一种静止变频器单端主备同步互切系统及控制方法

摘要

本发明公开一种静止变频器单端主备同步互切系统及控制方法。通过现地控制单元获取一次高压切换系统、二次信号切换系统的总位置状态和静止变频器启动系统的DI/DO信号，并反馈给现地控制单元，构建现地控制单元对系统的监测；现地控制单元控制中心可对一次高压切换系统、二次信号切换系统和静止变频器启动系统进行远控操作；现地控制单元基于逻辑切换判断结果发出控制指令实现一次高压切换系统、二次信号切换系统和静止变频器启动系统的远方同步切换操作；实现静止变频启动系统单端主备同步互切的控制。本发明实现了系统单端传输双系统互备切换的功能，可推广应用于抽蓄、燃机、调相机等领域，减少工程及维护成本，具备一键切换的灵活操作。

权利要求

1.一种静止变频器单端主备同步互切系统，包括两套静止变频器、切换系统和现地控制单元，其特征在于，所述切换系统包括一次高压输入切换系统、一次高压输出切换系统和二次信号切换系统，所述一次高压输入切换系统、一次高压输出切换系统和二次信号切换系统的控制信号输入端并联，形成所述切换系统的总控制信号输入端，所述一次高压输入切换系统、一次高压输出切换系统和二次信号切换系统的反馈信号输出端串联，形成所述切换系统的总反馈信号输出端；所述现地控制单元包含操作界面、测控模块和逻辑模块，所述测控模块的信号输入端连接切换系统的总反馈信号输出端，所述测控模块的控制输出端连接切换系统的总控制信号输入端；两套静止变频器的信号回路通过二次信号切换系统切换信号接口回路，将被选静止变频器的状态信息输出端连接测控模块的信号输入端；所述测控模块将输入信号反馈给逻辑模块，所述逻辑模块将被选静止变频器的状态信息以及反馈位置信号作为逻辑单元的依据，逐步判断执行；所述逻辑模块将逻辑判断结果反馈给测控模块，所述测控模块的控制输出端对切换系统进行远方同步切换操作；

所述静止变频器单端主备同步互切系统的控制方法，包括：获取一次高压输入切换系统、一次高压输出切换系统和二次信号切换系统的总位置状态和静止变频器启动系统的DI/DO信号，并反馈给现地控制单元的测控模块；

根据测控模块反馈的信号对一次高压输入切换系统、一次高压输出切换系统、二次信号切换系统和静止变频器启动系统进行远控操作，发送一键切换信号至逻辑模块；

根据逻辑模块的逻辑切换判断结果，通过操作界面发送控制指令实现一次高压输入切换系统、一次高压输出切换系统、二次信号切换系统和静止变频器启动系统的远方同步切换操作；

所述逻辑模块的切换逻辑包括：当已切换到位的静止变频器已处于带电运行时，逻辑回路闭锁切换操作，不允许进行带电切换操作；当已切换到位的静止变频器出现动作故障时，逻辑回路检测一次回路和信号回路系统的位置反馈，通过操作界面发送控制指令，将一次回路和信号回路切换到备用静止变频器的位置，位置信号和状态信息监测正确，实现主备互切。

2.根据权利要求1所述的静止变频器单端主备同步互切系统，其特征在于，所述一次高压输入切换系统的控制信号输入端控制刀闸位置，反馈信号输出端反馈刀闸位置；所述一次高压输出切换系统的控制信号输入端控制刀闸位置，反馈信号输出端反馈刀闸位置；所述二次信号切换系统的控制信号输入端控制信号接口回路，反馈信号输出端反馈信号接口位置。

3.根据权利要求1所述的静止变频器单端主备同步互切系统，其特征在于，所述一次高压输入切换系统、一次高压输出切换系统均具有单刀双掷切换功能；所述二次信号切换系统具有二次信号接口切换功能，通过需投入运行的静止变频器来选择刀闸位置和信号接口。

4.根据权利要求1所述的静止变频器单端主备同步互切系统，其特征在于，所述两套静止变频器通过一次高压输入切换系统共用输入变压器作为电源，通过一次高压输出切换系统共用输出机组，及通过二次信号切换系统共用现地控制单元的信号接口，形成单端接口系统。

