高蘇杰，張雷雷，石祥建，魏李

（1.國網(wǎng)新源控股有限公司，北京市西城區(qū) 100761；2.國網(wǎng)新源安徽響水澗抽水蓄能有限公司，安徽省蕪湖市 241083；3.南京南瑞繼保電氣有限公司，江蘇省南京市 211102）

國產(chǎn)首套百兆瓦級抽水蓄能機(jī)組靜止啟動變頻器（SFC）關(guān)鍵技術(shù)及研制意義

高蘇杰1，張雷雷2，石祥建3，魏李2

（1.國網(wǎng)新源控股有限公司，北京市西城區(qū) 100761；2.國網(wǎng)新源安徽響水澗抽水蓄能有限公司，安徽省蕪湖市 241083；3.南京南瑞繼保電氣有限公司，江蘇省南京市 211102）

本文首先介紹了國產(chǎn)首套大容量抽水蓄能機(jī)組靜止啟動變頻器（SFC）的組成、基本工作原理。然后重點(diǎn)對系統(tǒng)轉(zhuǎn)子位置檢測方式和原理、觸發(fā)控制方式、程控邏輯以及保護(hù)及限制功能配置及原理等方面進(jìn)行了深入分析，同時與國外同類產(chǎn)品進(jìn)行了比較，體現(xiàn)出SFC國產(chǎn)化的意義。

國產(chǎn)SFC；雙閉環(huán)控制；轉(zhuǎn)子位置檢測 ；程控邏輯

0 引言

安徽響水澗抽水蓄能電站安裝的第二套SFC系統(tǒng)是由南京南瑞繼保電氣有限公司自主研發(fā)生產(chǎn)PCS-9575靜止啟動變頻系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用了高低高、6-6脈沖、風(fēng)冷功率橋。該靜止啟動變頻系統(tǒng)由輸入變壓器、輸出變壓器、靜止變頻控制器、整流橋、逆變橋等部分組成。

機(jī)組變頻啟動功能是SFC 控制裝置的主體功能。通過網(wǎng)橋電流大小及機(jī)橋可控硅導(dǎo)通的控制，實(shí)現(xiàn)被啟動機(jī)組轉(zhuǎn)速按照設(shè)定的目標(biāo)值及速度平穩(wěn)達(dá)到并網(wǎng)轉(zhuǎn)速。要實(shí)現(xiàn)這種功能，需要SFC 控制器具備電氣量采集計算功能、轉(zhuǎn)子位置檢測功能、網(wǎng)橋同步信號形成功能、機(jī)組轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制功能（包括網(wǎng)橋觸發(fā)控制）、機(jī)橋同步信號形成功能、機(jī)橋觸發(fā)控制功能。

1 基本原理

PCS-9575 靜止變頻控制裝置根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置或機(jī)端電壓信息，控制SFC 系統(tǒng)一次功率部分以逐漸升高的交替頻率向電機(jī)定子某兩相通入電流，產(chǎn)生持續(xù)的、超前于轉(zhuǎn)子磁場的定子旋轉(zhuǎn)磁場，通過該磁場與轉(zhuǎn)子磁場的相互作用，控制電機(jī)轉(zhuǎn)子按照流程需要加速，達(dá)到需要的轉(zhuǎn)速，如圖1所示。

圖1 SFC系統(tǒng)基本原理示意圖Fig. 1 Basic Schematic Diagram of SFC System

2 轉(zhuǎn)矩控制原理

拖動電機(jī)升速，實(shí)際上是給電機(jī)轉(zhuǎn)子施加持續(xù)的穩(wěn)定的動力轉(zhuǎn)矩，SFC 靜止變頻系統(tǒng)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與直流電流大小、機(jī)橋控制角及電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁通大小成正比。而當(dāng)機(jī)橋角度一定時，直流電流大小由網(wǎng)橋觸發(fā)角度大小決定；電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁通取決于同步電機(jī)的勵磁控制，啟動過程中SFC 控制器按照拖動需要控制電機(jī)轉(zhuǎn)子勵磁；一般情況下，為了取得SFC 系統(tǒng)合適的功率因數(shù)，機(jī)橋控制角保持恒定；這樣以電機(jī)轉(zhuǎn)速為控制目標(biāo)，通過控制網(wǎng)橋電流即可實(shí)現(xiàn)對加速轉(zhuǎn)矩的控制。SFC 系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩控制原理如圖2所示。

