摘要：一臺1336 PlusII變頻器加一個(gè)同步切換控制器實(shí)現(xiàn)對一個(gè)泵站三臺水泵的控制，保證切換擾動電流<1.8 INP。 關(guān)鍵詞：群控電機(jī) 變頻控制 同步切換 西泌河提水工程，是貴州省晴隆縣的重要供水工程。水源取自于貴州南盤江支流的西泌河，從而叫西泌河工程。該工程提水總揚(yáng)程為887米，分五級泵站提水。每級泵站安裝有三臺75KW提水泵。五級泵站均分布于山壑之間，為實(shí)現(xiàn)五級泵站無人值守，每個(gè)泵站配置MicroLogix 1500可編程控制器對全站實(shí)行控制，選用一臺羅克韋爾自動化A-B 1336 Plus II變頻器加同步切換控制器對三臺提水泵進(jìn)行起/停和調(diào)速，實(shí)現(xiàn)各級泵站的水位調(diào)節(jié)，保證水廠的連續(xù)生產(chǎn)。水廠設(shè)有系統(tǒng)中心控制室對整個(gè)提水系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。系統(tǒng)通信采用無線數(shù)傳方式。工程系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1。 除一級泵站外，每一級泵站均建有一個(gè)儲水池作兩級泵站之間的緩沖作用。 根據(jù)實(shí)際的地理環(huán)境和系統(tǒng)通信的要求， 5#站作為系統(tǒng)通信的樞紐站（中轉(zhuǎn)站），它除完成本站的控制外，要將其他四級泵站的數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)傳送到水廠中心控制室。 1. 泵站控制結(jié)構(gòu) 為可靠運(yùn)行與節(jié)約投資泵站采用一臺變頻器對三臺水泵的控制模式。其控制系統(tǒng)方案如圖2。 變頻器型號為1336F-B100-AA-EN-L4-HAS2。三臺水泵的電機(jī)（D1、D2、D3）只能用變頻器啟動。通過開關(guān)K1、K3、K5分別選擇控制水泵D1、D2、D3。當(dāng)K1合上時(shí)，變頻器啟動1#水泵，開關(guān)K3合上時(shí)，變頻器啟動2#水泵，開關(guān)K5合上時(shí)，變頻器啟動3#水泵。 D1、D2、D3的另一路電源由電網(wǎng)供給。電網(wǎng)直接供電的運(yùn)行方式由開關(guān)K2、K4、K6分別控制。變頻器接受PLC的控制啟動與仃機(jī)命令。 PLC對水泵啟動/仃機(jī)的規(guī)則是： 任何水泵只能變頻啟動而不能直接啟動。 不能同時(shí)啟動二臺水泵； 變頻運(yùn)行正常時(shí)水泵才允許切換為電網(wǎng)直接供電。 按自動控制的要求順序啟動/仃止水泵。 為保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全，除工藝要求的安全聯(lián)鎖外，操作上設(shè)置有下列電氣縱橫聯(lián)鎖： K1與K2，K3與K4，K5與K6均不能同時(shí)合閘叫縱向聯(lián)鎖； K1、K3、K5不能同時(shí)有二個(gè)開關(guān)合閘叫橫向聯(lián)鎖。 K2、K4與K6不設(shè)就地合閘。 D1、D2、D3只有仃機(jī)與無故障狀態(tài)下才可能啟動操作； 1. 可編程控制器 可編程控制器（PLC）采用RockWell 自動化的MicroLogix 1500 系列控制器。它的主要功能是： a） 采集泵站的生產(chǎn)與環(huán)境安全的全部數(shù)字、模擬信號； b） 根據(jù)本站的儲水池水位控制水泵的啟仃； c） 設(shè)置下列聯(lián)鎖： D1、D2、D3只有仃機(jī)與無故障狀態(tài)下才可能啟動操作； 變頻器只能啟動D1、D2、D3中的一臺無故障電機(jī)； 切換操作只能在變頻器運(yùn)行正常時(shí)才能有效。 