说明书

一种静止变频器单端主备同步互切系统及控制方法

技术领域

[0001] 本发明属于电力电子变频拖动技术领域，尤其涉及可应用于燃机、调相机、抽蓄等领域的静止变频器系统，具体涉及一种静止变频器单端主备同步互切系统及控制方法。

背景技术

[0002] 近年来,大功率电力电子变流技术发展迅速,在交流电机驱动领域,大容量的高压变频调速技术得到了普遍应用。高压电机利用高压变频器可以实现无级调速,可以满足生
产工艺过程对电动机调速控制要求,以提高产品的产量和质量,又可以大幅度地节约能源,
降低成本。静止变频器SFC(Static Frequency Convertor)是利用晶闸管将工频交流电输
入变成连续可调的变频交流电输出的装置。静止变频器由整流器，逆变器和控制保护单元
等组成，用于大型电机的拖动。在燃机、抽蓄、调相机机组中，SFC作为机组的启动系统在启
动阶段为机组起动提供动力，此时机组作为一个电动机运行，待机组起动完成后SFC退出运
行。

[0003] 静止变频器单端接口的设计，使得输入电源、输出回路以及信号接口共用一组接口，实现对外单端传输的功能；静止变频器主备同步互切系统，满足冗余功能，可解决静止
变频系统出现故障时，在不影响运行要求的情况下，备用静止变频器主动接管主用变频器
作为热备用可工作状态。本系统实现了单端传输双系统互备切换的功能，可广泛应用于抽
蓄、燃机、调相机等领域的静止变频启动系统，具备一键切换的灵活操作，减少投资成本和
运行维护成本。

[0004] 如附图1所示，传统静止变频启动系统采用双冗余设计，每套静止变频启动系统都有单独的输入变压器、输出切刀回路以及单独的信号系统，#1静止变频启动系统和#2静止
变频启动系统都是独立系统运行。这就大大提高了投资成本，加大了逻辑控制算法，并且要
求容错率低。

[0005] 目前在燃机、抽蓄、调相机领域的静止变频启动系统均采用双系统设计，每套静止变频启动系统都配有单独的输入电源、输出回路、信号系统等，每套输入变压器造价根据容
量要求大概在40万‑400万不等；且信号系统采用单独回路传输，每套静止变频启动系统的
信号接口数量较多，提高现地控制单元LCU接口容量要求；由于信号数量成倍增加，加大了
逻辑控制的复杂性，增大了运算负荷。

发明内容

[0006] 本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种静止变频器单端主备同步互切系统及控制方法，一方面，该控制方法可实现主备静止变频启动系统一键切换的灵活操
作，减少现地控制单元的接口数量及逻辑控制的繁琐；另一方面，该同步互切系统使得输入
电源、输出回路以及信号接口共用一组接口，实现对外单端传输的功能，同时，该系统满足
冗余功能，可解决静止变频系统出现故障时，在不影响运行要求的情况下，备用静止变频器
主动接管主用变频器作为热备用可工作状态。

[0007] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

[0008] 一种静止变频器单端主备同步互切系统，包括两套静止变频器、切换系统和现地控制单元，所述切换系统包括一次高压输入切换系统、一次高压输出切换系统和二次信号
切换系统，所述一次高压输入切换系统、一次高压输出切换系统和二次信号切换系统的控
制信号输入端并联，形成所述切换系统的总控制信号输入端，所述一次高压输入切换系统、
一次高压输出切换系统和二次信号切换系统的反馈信号输出端串联，形成所述切换系统的
总反馈信号输出端；所述现地控制单元包含操作界面、测控模块和逻辑模块，所述测控模块
的信号输入端连接切换系统的总反馈信号输出端，所述测控模块的控制输出端连接切换系
统的总控制信号输入端；两套静止变频器的信号回路通过二次信号切换系统切换信号接口
回路，将被选静止变频器的状态信息输出端连接测控模块的信号输入端；所述测控模块将
输入信号反馈给逻辑模块，所述逻辑模块将被选静止变频器的状态信息以及反馈位置信号
作为逻辑单元的依据，逐步判断执行；所述逻辑模块将逻辑判断结果反馈给测控模块，所述
测控模块的控制输出端对切换系统进行远方同步切换操作。