圖2 SFC系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩控制原理Fig. 2 Torque control principle of SFC system

3 雙閉環(huán)控制

PCS-9575靜止變頻控制單元，采用雙閉環(huán)環(huán)控制方式：外環(huán)為轉(zhuǎn)速閉環(huán)，一般采用PI（比例、積分）調(diào)節(jié)，內(nèi)環(huán)為電流閉環(huán)，一般也采用PI 調(diào)節(jié)方式。當(dāng)機(jī)組頻率可以測量到時，計算機(jī)組轉(zhuǎn)速給定值與機(jī)組轉(zhuǎn)速測量值的差值，經(jīng)過PI 控制計算，產(chǎn)生網(wǎng)橋輸出直流電流的給定值；直流電流給定值與網(wǎng)橋輸出直流電流測量值的差值，經(jīng)PI 調(diào)節(jié)計算所得的控制量，經(jīng)余弦移相產(chǎn)生觸發(fā)角度值α見圖3。

4 轉(zhuǎn)子位置檢測

對于可控硅型的靜止變頻啟動系統(tǒng)，準(zhǔn)確的檢測出電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置對整個啟動至關(guān)重要，只有準(zhǔn)確檢測出轉(zhuǎn)子位置，SFC 控制裝置才能根據(jù)該位置信息確定電機(jī)靜止時要初始導(dǎo)通的機(jī)橋閥組編號，以及脈沖換相階段需要換相的時刻以及下一組要導(dǎo)通的機(jī)橋閥組編號。

轉(zhuǎn)子位置信號檢測的最直接的方法是在電機(jī)上安裝機(jī)械位置傳感器。機(jī)械位置傳感器增加了系統(tǒng)的復(fù)雜程度和安裝、調(diào)試及維護(hù)的工作量，降低了系統(tǒng)的可靠性，在工作環(huán)境條件較惡劣時尤其如此，所以PCS-9575 靜止變頻系統(tǒng)不采用機(jī)械位置傳感器，而是采取無位置傳感器的電氣位置檢測方法來進(jìn)行轉(zhuǎn)子位置的檢測。

圖3 靜止變頻控制裝置雙環(huán)控制原理圖Fig. 3 SFC system double loop control schematic

4.1 轉(zhuǎn)子初始位置檢測

轉(zhuǎn)子初始位置檢測是要計算出電機(jī)啟動前轉(zhuǎn)子靜止時的位置，以便于控制器確定要獲得正向（電動機(jī)方向）轉(zhuǎn)矩時，應(yīng)該給電機(jī)的哪兩相電樞繞組通電流，即確定該觸發(fā)逆變橋的哪兩個閥組。初始位置檢測采用這樣的方法：首先給電機(jī)轉(zhuǎn)子加勵磁電流階躍，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，電機(jī)定子將感應(yīng)出三相電壓，SFC 控制裝置根據(jù)該電壓信號計算出轉(zhuǎn)子的初始位置，從而得到首次應(yīng)該被觸發(fā)的機(jī)橋閥組編號。

圖4 勵磁電壓階躍時電機(jī)定子感應(yīng)電壓圖Fig. 4 Excitation voltage step motor motor induction voltage diagram

如圖4所示，在t0時刻由SFC 控制器控制勵磁給電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組施加勵磁電壓階躍，則在電機(jī)定子上感應(yīng)電壓波形呈單調(diào)衰減趨勢。則用式（1）可以計算出電機(jī)靜止時轉(zhuǎn)子相對于A相電樞繞組的角度值θ0，獲得轉(zhuǎn)子位置，從而得到首次應(yīng)該被觸發(fā)的機(jī)橋閥組編號。

4.2 轉(zhuǎn)子低速旋轉(zhuǎn)時的位置檢測

轉(zhuǎn)子低速旋轉(zhuǎn)時的位置檢測是指脈沖換相階段的轉(zhuǎn)子位置檢測。此時電機(jī)雖開始轉(zhuǎn)動，但由于轉(zhuǎn)速比較低，感應(yīng)電壓依然比較小。此階段通過檢測電機(jī)定子電壓的過零點(diǎn)（上升沿或下降沿）等效轉(zhuǎn)子位置，為機(jī)橋可控硅導(dǎo)通提供參考信息，如圖5所示。

圖5 電機(jī)定子電壓波形與轉(zhuǎn)子位置對應(yīng)關(guān)系圖Fig. 5 Correspondence Diagram of Motor Stator Voltage Waveform and Rotor Position

