由于永磁同步发电机与整流器直接相连,忽略变流器产生的高次谐波分量,其数学模型即为式(6)所示的定子电压方程。电网侧变流器采用典型矢量定向原理,取d轴与电网A相电压矢量重合,d-q坐标系与电网电压向量同步旋转,所以网侧变流器在同步旋转坐标系下的数学模型为[6,7]:

式中:ugd、ugq分别为网侧变流器输出电压的d轴和q轴分量;Sgd、Sgq分别为d、q坐标系下的变流器开关量;ude为直流母线电压;Lg、Rg分别为电网侧变流器进线电抗器的电阻和电感;ωg为电网角频率;igd、igq分别为网侧d、q轴电流分量;egd、egq为电网d、q轴电压。

2 控制策略

本文所用到的永磁直驱同步风电机的风能转换控制系统框图如图3所示。主要由3个部分组成。发电机侧连接1个PWM整流器,用最大功率点跟踪原理选取最大功率;电网侧为PWM逆变器,将所产生的功率输送到交流电网。在变换器中间连接1个电容器,其电压为直流母线电压。此结构的主要特点为这2个变换器间的完全解耦。发电机用来提供有功功率,发电机发出的有功功率通过发电机侧功率模块转化为直流有功功率,输送到直流母线上。而电网侧功率模块将直流母线上的有功转换为交流有功功率,输送到电网上并且存在干扰因素时,电网侧逆变器可以提供无功功率保证电压恢复并且保证了电网暂态稳定性[8]。

2.1 发电机侧控制原理

发电机侧控制原理可以称之为磁场定向控制或者转矩直接控制,直流母线电压控制将发电机和电网相连接,网侧逆变器控制称之为电压定向控制或者功率直接控制。

发电机侧功率模块控制原理框图如图4所示。

从图4中可以看出,这里采用的是直接转子磁场定向控制即转矩直接控制,发电机将连接到控制外循环当中,从而可以设置转矩参考值来进行控制。此循环根据最大功率点跟踪原理对每个风速将会得到1个最大风电功率。从式(4)可以看出同步发电机的转矩控制与定子输出电流d、q轴分量id、iq有关,并且定子d、q轴电压分量ud、uq由电流控制决定,如式(3)。经过坐标转换后,可以获得PWM电压参考值,从而获得理想的直流母线电压。在电流调整过程中可以忽略电流,又由式(5)可知电流与转矩成正比,因此永磁直驱同步发电机的电磁转矩可以通过调节jq而得到适当调节。有功功率可以由q轴电流控制,无功功功率可以由d轴定子电流控制[9]。

由检测得到的转子磁场的旋转速度,对其积分即可得到转子磁场位置角θr;根据转子磁场位置角θr,对检测得到的发电机定子电流进行坐标系变换即从三相静止坐标系变换到两相同步旋转坐标系,得到电流闭环控制的2个反馈量转子电流分量iq和励磁电流分量id。

2.2 网侧功率控制

网侧功率单元的作用将直流电逆变为与电网同频率、同幅值的交流电。其控制原理框图如图5所示。

从图5中可以看出,电网侧功率模块包括电网电压和直流母线电压2个控制对象。控制对象电网电压代表网侧无功功率,而控制对象直流母线电压代表电网侧有功功率。实际系统中没有电网电压为可选项的功能,由有功和无功功率参考值设置电流参考值,由此实现对直流母线电压的控制。考虑到电网电压波动有限,则可以直接得到无功对应的无功电流,即:

式中:Idref为无功电流;Q为无功给定;US为电网电压。

为了使直流电压为恒定值,使用2个PI控制器控制直流环节电容器的直流电压。d轴电流控制直流环节电压,q轴电流可以控制电网逆变器的无功功率。一般来说,当电网侧电压上升时,需要电网侧模块提供感性功率;而当电网侧电压下降时,需要提供容性功率。

发电机发出的功率的变化直接由直流母线电压的变化反应。当直流母线上输入的有功功率增加到大于通过电网侧模块输送到电网上的有功功率时,将导致直流母线电压上升;而当直流输入有功功率下降到小于输送到电网的有功功率时,直流母线电压会下降。电网侧功率模块输出有功电流的大小可以通过监测直流母线电压的波动而得到。