[0009] 优选地，所述一次高压输入切换系统的控制信号输入端控制刀闸位置，反馈信号输出端反馈刀闸位置；所述一次高压输出切换系统的控制信号输入端控制刀闸位置，反馈
信号输出端反馈刀闸位置；所述二次信号切换系统的控制信号输入端控制信号接口回路，
反馈信号输出端反馈信号接口位置。

[0010] 优选地，所述一次高压输入切换系统、一次高压输出切换系统均具有单刀双掷切换功能；所述二次信号切换系统具有二次信号接口切换功能，通过需投入运行的静止变频
器来选择刀闸位置和信号接口。

[0011] 优选地，所述两套静止变频器通过一次高压输入切换系统共用输入变压器作为电源，通过一次高压输出切换系统共用输出机组，及通过二次信号切换系统共用现地控制单
元的信号接口，形成单端接口系统。

[0012] 一种静止变频器单端主备同步互切系统的控制方法，包括：

[0013] 获取一次高压输入切换系统、一次高压输出切换系统和二次信号切换系统的总位置状态和静止变频器启动系统的DI/DO信号，并反馈给现地控制单元的测控模块；

[0014] 根据测控模块反馈的信号对一次高压输入切换系统、一次高压输出切换系统、二次信号切换系统和静止变频器启动系统进行远控操作，发送一键切换信号至逻辑模块；

[0015] 根据逻辑模块的逻辑切换判断结果，通过操作界面发送控制指令实现一次高压输入切换系统、一次高压输出切换系统、二次信号切换系统和静止变频器启动系统的远方同
步切换操作。

[0016] 优选地，所述逻辑模块的切换逻辑包括：当已切换到位的静止变频器已处于带电运行时，逻辑回路闭锁切换操作，不允许进行带电切换操作；当已切换到位的静止变频器出
现动作故障时，逻辑回路检测一次回路和信号回路系统的位置反馈，通过操作界面发送控
制指令，将一次回路和信号回路切换到备用静止变频器的位置，位置信号和状态信息监测
正确，实现主备互切。

[0017] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：

[0018] 本发明通过现地控制单元获取一次高压切换系统、二次信号切换系统的总位置状态和静止变频器启动系统的DI/DO信号，并反馈给现地控制单元的测控模块，构建现地控制
单元对系统的监测；现地控制单元控制中心可对一次高压切换系统、二次信号切换系统和
静止变频器启动系统进行远控操作；通过现地控制单元的逻辑控制模块接收到控制中心发
出的一键切换信号后，发出控制指令实现一次高压切换系统、二次信号切换系统和静止变
频器启动系统的远方同步切换操作；实现静止变频启动系统单端主备同步互切的控制。本
发明实现了系统单端传输双系统互备切换的功能，可推广应用于抽蓄、燃机、调相机等领
域，减少工程及维护成本，具备一键切换的灵活操作。

附图说明

[0019] 图1为传统静止变频启动系统的结构示意图。

[0020] 图2为根据实施例本发明系统的结构示意图。

具体实施方式

[0021] 下面将结合本发明中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施
例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于
本发明保护的范围。

