Pt斷線診斷系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種PT斷線診斷系統(tǒng)及方法，屬于電器部件診斷領(lǐng)域，該系統(tǒng)包括控制器、整流裝置和連接采集主電機(jī)信號的多功能表，多功能表輸出參數(shù)信號到控制器，控制器計算出電機(jī)系統(tǒng)所需電流給定值發(fā)送到整流裝置，整流裝置的輸出端和控制器形成閉環(huán)回路，整流裝置輸出主電機(jī)所需的精確勵磁電流。該系統(tǒng)及方法能夠在同步機(jī)運(yùn)行中對系統(tǒng)進(jìn)行PT斷線實時監(jiān)測，解決了在PT斷線情況下，由于無PT斷線自診斷程序使得同步機(jī)處于異步運(yùn)行狀態(tài)，從而造成對電機(jī)和設(shè)備的傷害的問題。
【專利說明】PT斷線診斷系統(tǒng)及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于新技術(shù)的應(yīng)用，涉及大型制氧同步電動機(jī)的勵磁控制系統(tǒng)及其運(yùn)行狀態(tài)分析和安全保護(hù)【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]對于制氧機(jī)組來說，空壓機(jī)是其中重中之重的控制設(shè)備，而大型制氧機(jī)組的空壓機(jī)都采用同步機(jī)來進(jìn)行拖動。同步機(jī)控制系統(tǒng)的控制優(yōu)劣將直接影響其生產(chǎn)和設(shè)備的安全，特別是同步機(jī)勵磁系統(tǒng)的功率因數(shù)閉環(huán)控制，其三相電壓的有無將直接影響勵磁系統(tǒng)中有關(guān)參數(shù)的計算，特別是功率因數(shù)，可導(dǎo)致勵磁電流的變化，從而使同步機(jī)處于欠勵和失步狀態(tài)，最終使同步機(jī)的運(yùn)行電流過大而跳機(jī)。實際上，三相電壓是通過PT檢測后經(jīng)過保險送出的，當(dāng)有保險斷開或信號線端子松動接觸不良，實際送出的信號為不真實的虛假信號時，為了避免類似故障現(xiàn)象的發(fā)生，將PT斷線后同步機(jī)勵磁控制切換到恒定無功或恒定勵磁電流情況下運(yùn)行，使得同步機(jī)不至于在恒功率因數(shù)閉環(huán)時因其它參數(shù)的改變而造成同步機(jī)在異步狀態(tài)下運(yùn)行，異步運(yùn)行電流最大將是正常額定電流的3?4倍，從而影響同步機(jī)的性能和使用壽命等。目前，各種大型同步機(jī)的勵磁均采用恒功率因數(shù)控制，其PT斷線是經(jīng)常發(fā)生的，由此造成的故障停機(jī)在國內(nèi)外也是屢見不鮮。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供一種PT斷線診斷系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)及方法能夠在同步機(jī)運(yùn)行中對系統(tǒng)進(jìn)行PT斷線實時監(jiān)測，克服了在PT斷線情況下，由于無PT斷線自診斷程序使得同步機(jī)處于異步運(yùn)行狀態(tài)，從而造成對電機(jī)和設(shè)備的傷害的不足。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種PT斷線診斷系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:連接采集主電機(jī)信號的多功能表、控制器和整流裝置，多功能表輸出參數(shù)信號到控制器，控制器計算出電機(jī)系統(tǒng)所需電流給定值發(fā)送到整流裝置，整流裝置的輸出端和控制器形成閉環(huán)回路，整流裝置輸出主電機(jī)所需的精確勵磁電流。所述主電機(jī)的信號采集端和多功能表之間設(shè)有三個模擬開關(guān)進(jìn)行斷線情況模擬。所述多功能表到控制器的信號傳輸和控制器到整流裝置的信號傳輸是由過程現(xiàn)場總線傳遞完成的。所述多功能表主要采集主電機(jī)的電壓、電流信號，并計算出主電機(jī)的有功功率、無功功率、視在功率及功率因數(shù)參數(shù)。所述多功能表采集主電機(jī)的電壓信號為三相電壓電壓值。