3 永磁直驱风电机组模型验证

永磁直驱同步风电机组与系统的连接图如图1所示。利用Matlab/Simulink建立了永磁直驱风电机组连接到电网的仿真模型,单个风机额定容量为2 MW。在该仿真模型中,永磁直驱风机模型的参数如下:单机额定容量为2 MW,风电机组总额定容量为10 MW,极端电压为575 V;风电机组参数:xd为1.305,为0.296,为1.305,xq为0.474为0.243,x1为0.18,为4.49,为4.49。

3.1 永磁直驱风电机干扰风速仿真

仿真基本风速15 m/s,在5 s时,加干扰风速12m/s,维持时间为5 s,在30 s,加18 m/s干扰的风速,维持时间为5 s,仿真时间为60s。

由于有干扰风速,永磁直驱风电机组有功功率也发生变化,当干扰风速低于基本风速时,有功功率下降,当干扰风速大于基本风速时,有功功率上升(见图6)。随着风速的变化,直流电压有一点小幅的波动。由于直流电压波动,当电压下降的时候,永磁直驱风电机组发出无功,当电压上升时,永磁直驱风电机组吸收无功(见图7)。由图8可以看出,当风速突变时,电网侧变流器具备较强的维持直流侧电压稳定的能力。在整个风能跟踪控制过程中,直流侧输出电压波动很小,从而使输出有功电流大小变化很小,响应速度很快,达到了电网侧变流器的控制要求。从图9中可以看出电网侧变流器能控制发电机的无功功率,维持机端电压的恒定。因为引入了干扰风速,风机转速也有相应的变化(见图10)。

3.2 直驱风电机组故障仿真

仿真基本风速15 m/s,在5 s时,电网发生单相故障,维持时间为5 s,仿真时间为10s。

由于在5 s时电网发生故障,直驱风电机组机端电压下降,此时永磁直驱风电机组发出无功功率,以使风电机组电压不会跌落的太深,并导致永磁直驱风电机组有功功率下降,如图1 1所示。由图12可以看出,故障期间,电网侧逆变器可以为电网提供必要的无功功率支持,永磁电网端电压能够恢复到故障前的状态,如图13所示。由于风速是基本风速,转速维持恒定,如图14所示。仿真结果表明,本文所提出的控制策略可以提高直驱发电机组的稳定性。

4 结语

本文根据永磁直驱同步风力发电机d-q坐标系下数学模型,在Matlab/Simulink中搭建了直驱风力发电机组的仿真模型并给出了电网侧和发电机侧控制策略,对其进行仿真验证。仿真结果表明了所使用的控制策略的正确性及有效性,即所建立的控制策略能使永磁直驱风力发电机向电网输出最大的功率,并能控制发电机的无功功率,维持电网端电压的恒定。应用这些控制策略可以为电网提供必要的无功功率支持。综上所述,所建永磁直驱风电机组模型正确。

参考文献

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[8]朱亮,徐希望,王祥旭.基于Matlab/Simulink的永磁直驱风力发电机组建模和仿真研究[J].电网与清洁能源, 2011,27(9):93-98.

[9]OTHMAN B,HASNAOUIK,JAMEI.B,MOHAMED E. Direct Drive Peremanent Magnet Synchronous Generator Wind Turbine lnvestigalion[J].Wind Engineering,2004,28 (l):7-26.

发电厂电机组集控运行技术探析 第2篇

当前随着科学技术的不断发展,一些新技术也不断的应用到发电厂运行当中,集散化控制也逐渐成了发电厂运行的重要模式,对发电厂机组运行的安全性和稳定性的提升有着显著的作用,并且有效地提升了机组的运行效率。但在当前发电机组在实际运行当中仍然存在一定的问题,并且没有制定严格的要求进行系统的应用,从而不能够充分的发挥系统的作用,影响了机组的正常运行,甚至增加了机组运行的成本。同时在检修以及管理工作中也存在一定的不足,从而容易发生事故,系统运行的可靠性不能有效保障。

2 发电厂集控运行核心技术与运行条件

发电厂集控运行的发展主要是以集控管理模式为基础,其作为一项新技术,有效地结合了计算机、电子信息、书记分析优化调控等技术,进而形成了更为先进的集控运行技术。集控运行技术有着明显的综合性和实用性,发电机组集控模式在具体运行当中主要是应用信息技术和相关的运行条件来实现,对发电机组的运行效率有着显著的提升。