切換對象只能是變頻器正常運(yùn)行的對應(yīng)電機(jī)。 d） 與中心控制站通信。將全部數(shù)據(jù)傳送到中心控制主站，接受中心控制主站的控制指令進(jìn)行泵站的控制。 e） 泵站設(shè)備與環(huán)境的安全報(bào)警。 泵站變頻器的運(yùn)行控制方式是，變頻器正常啟動一臺水泵。當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷需要增加運(yùn)行水泵時(shí)，或系統(tǒng)運(yùn)行方式需要進(jìn)行第二臺水泵運(yùn)行時(shí)，或泵站繼續(xù)提水而需要將當(dāng)前變頻器退出運(yùn)行時(shí)，將當(dāng)前變頻器運(yùn)行的水泵升頻到電網(wǎng)頻率下運(yùn)行，然后，命令同步切換控制器進(jìn)行工頻切換，同步切換控制器接到命令后，自動捕捉變頻器輸出電壓與電網(wǎng)電壓的同步點(diǎn)后將水泵切換至電網(wǎng)直接供電。變頻器可再啟動第二臺水泵運(yùn)行。 2. 同步切換控制器 變頻器是按控制輸出頻率自動進(jìn)行PI調(diào)節(jié)的，如果變頻器輸出控制到電網(wǎng)的頻率下運(yùn)行或設(shè)置電機(jī)頻率參數(shù)情況下固定頻率運(yùn)行方式時(shí)，在變頻器的調(diào)節(jié)功能下，變頻器的輸出是以電網(wǎng)電壓為基準(zhǔn)，不斷的進(jìn)行輸出頻率調(diào)節(jié)，使變頻器輸出電壓與電網(wǎng)電壓之相位差Δψ呈圖3中的不定周期運(yùn)行曲線。 貴陽兆瑞自動化系統(tǒng)有限公司研制的同步切換控制器（GWR-SY）是自動捕捉電網(wǎng)電壓與變頻器輸出電壓的同步點(diǎn)的變頻器運(yùn)行切換裝置。 同步切換控制器（GWR-SY）具有下列功能： a） 實(shí)時(shí)指示出電網(wǎng)與變頻器輸出電壓的相位差。 b） 接到切換控制的命令后，自動捕捉變頻器輸出電壓與電網(wǎng)電壓的相位，達(dá)到同步時(shí)發(fā)出切換命令。 c） 可設(shè)置切換時(shí)間。切換時(shí)間T指電機(jī)由變頻器運(yùn)行切換為電網(wǎng)直接供電的時(shí)間。切換時(shí)間由切換開關(guān)的斷開時(shí)間Toff和切換開關(guān)的合閘時(shí)間Ton總和。切換時(shí)間設(shè)置可保證切換擾動電流最小。 d） 系統(tǒng)切換輸入命令為一個(gè)外接的繼電器常開觸點(diǎn)輸入，切換輸出為一繼電器常開觸點(diǎn)輸出。所以切換點(diǎn)數(shù)不受限止。系統(tǒng)配備靈活。 e） 切換最大擾動電流為1.8 INP。 1.切換控制應(yīng)用特點(diǎn) 采用一臺變頻器對群控電機(jī)的控制具有以下的優(yōu)點(diǎn)： A.充分發(fā)揮變頻器的優(yōu)越性 一個(gè)泵站的水泵配置總是遵循（N+1）原則確定的，即N臺機(jī)器能滿足最大負(fù)荷的需要，多一臺作為備用。所以，一個(gè)泵站，總裝置總是大于一的，或說它是一個(gè)并聯(lián)電機(jī)群的工作站。 變頻器節(jié)能特性主要體現(xiàn)在輕負(fù)荷及波動負(fù)荷的運(yùn)行狀態(tài)。一個(gè)并聯(lián)電機(jī)群中多臺電動機(jī)并聯(lián)運(yùn)行，一般是由一臺或幾臺電動機(jī)擔(dān)負(fù)系統(tǒng)基本負(fù)荷（基荷設(shè)備），因?yàn)樗鼈冐?fù)荷穩(wěn)定，電動機(jī)可由電網(wǎng)直接供電運(yùn)行。