5 觸發(fā)控制

整個啟動控制過程中，PCS-9575 靜止變頻器的控制可以分為三個階段：

（1）初始觸發(fā)控制：該階段是要實(shí)現(xiàn)正確的電機(jī)初始轉(zhuǎn)動。首先給電機(jī)轉(zhuǎn)子加勵磁電流階躍，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，電機(jī)定子將感應(yīng)出三相電壓，SFC 控制裝置根據(jù)該電壓信號計算出轉(zhuǎn)子的初始位置，從而得到首次應(yīng)該被觸發(fā)的機(jī)橋閥組編號。啟動網(wǎng)橋，同時，觸發(fā)機(jī)橋相應(yīng)閥組，這樣有勵磁的轉(zhuǎn)子就在定子磁場的牽引下開始轉(zhuǎn)動。

（2）脈沖換相控制：在電機(jī)轉(zhuǎn)動頻率比較低時（比如小于5Hz），機(jī)端感應(yīng)的電壓值比較低，不足以使機(jī)橋的閥組在需要換相時自然關(guān)斷，需人為控制來實(shí)現(xiàn)機(jī)橋的換相，即脈沖換相。當(dāng)根據(jù)機(jī)端電壓判斷出機(jī)橋需要換相時，首先使網(wǎng)橋逆變，當(dāng)回路中電流降為零時，則機(jī)橋相應(yīng)閥組由于無法續(xù)流而被關(guān)斷，再給機(jī)橋下一對需要開通的閥組發(fā)送觸發(fā)信號，同時恢復(fù)網(wǎng)橋整流輸出。這樣就完成了機(jī)橋的換相控制。

（3）負(fù)載換相控制：當(dāng)電機(jī)頻率比較高時（比如大于5Hz），機(jī)端感應(yīng)出的電壓足夠高，能夠使機(jī)橋需要被關(guān)斷的閥組自然關(guān)斷，控制進(jìn)入負(fù)載換相控制階段。在這個階段，網(wǎng)橋一直處于整流工作狀態(tài)，機(jī)橋則一直處于逆變工作狀態(tài)，這樣就可以為電機(jī)定子提供持續(xù)的轉(zhuǎn)動力矩，使電機(jī)轉(zhuǎn)速不斷上升，以達(dá)到需要的轉(zhuǎn)速。

6 程控邏輯

PCS-9575 靜止變頻調(diào)節(jié)器按照一定的控制邏輯來操控SFC 系統(tǒng)主設(shè)備的投退，并按照控制邏輯進(jìn)行電機(jī)的拖動。不同電廠一般有不同的程控邏輯，由PCS-9575 智能IO裝置通過現(xiàn)場編程，響水澗電站的程控邏輯如下：

6.1 程控邏輯

（1）SFC控制裝置自檢正常時，向監(jiān)控發(fā)“SFC可用”信號，并保持，此時SFC 處于冷備用，等待控制方式選擇命令。

（2）監(jiān)控在SFC系統(tǒng)無異常情況下，向SFC 發(fā)送“遠(yuǎn)方自動控制”令，SFC 進(jìn)入自動起機(jī)邏輯。

（3）SFC 啟動變壓器冷卻油泵、電抗器冷卻風(fēng)機(jī)、機(jī)橋和網(wǎng)橋的冷卻風(fēng)機(jī)、合旁路開關(guān)1等。

（4）SFC 檢測網(wǎng)橋、機(jī)橋以及電抗器的風(fēng)機(jī)運(yùn)行信號，輸入/輸出變冷卻油泵運(yùn)行正常，旁路開關(guān)1合閘，SFC向監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送“輔助設(shè)備已啟動信號”。

（5）SFC 收到“輸入開關(guān)合信號”后，結(jié)合有無網(wǎng)橋輸入電壓，確認(rèn)輸入開關(guān)已合。

（6）SFC 向監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)“SFC就緒信號（SFC 處于備用信號）”，等待監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送“SFC投入令（由監(jiān)控系統(tǒng)通過SFC 開入板上與每臺機(jī)對應(yīng)的固定端口輸入）”。

SFC 沒收到監(jiān)控系統(tǒng)的“SFC 投入令”前一直處于該狀態(tài)（“SFC 就緒信號”保持），即“熱備用”狀態(tài);直到接到此命令才往下執(zhí)行。