2.1 集控系统核心技术

在集控运行技术应用到发电厂当中,其综合性和集约型较为明显,并且有着较强的信息化有着,技术较为先进。同时集控运行技术综合了各种电子信息技术,有助于合理的管理和控制生产运行,有效地提升了管理水平以及效率。并且将4C技术应用到集控运行当中,能够更好地优化控制以及管理,有助于更好的统计和分析发电机组在运行过程当中的各种数据,更好的优化运行调度,对技术和设备的监管也进行了强化。在运行系统当中有效的融合计算机技术以及远程技术,有助于实现发电机组运行控制的自动化目标。

2.2 集控技术运行条件

为了保证发电机组能够合理地运用集控运行技术,需要将各项运行条件给予满足,包括稳定的电源、集控发电机组运行系统接地装置及其总控室优化作业环境等。只有满足这些运行条件才能够将集控运行技术的最佳性能充分地发挥出来,集控运行的安全性与稳定性也将会得到充分的保障。发电机组在整个发电厂生产运营当中,将处于大规模生产线运营状态,集控运行的安全性与稳定性将会受到部分装置以及外部条件的影响,因此对集控运行技术需要强化管理,严格控制集控运行过程当中的技术要点。

首先,必须要重视接地装置和电缆抗干扰屏蔽装置的安装和设置。集控运行技术综合了各种电子信息技术,从而能够更好地对发电机组运行进行管理和控制,但同时也对信号与电路有着更高的要求,因此接地装置和电缆抗干扰屏蔽装置的安装和设置至关重要,需要考虑各种影响因素,合理、科学地进行设置,有效的抑制外部的干扰因素影响,确保集控系统运营的稳定性和可靠性。其次,集控系统中电子装置的电源供应要保证和切换装置与运行的要求相同。在集控系统正常运行当中,电源供应与切换装置至关重要,若是电源和切换装置不能满足具体需求,整体系统的运行将会出现用电危险,同时也将会影响自动化技术的应用,系统在具体运行当中将容易出现短路,对系统的正常运行造成极大的影响。

3 在集控系统运行过程中出现的问题

当前集控运行技术在发电厂运营中应用较为广泛,也有着显著的作用,但在实际运行当中仍存在一定的不足,这些不足就制约着集控运行技术作用的充分发挥。因此需要找出集控运行技术的缺陷,在这些方面强化管理,提升集控运行的安全性和稳定性。

3.1 安全生产问题

首先,在安装系统时,一些企业在管理方面存在一定的漏洞,在系统的检查和调试当中没有进行严格的监督和管理,从而给系统的运行带来极大的隐患。例如在安装电缆屏蔽装置时存在不足、接地系统存在缺陷,没有及时的封堵电缆孔等,从而在信号的发送中极易出现错误或者极易损害发电设备模块。UPS电源和空调系统在调试过程当中存在疏忽,从而造成不能有效的控制室内的温度,仪器设备间的干扰较为严重。其次,若是空调系统胡总恶化仪用空压机在运行当中发生故障,将不能够有效的控制运行空间内的温度和湿度,空间较为干燥的话,静电就容易出现,较为潮湿的话容易损害电路板,而在冬季,天气较为寒冷,设备容易出现结冰的现象,从而对集控系统的正常运行造成极大的影响。此外,若是设备长时间运行,相关人员并没有做好设备的除尘等工作,将容易造成系统故障的出现。因此,在发电厂集控系统运行当中,需要技术人员对相应的专业知识有着充分的了解,不仅要及时地更新和维护应用软件,还需要定期、全面的检修和保养集控设备,对存在的安全隐患及时地进行排查,将跳闸或者设备损坏等事故率降到最低,为发电机组集控技术运行的安全性和可靠性提供有力的保障。