[0022] 本发明提供一种静止变频器单端主备同步互切系统，如图2所示，包括两套静止变频器、一次高压输入切换系统、一次高压输出切换系统、二次信号切换系统和现地控制单元
(Local Control Unit；LCU)。一次高压切换系统具备单刀双掷的切换功能，二次信号切换
系统能实现二次信号接口切换的功能，通过需投入运行的变频器来选择刀闸位置和信号接
口；一次高压输入切换系统的控制信号输入端控制刀闸位置，反馈信号输出端反馈刀闸位
置；一次高压输出切换系统的控制信号输入端控制刀闸位置，反馈信号输出端反馈刀闸位
置；二次信号切换系统的控制信号输入端控制信号接口回路，反馈信号输出端反馈信号接
口位置；将一次高压输入切换系统、一次高压输出切换系统、二次信号切换系统的控制信号
输入端并接，形成切换系统的总控制信号输入端，能实现控制信号指令的同步切换操作；将
一次高压输入切换系统、一次高压输出切换系统、二次信号切换系统的反馈信号输出端串
联，形成切换系统的总反馈信号输出端，能实现反馈位置的一致性；现地控制单元包含操作
界面、测控模块和逻辑模块，测控模块的信号输入端连接切换系统的总反馈信号输出端，测
控模块的控制输出端连接切换系统的总控制输入端；两套静止变频器的信号回路通过二次
信号切换系统切换信号接口回路，将被选静止变频器的状态信息输出端连接测控模块信号
输入端；测控模块将输入信号反馈给逻辑模块，将变频器的状态信息以及反馈位置信号作
为逻辑单元的依据，逐步判断执行；逻辑模块将逻辑判断结果反馈给测控模块，测控模块的
控制输出端对切换系统进行远方同步切换操作。

[0023] 作为一种实施方式，所述两套静止变频器通过一次高压输入切换系统共用输入变压器作为电源，通过一次高压输出切换系统共用输出机组，及通过二次信号切换系统共用
现地控制单元的信号接口，形成单端接口系统。

[0024] 本发明还提供一种静止变频器单端主备同步互切系统的控制方法，利用现地控制单元对静止变频器系统进行测控，由运维人员通过控制单元LCU控制中心对静止变频器、一
次高压输入切换系统、一次高压输出切换系统、二次信号切换系统进行远方同步切换操作，
实现静止变频器启动系统单端主备同步互切的控制。

[0025] 作为一种实施方式，所述控制方法包括：

[0026] 1)现地控制单元LCU获取一次高压切换系统(包括一次高压输入切换系统和一次高压输出切换系统)、二次信号切换系统的总位置状态和静止变频器启动系统的DI/DO信
号，并反馈给现地控制单元LCU的测控模块，构建现地控制单元LCU对系统的监测；

[0027] 2)根据测控模块的监测结果，控制单元LCU控制中心可对一次高压切换系统、二次信号切换系统和静止变频器启动系统进行远控操作发送一键切换信号至逻辑模块；

[0028] 3)逻辑模块在接收到一键切换信号后进行切换逻辑判断，根据切换逻辑判断结果通过操作界面发出控制指令实现一次高压切换系统、二次信号切换系统和静止变频启动系
统的远方同步切换操作；实现静止变频启动系统单端主备同步互切的控制。

[0029] 作为一种实施方式，所述控制方法通过操作界面对静止变频器进行主备互切操作，通过切换逻辑判断控制回路的切换操作。

[0030] 作为一种实施方式，逻辑模块的切换逻辑判断包括：当已切换到位的静止变频器已处于带电运行时，逻辑回路闭锁切换操作，不允许进行带电切换操作；当已切换到位的静
止变频器出现动作故障时，逻辑回路检测一次回路和信号回路系统的位置反馈，通过操作
界面一键切换指令，将一次回路和信号回路切换到备用静止变频器的位置，位置信号和状
态信息监测正确，实现主备互切。

[0031] 如图2所示，其切换逻辑控制回路如下所述：

[0032] 1)当QK1、QK2、QK3都处于A位置时，1#静止变频器处于主用状态，2#静止变频器处于备用状态；现地控制单元LCU检测QK1、QK2、QK3的位置信息，1#静止变频器处于就绪状态，
LCU发出切换指令，QK1、QK2、QK3开始执行刀闸切换，切换完成后QK1、QK2、QK3都处于B位置，
2#静止变频器处于主用状态，1#静止变频器处于备用状态；

[0033] 2)当QK1、QK2、QK3都处于B位置时，2#静止变频器处于主用状态，1#静止变频器处于备用状态；现地控制单元LCU检测QK1、QK2、QK3的位置信息，2#静止变频器处于就绪状态，
LCU发出切换指令，QK1、QK2、QK3开始执行刀闸切换，切换完成后QK1、QK2、QK3都处于A位置，
1#静止变频器处于主用状态，2#静止变频器处于备用状态。

[0034] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换
和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。