励磁系统开关柜培训资料Word格式.docx

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4

开机升压方式

定电压起励

程控软起励

零起升压起励

5

限制功能

最大励磁电流限制

励磁过流过热限制

无功过励限制

滞相定子过电流限制

过励限制

最小励磁电流限制

无功欠励限制

进相定子过电流限制

欠励限制

V/F限制

过磁通限制

6

保护功能

PT断线保护（专利）

空载过电压保护

过励保护

欠励保护

V/F保护

低周波保护

7

故障检测

同步信号故障检测

PT信号断线检测

电源故障检测

脉冲丢失检测

脉冲计数检测

8

告警检测

同步信号相位不对称

同步信号测频错误

定子电压信号相位不对称

定子电压信号测频错误

9

容错功能

模拟量测量容错：

定子电压测量容错

定子电流测量容错

励磁电流测量容错

有功功率测量容错

无功功率测量容错

开关量输入容错：

励磁启停信号输入容错

励磁增减信号输入容错

出口开关信号输入容错

发电机工况容错

10

辅助功能

辅助分析系统

故障定位系统

超前预警系统

试验或故障自动录波

事件顺序记录

11

人机接口

液晶显示加键盘人机接口

后台工控机人机接口

12

对外通讯接口

以太网接口

485/232接口

GPS对时接口

现场总线接口

规约可适应现场设备的要求

第二节RCS-9410型数字励磁调节装置功能配置

1.重要的功能配置简介

1.1基本的调节和控制功能

调节规律：

PID+PSS；

运行控制方式：

恒机端电压闭环方式、恒转子电流闭环方式、恒无功功率运行；

投励升压方式：

手动零起升压、自动软起励升压、自动初值起励升压；

另外，还配置了调差功能。

调节规律PID+PSS传递函数框图如下图所示

1.2辅助的限制和保护功能

装置配置了限制和保护功能，保证运行中机组的安全，保证机组与系统之间的运行稳定性。

主要有：

•负载最小励磁电流瞬时限制

•无功功率欠励瞬时限制

•进相定子过电流瞬时限制

•负载最大励磁电流瞬时限制

•场磁过电流反时限制

•滞相定子过流过热限制

•无功功率过励延时瞬时限制

•伏赫兹（V/F）限制

•空载最大励磁电流限制

•励磁功率柜过电流限制及保护

•空载过电压限制及保护

•TV断线限制及保护

•低励磁保护

•过励磁保护

•伏赫兹（V/F）过磁通保护

•转子过热限制及保护

1.3自检自诊断

为了保证励磁系统的运行可靠性，励磁调节装置不间断地检测自身各重要环节的状况，对异常或发生错误的环节进行及时的容错处理，对冗余的系统，闭锁发生异常或错误的通道。

具体的自检和自诊断内容有：

•电源电压过低、过高、或消失的检测

•TV断线的检测

•可控硅同步电压相序及发电机机端电压相序的检测

•交流采样检测

•可控硅触发脉冲序号及数量的检测

•控制角度的检测

•双机通讯故障的检测

•硬件和软件看门狗（WatchDog）检测

1.4容错控制

根据调节装置自检的结果，对各种信息进行分析，取得正确的信息维持励磁系统的正常运行。

具体有：

•机端电压测量容错

•定子电流测量容错

•转子电流测量容错

•发电机频率测量容错

•有功功率及无功功率测量容错

•投励令及逆变令容错

•增、减磁信号容错

•主断路器信号容错

1.5录波和记忆功能

调节装置配置了录波功能，每组波形记录所有模拟量和所有的开关量20秒内的数值及变位信息，装置内存可最大储存多达8组的波形,停电不丢失，且记录波形实时上送给后台储存，永不丢失。