3.2 节能减排问题

在发电厂运行当中,锅炉以及汽轮机是能耗的主要产生部位。在锅炉运行当中,燃烧法不合理、炉膛以及烟道漏风、受热面积灰与结焦和结垢、送风机入口温度较低、使用减温水调整气温降低了循环效率是造成锅炉能耗高的主要原因。而凝汽器真空、凝汽器水位、给水温度等是造成汽轮机能耗高的主要原因。因此相关技术人员需要结合实际情况对这些因素进行合理的控制并有效的改善。同时为了保证发电厂的经济效益,发电机组集控技术需要采用最佳的参数组合来合理地降低能耗,从而使发电成本降低。此外对于排放性能的控制,电厂除了主机系统外,还有较多的辅助系统,包括水处理系统、灰渣处理系统、燃油系统等,如何将集中控制应用到这些辅助系统当中,使一机多控得以实现,使得控制设备以及技术人员数量的降低,是集控运行技术需要解决的主要问题之一。

4 发电厂集控运行技术的管理控制模式

随着发电厂技术的创新和管理模式的改革,发电机组集控技术也逐渐趋于成熟。现在发电机组集控技术运行模式主要分为分级阶梯控制模式、分散式控制模式和综合控制模式三大类。

4.1 分级阶梯控制模式

根据性质的不同,分层次的划分所有的管理目标和管理设备,每一个阶梯层级包括不同的监控和管理过程。在分级阶梯控制模式当中,每个层级间互不干扰,都能将自身的工作任务独立完成,从而实现集中控制系统的形成。并且阶梯式控制能够有机的融合各个设备单元,对每个结构单元内部的组成部分和作用进行了明确,使得整体功能得以实现。

4.2 分散控制模式

分散控制模式将发电机组进行划分,分为不同的管理模块,从而对于运行当中出现的问题能够及时地找出具体出现问题的模块,从而进行有针对性的维修,同时控制单元的不同所接受的命令也互不影响。分散控制模式对于传统集中控制模式而言,有效地降低了部分设备出现问题而影响整个控制系统,有效的控制事故的出现。

4.3 综合控制模式

综合控制模式在对发电机组进行管理中,主要是通过先进的通信方式来实现,其信息化、综合化水平较高。相关数据的传输通过多个信息接口和信息通道更为及时和准确,从而有效地控制了因干扰问题而造成的资料损失和丢失的情况。随着科学技术的不断发展,集控运行技术在未来肯定会融合更多的先进技术,通过不断的改进和完善,在发电厂运行当中,集控运行将会发挥更大的作用。

5 结语

集控运行技术有着综合化、信息化等特点,广泛地应用在发电厂运行和管理当中,有效地提升了发电厂的整体效率,并更好地保证了发电机组运行的安全性和稳定性,在发电厂运行当中发挥着重要的作用。同时在集控运行当中也存在一定的不足,需要我们不断地研究,结合理论和实践,对其进行不断的改进和完善,我积极地将先进的技术应用到集控运行当中,促进集控运行技术更好地提升,从而在发电厂中发挥更大的作用。

参考文献

[1]李晓龙.发电厂发电机组集控运行技术探析[J].科技与创新,2014,15:29+33.

[2]豆潮锐.发电机组集控运行技术在火力发电厂中的应用[J].中国高新技术企业,2014,33:60-61.

[3]冯达.发电厂发电机组集控运行技术探析[J].科技传播,2013,12:170+165.

伺服电机组 第3篇

1 研究变压器微机保护系统的重要意义

微机保护装置是保障变压器正常运行的关键, 其主要的数字核心是由CPU、存储器、定时器/计数器、wachdog等组成, 在系统设计上主要分为:数据采集单元、微机控制单元、开关量 (数字量) 输入/输出单元、人机接口单元和通信接口单元这几部分。我们研究变压器的微机保护系统就是为了提高电力系统运行的安全可靠性。首先, 微机保护系统的维修调试比较方便, 微机保护装置只要接通电源就可以实现自行诊断, 一旦发现异常就会立即报警, 几乎不用调试, 这就大大减轻了设备的运行维护量。其次是系统的可靠性较高, 灵活性大, 计算机在程序的指挥之下, 有很强的自诊断能力, 并能自动识别和排除干扰, 防止设备误操作, 同时由于各种类型的微机保护所使用的计算机硬件和外围设备都可通用, 还可根据系统接线和运行情况的变化自动改变定值, 灵活方便。第三是微机保护系统功能齐全, 微机具有快速运算、逻辑判断和记忆能力, 传统模式是无法比拟的, 同时还可实现故障测距、故障诊断、稳定预测以及安全监视和无功调节、负荷控制等监控功能。以上这些都具有很大的实际意义和经济效益。