（7）收到監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出的“SFC投入令”。

（8）SFC 發(fā)出“合輸出開關(guān)令”，并由“輸出開關(guān)合信號”確認(rèn)已合。

（9）SFC 發(fā)出“勵磁允許令（由SFC 開出板上與每臺機(jī)對應(yīng)的固定端口輸出）”到相應(yīng)機(jī)組的勵磁裝置。

（10）SFC 收到勵磁系統(tǒng)發(fā)送的“勵磁就緒”信號后，開始控制勵磁輸出。

（11）SFC 確定轉(zhuǎn)子位置。

（12）設(shè)定轉(zhuǎn)速給定，電流建立，機(jī)組升速，處于脈沖換相階段。

（13）SFC 輸出“SFC 已投入信號”，在此后正常的啟動全過程，該信號一致保持。

（14）SFC 檢測f是否大于等于5Hz，當(dāng)滿足時，往下走；不滿足時，繼續(xù)處于脈沖換相階段。

（15）當(dāng)f≥5Hz 時，SFC 閉鎖輸出，當(dāng)檢測到定子電流為0 后，發(fā)“分旁路開關(guān)1（旁路輸出變）令”；發(fā)“合旁路開關(guān)2（接入輸出變）令”。

（16）設(shè)定轉(zhuǎn)速給定，電流建立，機(jī)組升速，處于負(fù)載換相階段。

（17）當(dāng)f與ft（投同期裝置頻率）匹配時，發(fā)“允許同期投令”。

（18）SFC 接收同期裝置的增速令或減速令，到（21）。

（19）當(dāng)SFC 收到“并網(wǎng)開關(guān)合令”（同期向并網(wǎng)開關(guān)發(fā)“并網(wǎng)開關(guān)合令”同時也給SFC 發(fā)該信號）時，SFC 置轉(zhuǎn)速給定為0、閉鎖調(diào)節(jié)、閉鎖脈沖。

（20）檢測到電流為0 時，發(fā)“分輸出開關(guān)令”，確認(rèn)分開后，取消“SFC 已投入信號”。

（21）SFC 控制裝置發(fā)“旁路開關(guān)2（接入輸出變壓器）分令”，并確認(rèn)收到“旁路開關(guān)2 分信號”。

（22）SFC停止變壓器冷卻油泵、電抗器冷卻風(fēng)機(jī)、機(jī)橋和網(wǎng)橋的冷卻風(fēng)機(jī)等。

（23）輔機(jī)停止后回到（1）。

6.2 正常停機(jī)邏輯

（1）監(jiān)控系統(tǒng)向SFC 發(fā)“SFC 停止令”進(jìn)入正常停機(jī)邏輯。

（2）SFC 控制裝置發(fā)“輸入開關(guān)分令”，并確認(rèn)收到“輸入開關(guān)分信號”。

（3）檢測變壓器油溫，機(jī)橋和網(wǎng)橋的溫度，電抗器溫度回到定值范圍內(nèi)后，控制器發(fā)“輔助設(shè)備停止令”，來停止油泵、風(fēng)機(jī)等設(shè)備。

（4）檢測油流、風(fēng)壓均消失后，SFC 向監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送“輔助設(shè)備已停止信號”。

（5）回到（1）。

6.3 異?；蚬收贤C(jī)邏輯

當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生異常、故障或者當(dāng)SFC 裝置發(fā)生異常時，發(fā)“SFC 跳閘令”時，進(jìn)入本邏輯：

（1）SFC 發(fā)“輸入開關(guān)分令”，并通過“輸入開關(guān)分信號”來確認(rèn)。

（2）轉(zhuǎn)速給定置為0、閉鎖SFC 調(diào)節(jié)、閉鎖脈沖，同時發(fā)“SFC 故障信號（正常起機(jī)前，該信號需要人為復(fù)歸）”，并保持。

（3）SFC 發(fā)“輸出開關(guān)分令”，并通過“輸出開關(guān)分信號”來確認(rèn)。

（4）SFC 發(fā)“旁路開關(guān)1 分令、旁路開關(guān)2分令”，并通過旁路開關(guān)1 分信號、旁路開關(guān)2分信號來確認(rèn)。

（5）檢測變壓器油溫，機(jī)橋和網(wǎng)橋的溫度，電抗器溫度回到定值范圍內(nèi)后，系統(tǒng)發(fā)“輔助設(shè)備停止令”，來停止油泵、風(fēng)機(jī)等設(shè)備。