另外一臺（或多臺）電動機(jī)由變頻器控制運(yùn)行，擔(dān)負(fù)系統(tǒng)調(diào)節(jié)負(fù)荷 ，從而充分發(fā)揮了變頻器的經(jīng)濟(jì)性特點(diǎn)，節(jié)約了能源。 B. 減少建設(shè)投資 降低了總裝置的成本。不必要每一臺電機(jī)配備一臺變頻器，電源裝置只要一臺變頻器，其它每一臺只要多配置一個(gè)負(fù)荷開關(guān)，完全達(dá)到變頻啟動和變頻調(diào)節(jié)的功能，提高了整個(gè)泵站的運(yùn)行水平。 節(jié)約了電氣設(shè)備的投資：異步電動機(jī)（下稱電動機(jī)）的直接啟動，啟動電流大，一般達(dá)到額定電流的6-7倍。因此，電氣設(shè)備配置必須要躲過啟動電流值。而變頻器啟動電流不超過額定電流值。從而全部電氣設(shè)備（包括：配電變壓器、專用供電線路、開關(guān)及其配電設(shè)備等）的總?cè)萘烤梢灶~定容量來選擇。較大的節(jié)約了設(shè)備投資。減少鐵耗節(jié)約了能源。 系統(tǒng)設(shè)備減少到最少，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，投資少，可靠性高。所以是最合理、最經(jīng)濟(jì)的方案。 異步電動機(jī)（下稱電動機(jī)）的直接啟動，對供電系統(tǒng)的沖擊大。增加機(jī)械磨損，縮短機(jī)械壽命。用變頻器進(jìn)行電動機(jī)的啟動，能達(dá)到平滑啟動，減少電動機(jī)啟動電流對系統(tǒng)的沖擊，延長機(jī)械壽命。 本工程一個(gè)泵站的變壓器容量為三臺電機(jī)額定容量的總和。它不能承受單臺水泵的直接啟動，但它可以二臺電機(jī)的變頻起動和工頻切換下正常運(yùn)行。 C.變頻器斷續(xù)運(yùn)行，可延長變頻器的壽命。在定負(fù)荷情況下，隨時(shí)可切換至工頻運(yùn)行，節(jié)省變頻器運(yùn)行小時(shí)數(shù)。延長變頻器的運(yùn)行壽命。 2.應(yīng)用小結(jié) A. 本工程實(shí)現(xiàn)了1336 Plus II變頻器和GWR-SY同步切換控制器之間的完美配合，在較小容量的電氣設(shè)備條件下，保證了提水泵站的二臺（或三臺）泵同時(shí)運(yùn)行； B. 同步切換控制器經(jīng)半年多的運(yùn)行與實(shí)踐表明，由GWR-SY進(jìn)行切換時(shí)間的整定后，切換最大電流為切換時(shí)運(yùn)行電流的1.8倍，大多數(shù)的情況下為1.2倍，在使用中得到了用戶的好評； C. 實(shí)現(xiàn)了一次不仃止供水的變頻器故障檢修。2005年5月16日，用戶報(bào)告：出現(xiàn)一臺變頻器故障，但隔二、三小時(shí)后同樣可以啟動泵運(yùn)行。現(xiàn)場采用變頻器啟動正常后，切換為工頻運(yùn)行保證了供水；然后做好安全措施，在不仃泵的情況下更換了具有故障的變頻器主控制板，做到了不仃水的故障處理。 作者：林德操——-男1939年11月生，1964年畢業(yè)于貴州工學(xué)院，高級工程師。1965年至1985年從事電廠熱工自動化工作，歷任車間副主任、生產(chǎn)技術(shù)科科長；1983年負(fù)責(zé)微機(jī)對火電廠鍋爐的自動控制項(xiàng)目獲貴州省科技進(jìn)步二等獎；1985年到貴州電力設(shè)計(jì)院，擔(dān)任計(jì)算機(jī)室主任，從事電力設(shè)計(jì)的CAD技術(shù)應(yīng)用。1999年退休，到貴陽兆瑞自動化系統(tǒng)有限公司從事自動化控制技術(shù)工作。 李 克——-男，1963年12生，1984年畢業(yè)于西北工業(yè)大學(xué)航空宇航制造工程專業(yè)，高級工程師。長期從事計(jì)算機(jī)和工業(yè)自動化控制技術(shù)工作。