2 变压器微机保护故障及解决措施研究

2.1 微机保护装置问题分析

2.1.1 装置硬件出现故障。

微机保护装置的硬件故障主要包括:按键失灵、显示屏显示不正常、插件损坏等, 这主要是由于设备运行时间太长从而使得按键机械部分接触不良导致按键失灵, 液晶显示屏受潮或受到损坏, 造成芯片损坏, 而插件问题主要是由于插件电路电容长时间运行损坏以及电源芯片损坏等原因造成的。

2.1.2 装置软件出现故障。

许多变电站的变压器都存在这样一个问题而无法解决, 那就是当微机保护装置运行时, 所有的报告均是由人机对话模件收集显示或打印机输出的。但是在实际过程中却会出现保护屏上显示“有报告”, 但人机对话模件上未显示“报告”内容, 且打印机亦未工作这样的情况, 说明装置软件存在一定的问题。

2.1.3 装置在安装时容易出现的问题。

安装保护设备时要注意防高压, 防止高压电窜入低压回路, 烧毁插件板, 同时注意在调试时对开关柜内部接线的检查。

2.2 优化变压器微机保护系统的措施研究

2.2.1 对变压器的瓦斯保护。

瓦斯保护是变压器内部故障的主要保护元件, 是利用气流与油流而动作的保护, 当变压器内部发生轻微故障时, 产生的气体少且较为缓慢, 气体上升凝聚后可以使继电器内的油面降低, 从而使得其中一个触点闭合而作用于信号。当发生严重故障时, 强烈的电弧产生的大量气体会使油箱的压力迅速升高, 迫使变压器油冲向油枕, 使另一触点接闭而作用于跳闸。

2.2.2 对变压器的差动保护。

对于常规的变压器差动保护, 当变压器的接线组为Y/Δ-11时, 为消除由此在差动几点其中产生的不平衡电流, 应在构成差动保护的接线时, 将变压器一次绕组接为星型一侧的三相TA的二次连接为三角形。但是由于这种接线比较复杂, 我们在微机保护中可以采取软件调整向相位的方法, 使得变压器无论采用什么样的连接组都能将变压器各侧的三相TA按星形连接, 然后将二次电流引入相应的电流变换器。

2.2.3 提高保护装置的可靠性。

首先是采用各种隔离、屏蔽、接地以及合理布局和配线的方式保护保护装置不受外界的干扰, 而产生误动。其次是采用微机装置软件以及硬件的技术优势, 采取针对性措施, 防止窜入的干扰导致保护装置产生误动以及拒动等严重后果。

3 结束语

综上所述, 随着我国电网智能化建设的不断深入与发展, 以及变电站综合自动化水平的不断提高, 变压器的继电保护工作也面临着严峻的挑战, 因此, 我们要善于根据电力系统自身的实际运行情况, 对微机保护过程中存在的问题进行综合的分析, 并能及时的提出有效的事故处理思路和解决方法。

参考文献

[1]张志强, 哈恒旭, 魏燕, 谭雨珍.变压器保护的现状及其发展趋势[A].

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[4]李红兵, 张展华.变电站微机保护测控装置的电磁兼容及应对措施[J].船电技术, 2010 (01) .

伺服电机组 第4篇

1 故障现象

20:19:40.570时刻1#发变组保护主变差动保护、发变组差动保护、发电机差动保护、匝间保护、低压过流等保护动作,导致机组停机。事故停机后检查发电机,发现故障点位于发电机机端,TA出线处,三相均有损伤痕迹,且在开关柜内的中性点至接地配电变压器的连接线被拉断。故障点见图1。

2 故障分析

下面从保护录波分析故障的发展过程及保护的动作行为进行分析。从图2中机端电压波形可以明显看出故障起始点,首先是C相单相接地故障,过了将近一个周波,发展为C、B相间接地故障,然后发展为C、B、A三相间接地故障。在故障发展为C、B相间接地故障时,发变组差动、变压器差动快速动作,将故障切除。

在C相单相接地故障时,故障电流非常大,这与发电机经配电变压器高阻接地不相符。产生这么大的单相接地故障电流的原因就是发电机中性点直接接地,下面从以下几个方面分析故障开始时发电机中性点直接接地情况。

2.1 中性点直接接地与中性点不接地发生单相接地故障零序电压比较(见图3、图4)