[0005]一種PT斷線診斷方法，該方法包括如下步驟:步驟一、同步機(jī)啟動，主電機(jī)處于運(yùn)行狀態(tài)；步驟二、根據(jù)檢測到的同步機(jī)的三相電壓判斷PT是否斷線；步驟三、如果沒有診斷出PT斷線，繼續(xù)進(jìn)行PT斷線診斷；如果診斷出PT斷線，系統(tǒng)切換至恒無功控制方式，同時診斷PT斷線是否恢復(fù)；步驟四、如果沒有診斷到PT斷線恢復(fù)，則系統(tǒng)繼續(xù)處于恒無功控制方式；如果診斷到PT斷線已經(jīng)恢復(fù)，系統(tǒng)恢復(fù)到恒功率因數(shù)方式。所述PT斷線診斷方法是在系統(tǒng)能夠調(diào)試PT診斷的基礎(chǔ)上實施的，系統(tǒng)調(diào)試PT診斷的檢測方法為:步驟A.分別開啟連接在多功能表和同步機(jī)之間的開關(guān)，進(jìn)行PT斷線情況模擬；步驟B.在PT斷線時，系統(tǒng)檢測能否自動切換到恒無功控制方式；步驟C.同步機(jī)運(yùn)行，PT斷線調(diào)試；步驟D.加入額定負(fù)載的10?80%進(jìn)行試生產(chǎn)調(diào)試，PT斷線檢測正常后進(jìn)行正常生產(chǎn)。
[0006]所述PT斷線的診斷結(jié)果分為單相斷線、雙相斷線、三相斷線、三相失壓和單相接地。所述PT斷線的判定依據(jù)為:(1)當(dāng)三相線電壓總和小于3KV且電機(jī)運(yùn)行電流大于200A，三相線電壓分別小于IKV時，輸出PT三相失壓；(2)當(dāng)三相間的線電壓總和大于3KV且小于等于9KV，電機(jī)運(yùn)行電流大于400A，三相線電壓分別小于3KV時，輸出PT三相斷線；(3)當(dāng)三相線電壓總和大于9KV且小于15KV時,三相中的一個線電壓小于3KV時,輸出小于3KV的線電壓的雙相斷線；(4)當(dāng)三相間的線電壓總和大于等于15KV且小于25KV時，三相中的一個線電壓值大于9KV時，與此相相鄰的單相斷線。
[0007]所述PT斷線中的三相電壓中任一相接地判定依據(jù)為:三相中同時兩相相電壓大于9KV，當(dāng)?shù)谌嗟南嚯妷盒∮?KV時，小于3KV的相電壓對應(yīng)的相接地。
[0008]本發(fā)明有如下積極效果:本發(fā)明中提供的PT斷線自診斷系統(tǒng)能夠在同步機(jī)運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行實時監(jiān)測，避免了 PT斷線對電機(jī)和設(shè)備造成的傷害，而且本發(fā)明中還包括進(jìn)行PT斷線情況的預(yù)調(diào)試部分，避免了自診斷系統(tǒng)及方法的故障問題，先對同步機(jī)進(jìn)行試生產(chǎn)調(diào)試，也避免了設(shè)備的潛在問題，保證了正常生產(chǎn)。本發(fā)明系統(tǒng)可維護(hù)性加強(qiáng)，特別是同步機(jī)啟動成功率達(dá)100%，制氧同步機(jī)勵磁上的應(yīng)用表現(xiàn)為穩(wěn)定性、可靠性和抗擾動能力明顯提高，為高爐風(fēng)機(jī)同步機(jī)、石油化工類大型同步機(jī)等系統(tǒng)的改造提供了寶貴的經(jīng)驗。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明中的PT斷線診斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0010]圖2是本發(fā)明中的PT斷線診斷的流程圖；
[0011]圖3是本發(fā)明中的三相電壓正常時電壓向量的矢量圖；
[0012]圖4是本發(fā)明中的A相電壓斷線的矢量圖；
[0013]圖5是本發(fā)明中的B相電壓斷線的矢量圖；
[0014]圖6是本發(fā)明中的C相電壓斷線的矢量圖；
[0015]圖7是本發(fā)明中的AB相電壓斷線的矢量圖；
[0016]圖8是本發(fā)明中的BC相電壓斷線的矢量圖；
[0017]圖9是本發(fā)明中的CA相電壓斷線的矢量圖；
[0018]圖10是本發(fā)明中的調(diào)試PT診斷的方法示意圖。

【具體實施方式】