（6）檢測油流、風(fēng)壓均消失后，SFC 向監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送“輔助設(shè)備已停止信號”。

6.4 緊急停機(jī)邏輯

在正常起機(jī)過程中任何時刻，外部（監(jiān)控系統(tǒng)、保護(hù)設(shè)備或人為）有“跳SFC令”“緊急停機(jī)令”時，進(jìn)入SFC 緊急停機(jī)流程：

（1）轉(zhuǎn)速給定置為0、閉鎖SFC 調(diào)節(jié)、閉鎖脈沖。

（2）SFC 發(fā)“SFC 緊急停機(jī)”信號，并保持（正常起機(jī)前，該信號需要人為復(fù)歸）。

（3）SFC 檢測電流是否為0，同時發(fā)“輸入開關(guān)分令”，并通過網(wǎng)橋陽極電壓及“輸入開關(guān)分信號”進(jìn)行確認(rèn)。

（4）SFC 發(fā)“輸出開關(guān)分令”，并通過“輸出開關(guān)分信號”來確認(rèn)。

（5）SFC 發(fā)“輸出開關(guān)分令”，并通過“輸出開關(guān)分信號”來確認(rèn)。

（6）SFC 發(fā)“旁路開關(guān)1 分令、旁路開關(guān)2 分令”，并通過旁路開關(guān)1分信號、旁路開關(guān)2分信號來確認(rèn)。

（7）檢測變壓器油溫，機(jī)橋和網(wǎng)橋的溫度，電抗器溫度回到定值范圍內(nèi)后，系統(tǒng)發(fā)“輔助設(shè)備停止令”，來停止油泵、風(fēng)機(jī)等設(shè)備。

（8）檢測油流、風(fēng)壓均消失后，SFC 向監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送“輔助設(shè)備已停止信號”。

7 保護(hù)及限制

7.1 過電流保護(hù)

過電流保護(hù)包括基于 SFC 系統(tǒng)網(wǎng)橋、機(jī)橋CT 測量的定時限過電流保護(hù)和反時限過電流保護(hù)：

（1）網(wǎng)橋1 過電流保護(hù)（定、反時限）；

（2）網(wǎng)橋2 過電流保護(hù)（定、反時限）；

（3）機(jī)橋1 過電流保護(hù)（定、反時限）；

（4）機(jī)橋2 過電流保護(hù)（定、反時限）。

7.1.1 定時限過電流保護(hù)

定時限過電流保護(hù)主要考慮短時間內(nèi)回路電流不能比額定啟動電流大太多。設(shè)置兩段保護(hù)，一段經(jīng)延時報警、二段經(jīng)短暫延時跳閘。

7.1.2 反時限過電流保護(hù)

反時限過電流保護(hù)是一種過流過熱限制。必須對SFC 主回路的電流進(jìn)行限制，防止過流導(dǎo)致SFC 功率部分因過熱而損壞。回路發(fā)熱與回路電流平方和該電流持續(xù)時間的乘積成正比關(guān)系，即回路電流及其允許運(yùn)行時間成反時限曲線，如圖6所示。

圖6中縱坐標(biāo)為過電流倍數(shù)，橫坐標(biāo)為允許運(yùn)行時間（s），電流越小，允許運(yùn)行時間越長。圖中曲線的解析式見式（2）。

圖6 電流反時限曲線Fig. 6 Current inverse time curve

SFC 功率部分熱量的累積需要一定的時間，同樣，熱量的散發(fā)（冷卻）也需要一定的時間。SFC回路過電流過熱啟動后，SFC 控制單元開始計算熱積累量（計時），當(dāng)熱積累量大于設(shè)定值（大于設(shè)定時間）時，反時限過電流保護(hù)動作，跳SFC系統(tǒng)開關(guān)。當(dāng)SFC 回路過電流過熱啟動后，SFC控制單元開始計算熱積累量（計時），在未達(dá)到設(shè)定值時，電流值小于過電流啟動值時，反時限過電流保護(hù)退出。SFC 控制器的電流反時限考慮熱積累及發(fā)熱部分的散熱過程，以有效防止SFC功率回路過熱。

7.2 電流變化率保護(hù)