中性点不接地时零序电压为:

二次电压

中性点直接接地时零序电压为:

二次电压

从图2中可以看出发电机机端零序电压I的值为34.083 V,这与中性点直接接地发生单相接地故障时计算的零序电压相符,这说明发电机发生C相单相接地故障时发电机的中性点直接接地。

发电机中性点零序电压取自配电变压器二次侧,理论上发电机机端零序电压与中性点零序电压二次值相等(变比相差3倍),从图2中可以看出发电机中性点零序电压只是有一点小的突变,基本为零,这说明配电变压器被短接,发电机中性点直接接地。

2.2 发生单相接地故障相电压变化特征

从上面的相量图还可以看出中性点不接地发生单相接地故障时故障相对地电压为相电压,非故障相对地电压升高倍;中性点直接接地发生单相接地故障时故障相对地电压为零,非故障相对地电压为相电压;从图2中可以看出C相电压为零,A、B相电压基本不变,这与中性点直接接地发生单相接地故障时相电压变化的特征相符,说明发电机发生C相单相接地故障时发电机的中性点直接接地。

2.3 纵向零序电压即发电机机端零序电压‖特征

纵向零序电压即发电机机端零序电压II (PT次中性点与发电机中性点通过电缆连接)反映的是纵向故障时的零序电压。在横向故障时发电机零序电压II为零。从图2中可以看出发电机机端零序电压II与发电机机端零序电压I基本相等,这也能说明发电机发生C相单相接地故障时发电机的中性点直接接地。

2.4 发电机中性点直接接地可能分析

(1) PT2次中性点与发电机中性点连接电缆绝缘损坏,导致发电机中性点直接接地。

(2)发生C相单相接地故障时射频回路绝缘损坏,导致发电机中性点直接接地。

(3)发电机配电变压器二次电阻损坏导致发电机中性点直接接地。

2.5 保护的动作行为分析

2.5.1 匝间保护动作行为分析

从图5可以看出匝间保护动作时,发电机的电流已经为零,主汽门已经关闭。保护动作是因为发电机停机后Iy12的残余电压构成的纵向零序有5.5～6.1 V,大于定值3V,保护动作行为是正确的。

2.5.2 低压过流保护动作行为分析

本机组采用自并励的励磁方式,作为发电机后备保护的低压过流保护带有过电流记忆功能,即发电机发生相间故障时,机端电压低,由于采用自并励的励磁方式,故障电流逐渐衰减,为了保证保护的可靠动作,在机端电压低及过电流的情况下,记忆过电流状况l0s。从图6中可以看出发电机的电流已经为零,主汽门已经关闭。低压过流保护动作时发电机已经停机,由于过电流的记忆功能,低压过流保护动作。保护动作行为是正确的。

2.5.3 发电机差动保护动作行为分析

图7中IOPA,IRESA,IOPB,IRESB,IOPC,IRESC分别为A、B、C三相的差动电流和制动电流,本次故障位于发电机差动的保护范围之外,属于区外故障。从图7中可以看出,发生区外故障时,由于发电机差动两侧的TA传变特性不一致导致差流出现,A、B、C三相都有差流出现。影响TA传变特性的主要因数如下。

(1)短路电流及非周期分量。对TA特性有严重影响的是其中的非周期分量。非周期分量的大小取决于故障发生瞬间的相位角。

(2)次时间常数。短路电流非周期分量衰减时间常数对TA暂态过程有重要影响。该时间常数为该短路支路的电感与电阻之比。电力系统中发电机和大型变压器的时间常数比较大。

(3)剩磁。当剩磁与短路电流暂态分量引起的磁通极性相反时,可互相抵消使二次电流畸变减小。如果极性相同,则加重二次电流的畸变。

从图7中可以看出在A相差流最大峰值处,中性点A相电流的直流分量达到78.59%,这么大的直流分量,再加上剩磁对TA的影响,致使TA的传变特性变坏,导致差流的出现。