[0019]下面對照附圖，通過對實施例的描述，本發(fā)明的【具體實施方式】如所涉及的各構(gòu)件的形狀、構(gòu)造、各部分之間的相互位置及連接關(guān)系、各部分的作用及工作原理、制造工藝及操作使用方法等，作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，以幫助本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思、技術(shù)方案有更完整、準(zhǔn)確和深入的理解。
[0020]一種PT斷線診斷系統(tǒng)，如圖1所示，該系統(tǒng)包括:多功能表、控制器和整流裝置，多功能表采集同步機(jī)電機(jī)的信號，多功能和主電機(jī)之間設(shè)有三個開關(guān)控制三相電壓，多功能表采集的信號通過Profibus網(wǎng)絡(luò)(過程現(xiàn)場總線)傳遞發(fā)送到控制器，控制器計算出電機(jī)系統(tǒng)所需電流給定值再通過Profibus網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到整流裝置，整流裝置的輸出端和控制器形成閉環(huán)回路，最后整流裝置輸出主電機(jī)所需的精確勵磁電流值，勵磁電流值為同步機(jī)中勵磁系統(tǒng)的電流值。
[0021 ] 系統(tǒng)中的多功能表主要采集主電機(jī)的電壓、電流信號，并計算出主電機(jī)的有功功率、無功功率、視在功率及功率因數(shù)參數(shù)，其中多功能表采集主電機(jī)的電壓信號為三相電壓電壓值。多功能表將數(shù)據(jù)傳遞到控制器中后，本發(fā)明中的控制器采用的是PLC控制器(可編程邏輯控制器ProgrammabIe Logic Control ler,簡稱PLC,可以將控制指令隨時加載內(nèi)存內(nèi)儲存與執(zhí)行)，控制器通過Profibus網(wǎng)絡(luò)將多功能表得到的功率因數(shù)等各種參數(shù)讀入PLC中，經(jīng)過復(fù)雜的向量計算，計算出運(yùn)行中電機(jī)所需的勵磁電流給定值，再通過Profibus網(wǎng)絡(luò)將計算出的給定值送給整流裝置，整流裝置通過閉環(huán)控制輸出電機(jī)所需要的精確的勵磁電流。
[0022]本發(fā)明涉及到的一種PT斷線診斷方法，該方法流程圖如圖2所示，方法步驟如圖10所示,包括如下步驟:
[0023]步驟一、同步機(jī)啟動，主電機(jī)處于運(yùn)行狀態(tài)。
[0024]步驟二、根據(jù)檢測到的同步機(jī)的三相電壓判斷PT是否斷線。PT斷線的診斷結(jié)果分為單相斷線、雙相斷線、三相斷線、三相失壓和單相接地。
[0025]根據(jù)三相電壓的矢量圖3作出PT斷線的判定依據(jù):系統(tǒng)正常的線電壓值=10.5KV，相電壓值=6.06KV，電壓的最大值取1.06倍，最小值取0.9倍，電機(jī)額定電流=981A，如圖3所示，Ua,Ub和Uc表示三相電壓中A、B、C三相的相電壓，Uab、Ubc和Uca表示A、B、C三相間的線電壓，此時:
[0026](I)當(dāng)三相線電壓總和小于3KV且電機(jī)運(yùn)行電流大于200A，三相線電壓分別小于IKV 時，輸出 PT 三相失壓；即當(dāng) Uab+Ubc+Uca< = 3kV 且 Uab〈 = IkV, Ubc〈 = IkV, Uca< =IkV電機(jī)運(yùn)行電流Im>200A時，報PT三相失壓。
[0027](2)當(dāng)三相間的線電壓總和大于3KV且小于等于9KV，電機(jī)運(yùn)行電流大于400A，三相線電壓分別小于3KV時，輸出PT三相斷線；即當(dāng)3kV〈Uab+Ubc+Uca〈 = 9kV且Uab〈 = 3kV,Ubc< = 3kV，Uca〈 = 3kV電機(jī)運(yùn)行電流ImMOOA時，報PT三相斷線。
[0028](3)當(dāng)三相線電壓總和大于9KV且小于15KV時，三相中的一個線電壓小于3KV時，輸出小于3KV的線電壓的雙相斷線。
[0029]即當(dāng)9KV〈Uab+Uba+Uca〈15kV 時，且 Ubc〈3kV，Uab>5kV, Uca>5kV 時，報 BC 相斷線，其矢量圖如圖8所示；