電流變化率包括基于 SFC 系統(tǒng)網(wǎng)橋、機(jī)橋CT 測量的電流變化率保護(hù)：

（1）網(wǎng)橋1di/dt保護(hù)；

（2）網(wǎng)橋2di/dt保護(hù)；

（3）機(jī)橋1di/dt保護(hù)；

（4）機(jī)橋2di/dt保護(hù)。

按照式（3）計算出某相電流i的變化率，T為采樣間隔：

當(dāng)di/dt＞定值時，di/dt 保護(hù)動作，跳SFC 系統(tǒng)開關(guān)。

7.3 網(wǎng)橋電壓保護(hù)

7.3.1 網(wǎng)橋陽極低電壓保護(hù)

當(dāng)網(wǎng)橋輸入電壓低于 0.85 倍額定值時，瞬時動作于將變流橋電流降為零；電壓低于0.85 倍后，在1s 內(nèi)又恢復(fù)到大于0.85 倍，則重新開始啟動；電壓低于0.85倍后，持續(xù)時間大于1s，SFC系統(tǒng)跳閘。

7.3.2 網(wǎng)橋陽極過電壓保護(hù)子模塊

當(dāng)網(wǎng)橋輸入電壓高于1.1 倍額定值時，瞬時動作于將變流橋電流降為零；電壓高于1.1 倍后，在1s 內(nèi)又小于1.1，則重新開始啟動；電壓高于1.1 倍后，持續(xù)時間大于1s，SFC 系統(tǒng)跳閘。

7.4 機(jī)組磁通保護(hù)

包括機(jī)組過磁通保護(hù)和機(jī)組低磁通保護(hù)。在機(jī)組正常啟動過程中，機(jī)組頻率（轉(zhuǎn)速）和機(jī)端電壓滿足一定的關(guān)系，若額定機(jī)端電壓作為電壓基準(zhǔn)值、工頻50Hz作為頻率基準(zhǔn)，見式（4）：

當(dāng)1.2≥V*/f*≥1.1 時，發(fā)過磁通告警信號。

當(dāng)V*/f*＞1.2 時，過磁通保護(hù)動作，SFC系統(tǒng)跳閘。

當(dāng)V*/f*＜0.9，發(fā)低磁通告警信號。

7.5 機(jī)組過速保護(hù)

當(dāng)n＞設(shè)定值時，過速保護(hù)動作，調(diào)節(jié)器發(fā)SFC跳閘令，進(jìn)入“異常或故障停機(jī)邏輯”。

8 TV斷線監(jiān)視

由于 SFC系統(tǒng)一般不設(shè)置單獨(dú)的可控硅觸發(fā)同步電壓回路，而是直接取網(wǎng)橋、機(jī)橋各自的TV電壓作為測量計算信號及提供網(wǎng)橋、機(jī)橋的同步信號，TV信號的穩(wěn)定可靠直接影響SFC 系統(tǒng)運(yùn)行的安全性及可靠性。

PCS-9575 靜止變頻控制單元對TV 斷線判斷方法采用三種方法：雙TV 比較法、負(fù)序比較法和冗余判別法，保證各種TV 斷線均能被正確而迅速地檢測。一旦檢測出TV 斷線，則控制器發(fā)出SFC系統(tǒng)跳閘命令，同時輸出逆變角并閉鎖脈沖。雙TV 比較方法是常規(guī)TV斷線判斷方法，該方法用于機(jī)側(cè)的兩組TV短線，即同時測量兩個TV 的輸出值，正常情況下，兩個輸出值基本相同，一旦兩個輸出值差別較大，則判斷輸出低的TV斷線。負(fù)序比較法主要針對單TV或雙TV 同時斷線而設(shè)計。冗余判別法針對TV 全部斷線（TV 高壓熔絲未投）而設(shè)計，SFC 系統(tǒng)正常運(yùn)行時，電機(jī)啟動電流、機(jī)端電壓是相互關(guān)聯(lián)的，如果勵磁電流比較大，但定子電壓卻沒有測量值，可以判斷為TV 信號丟失。