下面从动作报告分析发电机差动A相动作。

发电机差动保护的定值如下。

额定电流:3.400A;最小动作电流:0.680A;最小制动电流:2.720A;制动特性斜率:0.500;TA断线闭锁差动:!.000。

发电机差动A相动作报告如下。

故障名称:比率制动式差动保护

故障相别:AN

故障时间:14/09/2005 20:15:39.236

动作时间:30 ms

保护故障序号:157

(1)机端A相电流:5.76∠125.09A

(2)机端B相电流:25.77∠214.0IA

(3)A机端C相电流:26.12∠124.81A

(4)中性点A相电流:3.53∠.301.14A

(5)中性点B相电流:24.45∠.33.61 A

(6)中性点C相电流:24.42∠304.18A

(7) A相差动电流:2.25A

(8) A相制动电流:4.64A

(9) B相差动电流:1.34A

(10) B相制动电流:25.11 A

(11) C相差动电流:1.71A

(12) C相制动电流:25.27 A

发电机差动动作方程为:IOP-IOP.0>K(IRES-IRES.0)将差动电流及制动电流代入差动动作方程。

A相:(2.25-0.68)>0.5(4.64-2.72),即1.57>0.96,差动动作方程满足,A相差动动作。

B相:(1.34-0.68)>0.5(25.11-2.72),即0.66>11.195,差动动作方程不满足,B相差动可靠不动作。

C相:(1.71-0.68)>0.5(25.27-2.72),即1.03>11.275,差动动作方程不满足,C相差动可靠不动作。

从上面的分析可知,造成发电机差动A相动作的主要原因就是发电机两侧TA传变特性不一致,导致差流出现,并满足差动动作方程,发电机差动保护A相动作。

2.5.4 变压器差动、发变组差动速断及差动动作分析

由于故障比较严重,在故障初始变压器差动及发变组差动差流速断保护及比率制动差动保护快速动作,将故障切除,防止了故障进一步发展,减少了机组损伤。变压器差动、发变组差动速断及差动动作属于正确动作。

3 防范措施

总之,通过以各保护动作情况的分析,得知此次故障发变组保护动作正确,但是对为什么会造成发电机中性点直接接地的问题仍需另行探讨。从继电保护方面需吸取的教训是在以后的机组检修过程中应将中性点接地变压器部分作为重点检查对象,确保接地方式正确,以避免在单相接地时造成事故。

参考文献

伺服电机组 第5篇

1 卷结工艺及控制要求

卷结机组分为卷烟机和接装机。卷烟机是把烟丝制成符合烟支单位长度重量一致的烟丝条, 裹上卷烟纸, 切割成双倍长度烟支, 再由蜘蛛手机构传给接装机。接装机将双倍长烟支一切二并分离, 在两只烟之间放入滤嘴段、包上水松纸粘合, 再切成两支符合规格长度的滤嘴烟支。在整个生产过程中以下六个驱动部分的控制显得尤为重要:卷烟机主驱动、陡角提丝带、针辊、胶泵、接装机主驱动、蜘蛛手机构。

为使设备及工艺生产保持最优运行状态, 提高设备运行效率, 除了运用一些检测及监控设施外。对关键驱动部分的控制要求如下。

(1) 陡角提丝带和针辊必须及时定量均匀地供应烟丝。

(2) 胶泵供胶要均匀, 而且精度要高。

(3) 卷烟机主驱动、蜘蛛手机构与接装机主驱动三者之间要保持严格的位置同步, 这样才能保证烟支交接的稳定性, 如图1所示。

2 伺服控制系统方案

2.1 方案简介

通过PLC控制建立自动控制系统, 上述六台伺服驱动器的控制指令均由PLC通过DP总线给定, 驱动器的当前状态由PLC通过DP总线读出。陡角提丝带、针辊、胶泵这三台伺服驱动器不需要位置同步, 只需运用“Actuator-speed”工艺。而需要进行位置同步的三个轴采用下述方案:通过针辊建立一个虚拟主轴, 卷烟机主驱动、蜘蛛手机构与接装机主驱动三者作为从轴跟随虚拟主轴, 上述三台伺服驱动器运用“Synchronism with mark synchronisation”工艺来完成同步, 主从轴之间的数据通讯通过驱动器内置的CAN总线进行。如图2所示。