[0030]當(dāng)9KV〈Uab+Uba+Uca〈15kV 時，且 Uca〈3kV，Uab>5kV, Ubc>5kV 時，報 CA 相斷線，其矢量圖如圖9所示；
[0031]當(dāng)9KV〈Uab+Uba+Uca〈15kV 時，且 Uab〈3kV，Ubc>5kV, Uca>5kV 時，報 AB 相斷線，其矢量圖如圖7所示。
[0032](4)當(dāng)三相間的線電壓總和大于等于15KV小于25KV時，且三相中的一個線電壓值大于9KV時，與此相相鄰的單相斷線。
[0033]既當(dāng)15KV〈 = Uab+Uba+Uca〈25kV 時，且 Ubc>9kV，Uab>5kV, Uca>5kV 時，報 A 相斷線，其矢量圖如圖4所示；
[0034]當(dāng)15KV〈 = Uab+Uba+Uca〈25kV 時，且 Uca>9kV，Uab>5kV，Ubc>5kV 時，報 B 相斷線，其矢量圖如圖5所示；
[0035]當(dāng)15KV〈 = Uab+Uba+Uca〈25kV 時，且 Uab>9KV，Ubc>5kV，Uca>5kV 時，報 C 相斷線，其矢量圖如圖6所示。
[0036](5)當(dāng)三相中同時兩相相電壓大于9KV，且第三相的相電壓小于3KV時，小于3KV的相電壓對應(yīng)的相接地。
[0037]即當(dāng)Ua〈3kV，且 Ub>9kV，Uc>9kV 時，報 A 相接地；
[0038]當(dāng)Ua>9kV，且 Ub〈3kV，Uc>9kV 時，報 B 相接地；
[0039]當(dāng)Ua>9kV，且 Ub>9kV，Uc〈3kV 時，報 C 相接地。
[0040]步驟三、如果沒有診斷出PT斷線，繼續(xù)進(jìn)行PT斷線診斷；如果診斷出PT斷線，系統(tǒng)切換至恒無功控制方式，同時診斷PT斷線是否恢復(fù)；
[0041]步驟四、如果沒有診斷到PT斷線恢復(fù)，則系統(tǒng)繼續(xù)處于恒無功控制方式；如果診斷到PT斷線已經(jīng)恢復(fù)，系統(tǒng)恢復(fù)到恒功率因數(shù)方式。
[0042]PT斷線診斷方法是在系統(tǒng)能夠調(diào)試PT診斷的基礎(chǔ)上實施的，為了避免系統(tǒng)PT斷線自診斷有故障不能正常運(yùn)行，本系統(tǒng)中增設(shè)了調(diào)試PT診斷方法，能夠進(jìn)行PT斷線情況模擬，PT診斷調(diào)試，保證了設(shè)備的正常生產(chǎn)。系統(tǒng)調(diào)試PT診斷的檢測方法如圖4所示，方法步驟包括:
[0043]步驟A.分別開啟連接在多功能表和同步機(jī)之間的開關(guān)，進(jìn)行PT斷線情況模擬，三個開關(guān)分別斷開，保證模擬情景的真實性和全面性。
[0044]步驟B.在PT斷線時，系統(tǒng)檢測能否自動切換到恒無功控制方式。根據(jù)PT斷線判斷依據(jù)，檢查程序的運(yùn)行，在PT斷線或接地時，控制系統(tǒng)能否自動切換到恒無功控制方式。
[0045]步驟C.同步機(jī)正式運(yùn)行后，PT斷線調(diào)試；
[0046]步驟D.加入額定負(fù)載的10?80%進(jìn)行試生產(chǎn)調(diào)試，PT斷線檢測正常后進(jìn)行正常生產(chǎn)。PT斷線自診斷和PT斷線情況模擬能夠保證系統(tǒng)運(yùn)行性能良好，穩(wěn)定性、可靠性都得到很大提高，系統(tǒng)啟動成功率和斷線切換率可達(dá)100%，完全滿足生產(chǎn)和工藝的要求。
[0047]上面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種非實質(zhì)性的改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種PT斷線診斷系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括控制器、整流裝置和連接采集主電機(jī)信號的多功能表，多功能表輸出參數(shù)信號到控制器，控制器計算出電機(jī)系統(tǒng)所需電流給定值發(fā)送到整流裝置，整流裝置的輸出端和控制器形成閉環(huán)回路，整流裝置輸出主電機(jī)所需的精確勵磁電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