9 與當(dāng)前國外同類產(chǎn)品的綜合比較

目前我國已建和在建的抽水蓄能電站SFC系統(tǒng)幾乎全部為國外產(chǎn)品。一是進(jìn)口SFC系統(tǒng)總體制造工藝水平比較高，技術(shù)成熟，但仍存在一些嚴(yán)重缺憾或隱患，缺憾主要表現(xiàn)在進(jìn)口勵磁系統(tǒng)總體設(shè)備價格昂貴，備品備件更貴而且供應(yīng)不及時。隱患主要表現(xiàn)為技術(shù)服務(wù)方面，國外公司在國內(nèi)設(shè)立的分公司或運(yùn)營機(jī)構(gòu)配備的技術(shù)服務(wù)人員少且技術(shù)力量薄弱，掌握不了產(chǎn)品的關(guān)鍵技術(shù)，設(shè)備投產(chǎn)前稍大一些的設(shè)計變更、投產(chǎn)后稍大一點(diǎn)的故障處理或因提高站穩(wěn)定管理的水平而要求的技術(shù)升級一般都難以解決，只能請國外資深工程師援救，服務(wù)不及時；二是技術(shù)封鎖，內(nèi)部功能不能透明化以及沒有漢化的界面，給設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)帶來不小的隱患。

10 國產(chǎn)首套大容量抽水蓄能機(jī)組靜止啟動變頻器（SFC）成功投產(chǎn)的意義

安徽響水澗抽水蓄能電站第二套SFC系統(tǒng)是我國自主開發(fā)研制具有完全知識產(chǎn)權(quán)的可用于300MW及以上大型抽水蓄能機(jī)組拖動。使我國在抽水蓄能機(jī)組靜止變頻啟動系統(tǒng)的設(shè)計、開發(fā)和應(yīng)用等方面達(dá)到國際同期先進(jìn)水平，從而打破國外公司的技術(shù)壟斷，促進(jìn)相關(guān)行業(yè)的科技進(jìn)步；推進(jìn)我國大型抽水蓄能電站裝備制造業(yè)國產(chǎn)化進(jìn)程，促進(jìn)我國抽水蓄能電站裝備制造體系的完整性；而且通過有效競爭，可以降低抽水蓄能電站的投資成本和運(yùn)行維護(hù)成本，節(jié)約外匯；同時可以提高抽水蓄能機(jī)組的利用率，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性，保障電網(wǎng)安全，為國內(nèi)抽水蓄能電站的快速發(fā)展提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐和服務(wù)保障。

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The Working Principle and Significance of the First Domestic Frequenency Converter for Pumped Storage Unit of Hundreds of Megawatts

GAO Sujie1，ZHANG Leilei2，SHI Xiangjian3，WEI Li2
（1.State Grid Xinyuan Company LTD.，Xicheng 100761，China ；2.Anhui Xiangshuijian Pumped Storage Co.，Ltd.， State Grid Xinyuan Company，Wuhu 241083，China；3.Nanjing NARIRELAYS Electric Co.，Ltd.，Nanjing 211102，China）

This paper first introduces the composition and basic working principle of the static starting frequency changer （SFC）of the first domestic frequenency converter for pumped storage unit of hundreds of megawatts，and then focuses on the system rotor position detection mode and principle，trigger control mode，program control logic and protection and restriction function configuration And the principle of in-depth analysis，at the same time with foreign similar products were compared，reflecting the significance of the localization of SFC.

the domestic SFC；double closed loop control；rotor position detection；program logic

TV743

A

570.30

10.3969/j.issn.2096-093X.2017.02.006

“百兆瓦級抽水蓄能機(jī)組靜止起動變頻器（SFC）關(guān)鍵技術(shù)及工程應(yīng)用”獲得2016年度水力發(fā)電科學(xué)技術(shù)獎一等獎。

“One hundred megawatt pumped storage unit static frequency starting device （SFC）key technology and engineering application” won the first prize of “Hydropower Science and Technology Award” in 2016.

2016-10-21

2017-03-11

高蘇杰（1961—），男，甘肅蘭州人，中共黨員，碩士學(xué)位，高級工程師，國網(wǎng)新源控股有限公司副總經(jīng)理。主要研究方向：抽水蓄能技術(shù)。

張雷雷（1983—），男，江蘇響水人，運(yùn)維值守長，助理工程師，工學(xué)學(xué)士，主要研究方向：靜止啟動變頻器（SFC）。E-mail：xingmuyan@163.com

石祥建（1980—），男，江蘇徐州人，南京南瑞繼保電氣有限公司，高級工程師，碩士學(xué)位，主要研究方向：電力電子及其工程應(yīng)用。E-mail：shixj@nari-relays.com

魏 李（1982—），男，安徽樅陽人，運(yùn)檢部電氣專工，助理工程師，大學(xué)本科，主要研究方向：抽水蓄能電站機(jī)電設(shè)備運(yùn)行。Email：weili_wh@163.com