录波保存有3种形式，分别是：

•故障或异常自动保存：

由故障信号和异常信号自动保存，记录在故障或异常发生前5秒和后15秒的波形和异常状态，完全保护故障现场，有利于故障的分析和事故的追忆；

•手动保存：

由人为操作，记录及显示任何一段20秒时间内的数据；

•试验自动保存：

由阶跃实验、发电机甩负荷试验自动保存，记录试验过程的机组参数数据；

•操作信号记忆：

自动记录输入命令及输出信号信息，自动记录128路信号，1024组操作信息，包括操作方向及操作时间。

2、技术参数

2.1额定电气参数

（1）电源参数

•交、直流并联供电。

交流输入220V±

15%，直流输入220V±

20%，或110V±

20%

•稳压电源：

A套和B套的电源各自独立。

每套电源配置如下：

􀂾

1路CPU工作电源：

+5V，+15V，-15V

1路开出继电器电源：

+24V

1路光耦输入电源：

1路脉冲电源：

（2）模拟量输入参数（20通道）

•机端电压Ug3相交流，线电压额定值100V

•系统电压Usys单相交流，线电压额定值100V

•同步电压Usyn3相交流，线电压额定值100V

•定子电流Ig3相交流，输入范围：

0～5A

•励磁电流If3相方波，输入范围：

0～5A（交流侧，由励磁变压器低压侧的电流互感器来）

•励磁电压Uf直流，0～5V或4～20mA

•白噪声信号0～5V

（3）数模转换器输出

•模拟通道：

4路12位D/A转换，可编程定义输出信号

•输出参数范围：

4～20mA

（4）开关量输入输出容量

•24路光电隔离输入，输入回路电源24V由调节器提供；

•8路继电器输出，信号输出为干节点，节点容量1A/DC220V；

（5）输出参数

•输出脉冲：

可供三相全控整流桥用的六相双脉冲

•触发功率：

每相脉冲可驱动10组脉冲变压器。

2.2主要技术指标

•可控硅控制角α分辨率：

最高可达40MHz，即0.00045度/码

•A/D转换量分辨率：

14位采样，分辨率为：

2-14标幺/每码；

•采样方式：

直接交流采样，20路同步采样，每周期采样36点；

•控制计算调节速度：

20毫秒（典型）；

•调压范围：

5%～130%；

•调压精度：

<

0.1%；

•移相范围：

0-180度，上下限值可程序设置；

•调差：

由软件设置无功调差率，正负及大小任选，级差为±

•频率特性：

发电机频率每变化1%，发电机端电压变化不大于额定值的±

•调节速度：

可整定，满足不大于1%每秒，不小于0.3%每秒；

•电压响应时间：

上升<

0.08S，下降<

0.15S；

•频率响应范围：

5～500Hz；

•故障和试验自动记录波形性能参数：

步长：

20ms（典型）

录波模拟量通道数：

模拟量（23路）

录波开关量通道数：

全部开入、开出、限制、故障和告警信号（128路）

事故前记录时间：

5s

事故后记录时间：

15s

3、装置基本原理

励磁调节装置的主要任务是维持发电机机端电压水平稳定，从而维持机组的一定的负荷水平，同时对发电机定子及转子侧各电气量的负荷进行限制和保护处理，励磁调节装置还要对自己进行不断的自检和自诊断，发现异常和故障，及时报警并切换到备用通道。

励磁调节装置完成的主要工作如下：

3.1模拟量采集

采集发电机机端交流电压Uga、Ugb、Ugc，定子交流电流Iga、Igb、Igc，励磁电流Ifa、Ifb、Ifc，转子电压Ufd等模拟量，计算出发电机定子电压、发电机定子电流、发电机有功功率、发电机无功功率、发电机功率因数、发电机励磁电流、发电机转子电压。

具体如下：

调节器通过模拟信号板将高压（100V）、大电流（5A）信号进行隔离并转换为±

10V电压信号，然后传输到主CPU板上的A/D转换器，将模拟信号转换为数字信号。

一个周波内（20ms）采样36个点，计算出机端电压基波的幅值及频率、有功、无功，及转子电流。

3.2闭环调节

励磁调节装置工作的目标是保证被调节量实时跟踪对应的参考量，也就是说，通过闭环控制使被调节量测量值随其参考值增大而增大，随其参考值减小而减小，从而达到调节发电机工况的目的。

闭环调节的基本规律为PID调节规律。

程序的计算模块根据控制调节方式，对被调测量值与其参考值的差值进行PID计算，得到所需要的触发角度，最终控制励磁系统的输出。

3.3脉冲输出

闭环调节模块计算得到的触发角度，经相控脉冲形成环节、产生所要求触发角度的相控脉冲，由功率放大环节放大后输出至整流桥。

3.4限制和保护

调节装置将采样及计算所得到的机组参数模拟量测量值，与调节装置预先整定的限制保护值相比较，分析发电机组的实时工况，判断发电机的工作区域，对过负荷和欠负荷工况进行限制，防止发电机进入不安全或不稳定区域，从而保护机组的安全可靠运行。

3.5逻辑判断

在正常运行时，励磁调节装置不断地根据现场输入的操作命令和状态信号进行逻辑组合，辨识励磁系统的工作状态或识别现场的控制需求，并自动做出相应的处理：

•是否进入励磁运行；

•是否进行逆变灭磁；

•是否进行增磁或减磁；

•是空载还是负载状态；

•是否进行系统电压跟踪；

•是否切换闭环控制方式；

•是否投入PSS附加控制；

3.6参考值设定

正常运行时，励磁调节装置不断地检测增减控制命令，并按照增减的控制命令持续时间、励磁闭环控制方式、发电机工况和预置的增减速度等要求，修改被调节量的参考值，从而实现被调节量的增加或减小。

3.7双机通讯

从通道自动跟踪主通道的被调节量的参考值和输出的控制值。

正常运行中，一个自动通道为主通道运行，另外自动通道为从通道运行，为保证通道间切换时无扰动，从通道通过双机通讯，交换控制信息，自动跟踪主通道的工况。

基本原理为：

主通道将本通道的被调节量的参考值和输出的控制值由通讯口发出，从通道接收双机通讯来的参考值和输出控制值，再通过容错处理，作为从通道的控制信息。

通过双机通讯，从通道不间断的跟踪主通道的运行工况和控制信息，实现在任何方式下进行主从通道切换，发电机工况均无波动。

3.8自检和自诊断

励磁调节装置在运行中，不间断地对装置硬件和软件进行自检和自诊断，及时的发现故障或异常，并做出容错处理，发出告警信息及切换至完好的从通道运行。

具体来讲，调节装置对电源、硬件、软件、信号进行检测，自动对异常或故障进行判断和处理，防止因励磁系统异常导致发电机事故的发生。

3.9人机对话

励磁调节装置设置了中文人机界面实现人机信息交换，该人机对话界面提供数据读取、励磁定值修改、试验操作、录波自动或手动保存等功能。

通过这样的人机界面，可以获取调节装置所有的模拟量数据信息，获取所有的开关量信息，获取调节装置当前的自检和自诊断结果信息，也可读取和修改调节装置的所有的限制和保护定值。

3.10对外通讯

励磁调节装置对外通讯接口包括以太网和RS232/RS485，并适用多种通讯协议。

4、功能配置

4.1励磁控制闭环方式

励磁控制闭环方式决定励磁调节装置调节的电气量，即励磁调节装置根据该电气量的变化，按照一定规律进行计算，得到所需的触发角度，从而使得该电气量与参考值的