PT斷線診斷系統(tǒng)，其特征在于，所述多功能表連接到主電機(jī)信號的信號采集端，主電機(jī)信號采集端和多功能表之間設(shè)有進(jìn)行斷線情況模擬的三個模擬開關(guān)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PT斷線診斷系統(tǒng)，其特征在于，所述多功能表到控制器的信號傳輸和控制器到整流裝置的信號傳輸由過程現(xiàn)場總線傳遞完成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PT斷線診斷系統(tǒng)，其特征在于，所述多功能表采集主電機(jī)的電壓、電流信號，并計算出主電機(jī)的有功功率、無功功率、視在功率及功率因數(shù)參數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的PT斷線診斷系統(tǒng)，其特征在于，所述多功能表采集主電機(jī)的電壓信號為三相電壓的電壓值。
6.一種PT斷線診斷方法，其特征在于，該方法包括如下步驟: 步驟一、同步機(jī)啟動，主電機(jī)處于運(yùn)行狀態(tài)； 步驟二、根據(jù)檢測到的同步機(jī)的三相電壓判斷PT是否斷線； 步驟三、如果沒有診斷出PT斷線，繼續(xù)進(jìn)行PT斷線診斷；如果診斷出PT斷線，系統(tǒng)切換至恒無功控制方式，同時診斷PT斷線是否恢復(fù)； 步驟四、如果沒有診斷到PT斷線恢復(fù)，則系統(tǒng)繼續(xù)處于恒無功控制方式；如果診斷到PT斷線已經(jīng)恢復(fù)，系統(tǒng)恢復(fù)到恒功率因數(shù)方式。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的PT斷線診斷方法，其特征在于，所述PT斷線診斷方法是在系統(tǒng)能夠調(diào)試PT診斷的基礎(chǔ)上實施的，系統(tǒng)調(diào)試PT診斷的檢測方法為: 步驟A.分別開啟連接在多功能表和同步機(jī)之間的開關(guān)，進(jìn)行PT斷線情況模擬； 步驟B.在PT斷線時，系統(tǒng)檢測能否自動切換到恒無功控制方式； 步驟C.同步機(jī)運(yùn)行，PT斷線調(diào)試； 步驟D.加入額定負(fù)載的10?80%進(jìn)行試生產(chǎn)調(diào)試，PT斷線檢測正常后進(jìn)行正常生產(chǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的PT斷線診斷方法，其特征在于，所述PT斷線的診斷結(jié)果分為單相斷線、雙相斷線、三相斷線、三相失壓和單相接地。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的PT斷線診斷方法，其特征在于，所述PT斷線的判定依據(jù)為: (1)當(dāng)三相線電壓總和小于3KV且電機(jī)運(yùn)行電流大于200A，三相線電壓分別小于IKV時，輸出PT三相失壓； (2)當(dāng)三相間的線電壓總和大于3KV且小于等于9KV，電機(jī)運(yùn)行電流大于400A，三相線電壓分別小于3KV時，輸出PT三相斷線； (3)當(dāng)三相線電壓總和大于9KV且小于15KV時，三相中的一個線電壓小于3KV時，輸出小于3KV的線電壓的雙相斷線； (4)當(dāng)三相間的線電壓總和大于等于15KV且小于25KV時,三相中的一個線電壓值大于9KV時，與此相相鄰的單相斷線。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的PT斷線診斷方法，其特征在于，所述PT斷線中的三相電壓中任一相接地判定依據(jù)為:三相中同時兩相相電壓大于9KV,當(dāng)?shù)谌嗟南嚯妷盒∮?KV時，小于3KV的相電壓對應(yīng)的相接地。
【文檔編號】G01R31/02GK104297625SQ201410623716
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月7日
【發(fā)明者】王光友, 蘇國友, 張然, 羅寧 申請人:安徽馬鋼自動化信息技術(shù)有限公司, 馬鋼(集團(tuán))控股有限公司