2.2 配置清单

伺服控制系统主要元器件配置清单如表1所示。

3 控制过程分析

LENZE9400伺服系统的参数设置及程序编写均由“Engineer”软件来实现。

3.1“Actuator-speed”工艺

陡角提丝带、针辊、胶泵这三台伺服驱动需要在速度上进行快速反应, 不需要位置同步, 所以运用“Actuator-speed”工艺来完成。

(1) 速度给定。

由上位机PLC根据当时的生产速度及相关的设置参数通过DP总线进行速度给定。如采用16位输入口, 则PLC给定的对应关系为:15000RPM=214=16384。如采用32位输入口, 则PLC给定的对应关系为:15000RPM=226=67108864。

(2) 参数设定。

在“Actuator-speed”工艺中, 最主要关心的参数如加减速时间、快停时间都可以在相关界面中进行设置。为了使系统既快速响应而又运行稳定。可以通过图3的“Speed control”界面将Vp和Tn参数进行调表1配置清单

3.2 “Synchronism with mark synchronisation”工艺

整, 同时通过“Engineer”软件自带的示波器进行观察。达到优化控制的目的。其它参数一般采用LENZE默认值即可。

(1) 工作过程。

(1) 初始化对零 (Homing) 。

手动盘车到烟支抓取及烟支交接的正确位置, 然后让上述三台伺服驱动器执行homing功能, 将当前位置作为零位。由于此三台伺服电机采用了绝对多圈编码器, 因此断电后零位也不会丢失。此项工作只需要在设备出厂时定好就行了。

(2) 同步运行 (Synchronism) 。

当设备对好零位后就可以进行同步工作了, 由虚拟主轴通过DP总线接收PLC发出的速度指令。由于虚拟主轴须通过参数通道接收速度命令, 而参数通道的通讯时间一般为30ms~50ms, 很难满足实时性要求。因此需采用过程通道传送速度指令再通过驱动器内部功能块进行参数写入, 以此来提高系统的实时性。

虚拟主轴接收到速度指令后, 将其转化为位置指令, 通过驱动器内置的CAN总线将此位置指令同时发送给卷烟机主驱动、蜘蛛手机构与接装机主驱动。这样避免了由于CAN总线通讯时间造成的延迟而引起不同步。

(3) 停车。

当虚拟主轴接到PLC发出的停车命令后, 由虚拟主轴分别发送给三台从轴。通过参数设置, 可以让三台从轴均停在初始零位置。这样为下次的同步运行作好准备, 同时也方便调试人员进行核查。

(4) 定位 (positioning) 。

当断电或断开电机使能手动盘车后在进行同步运行前, 先由上位机判断三台电轴是否停在零位, 如没有在零位则让其执行定位功能回到零位。这样防止了同步运行时由于三台电机不在同步位置而引起的电机抖动。

(5) 考虑到卷烟机与接装机需要进行单独维修和保养, 因此对接装机保留了单机运行功能 (Manual Jog) , 其运行速度及加减速时间均可以自由设定。

(2) 配置及调试。

(1) 在各轴的配置完成后, 就要进行CAN总线的配置:将针辊设为虚拟主轴, 将卷烟机主驱动、蜘蛛手机构与接装机主驱动设置为从轴。然后进行与CAN总线相关的设置如节点地址和波特率等。

(2) 虚拟主轴的LportAxisOut1口向需要位置同步的三个轴同时发送位置指令, 分别由三个轴的LportAxisIn1口进行接收。为了便于调试方便, 将位置同步的三个轴的实际位置同时发送给虚拟主轴, 这样在虚拟主轴上就可以通过示波器监控三个轴是否同步如不同步也可以通过分析它们之间的相位关系来及时地进行PID调节。见图4。

限于机械结构, 此次改造中卷烟机采用了多根皮带进行传动, 因此出现了传动滞后的现象。这时需要对卷烟机主驱动做一个提前量的补偿。

4 结语

本文以PASSIM12K卷接机组改造为对象, 详细阐述了LENZE 9400伺服系统在其上的运用。体现了9400伺服系统的强大功能和易操作性, 实践证明对供丝不均的现象大有改善。同时卷烟机与接装机分开传动, 采用了电子同步方式, 解决了机械传动中的抖动, 保证了烟支交接的稳定性。完全满足了生产要求。

参考文献

[1]SW_E94AxHExxxx_Parameter_setti ng_HighLine_Firmware.

[2]KHB_CAN_v2-0_0604_EN.

[3]SW_9400_Function_library_v1-4_EN.

[4]阳宪惠.现场总线技术及其应用[M].清华大学出版社, 1999.