HWJT09C励磁控制装置使用说明自厂家要点Word下载.docx
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2.1主要特点8
2.2、适用范围11
2.3、基本功能11
2.4、技术数据12
2.5、主要技术指标12
2.6、使用条件13
第三部分励磁控制装置原理15
3.1、励磁控制装置组成15
3.1.1.可控硅功率系统15
3.1.2.IGBT功率系统15
3.1.3.灭磁系统15
3.2、励磁系统控制部分说明16
3.2.1、AVR硬件系统介绍18
3.2.1.1输入22
3.2.1.2输出23
3.2.2、控制电源24
3.2.3、软件系统介绍25
3.2.4、励磁监控单元31
3.3、功率部分组成42
3.3.1、可控硅功率单元42
3.3.2、IGBT功率系统44
3.4、灭磁及过电压保护装置46
3.4.1、灭磁及过电压保护系统组成46
3.4.2、灭磁及转子过电压保护装置的工作原理46
3.4.3、灭磁及转子过电压保护装置的技术规范及常用整定计算方法50
3.4.4、高能氧化锌压敏电阻介绍52
3.5、独立励磁电流调节通道（可选配）53
3.6、PLC操作控制系统（可选配）54
第四部分控制装置使用及操作说明55
4.1、系统介绍55
调节器及功放电源55
4.2、调节器面板说明55
4.3、人机界面使用操作说明57
第五部分出厂实验及现场调试58
5.1、出厂实验58
5.1.1、显示状态检查及校准59
5.1.2、信号及开关量检查60
5.1.3、触发脉冲测量60
5.1.4.小负载波形观测60
5.1.5、大电流实验61
5.1.6、抗干扰试验61
5.2、现场调试61
5.2.1、现场接线检查61
5.2.2、调节器静态试验62
5.2.3、调节器动态试验65
5.2.4、试验记录70
第六部分装置的基本操作方法及维护71
6.1、基本操作71
6.1.1、安全要求和基本规定71
安全规章71
6.1.2、励磁装置的投入和退出74
6.1.3、控制单元的操作74
6.2、异常处理75
6.2.1、一般性异常75
6.2.2、励磁装置故障和异常76
6.3、操作注意事项78
6.3.1、运行人员注意事项79
6.3.2、检修人员注意事项79
6.4、基本维护79
第七部分设备结构81
第八部分订货指南83
8.1、环境要求83
8.2、订货须知83
第一部分概述
HWJT-09C微机励磁调节装置是武汉洪山电工科技有限公司于2007年开发研制的最新一代微机励磁调节控制装置，该控制装置具有如下特点：
Ø
DSP控制芯片（前台）+人机界面（HMI）+PLC（选项）混合结构
AVR采用DSP控制芯片，智能化人机界面（HMI）混合运用的结构；
保证了良好抗干扰性能，扩展了励磁调节控制系统的功能。
主要特点：
●系统具有最小布线，高可靠性；
●适应能力较强，能适应高温、高湿、腐蚀、振动冲击、灰尘等恶劣环境；
●有很强的电磁兼容性，有高抗干扰能力及共模抑制能力。
双通道DSP处理器构成的励磁调节控制器互为热备用
控制系统在系统冗余方面可选择双通道互为备用，分冷备用及热备用两种方式。
所谓冷备用，是指在正常运行方式下，系统中只有一个通道在输出，另一通道跟踪主通道运行；
通常也称该方式为主/备冗余方式。
该方式的关键技术在切换方面，切换过程需可靠，同时备用通道需长期跟踪工作通道的运行，独立于双通道的判断及切换电路是该方式的不足之处，往往易造成切换问题，即从主通道切换至备用通道常常切换不过来。
热备用方式——双通道并联运行方式。
该方式的最大特点是：
在正常运行的方式下，双通道同时输出。
HWJT-09C微机励磁调节装置双通道为热备用方式——双通道并联运行方式。
出现某通道故障，控制系统通过其自身的软、硬件诊断系统（WATCHDOG）及相互通讯，自动地将故障通道退出。
该方式的优点在于从根本上避免了主/备方式下的切换及判断所带来的一系列问题，系统的可靠性要高。
运行方式也可采用主从备用方式。
励磁监控单元
励磁监控单元以人机界面为主要部件，人机界面为工业控制中非常成熟的人机交互平台。
人机界面通常可以随意选择液晶显示器的大小和显示器的色彩等，并配以触摸屏结构，为工业领域的通用配件。
人机界面通过RS232C/RS485串行通讯口与励磁调节器单元相联，从而实现对励磁系统各组成部分的集中控制和管理。
励磁系统监控单元可显示发电机定子电压、定子电流、有功功率、无功功率、励磁电流（电压）、脉冲角度、发电机频率，调节器的故障、异常、发电机空载（并网）、各个开关分合状态等等。
数据传输：
通过串行总线（RS232C、RS422、RS485）、现场总线（ProfiBus、CAN）、MODBUS等方式上传到电厂计算机监控系统，也可以接收监控系统控制数据。
独立励磁电流调节通道（选项）
硬件、软件完全独立的励磁电流调节通道，以单片机为控制核心，通过励磁电流（电压）闭环PID（PI）调节，以实现发电机恒励磁电流（电压）工作方式。
可编程逻辑控制单元替代常规逻辑控制接线（选项）
HWJT-09C励磁调节系统可以采用PLC（可编程控制器）替代传统的继电器逻辑操作控制回路。
根据不同励磁系统所需要的操作回路的不同，选取不同容量（接点数量或点数）的PLC。
PLC不仅实现励磁控制系统的逻辑控制，简便系统回路，还可实现励磁系统的工作状态、系统异常、故障等状态的监视。
可实现远距离驱动（选项）
励磁控制部分与励磁功率部分距离较远的情况下，通过远传功能模块可以进行远距离传输，控制信号的衰减及干扰问题可以得到根本的解决。
大功率开关模块电源，具有适应范围广、抗干扰性强的特点
励磁调节器的电源，无论是励磁调节器的工作电源，还是脉冲功率放大器的功率电源，均采用高级的高频开关电源或进口电源模块。
在采用开关电源，由于考虑的励磁系统的特殊性因素，如尖峰问题、中频波形畸变问题、电压波动范围大的问题等，具有较广泛的适用范围及良好的抗干扰性能。
同时兼容开关式励磁（IGBT）及可控硅励磁方式
利用IGBT设计的可控功率单元与传统的SCR（可控硅）功率单元相比，功率控制环节简单可靠，功率控制器件大大减少，使整个功率回路大大简化，提高设备的可靠性，方便维护。
上述各系统都在电厂取得了满意的使用效果。
因此，HWJT-09C励磁调节器在设计上充分考虑了装置的高度通用性。
使之不仅可用于可控硅励磁系统，也可用于开关式励磁系统，还可以实现双套同步并联运行。
它能够满足各种交、直流励磁系统的同步控制功能，使励磁控制系统、开关式励磁功率系统或可控硅功率系统能够在各种发动机励磁系统中得到良好应用。
第二部分功能规范及应用环境
2.1主要特点
HWJT－09C型微机励磁控制装置的最大特点是结构简单，以TI公司32位DSP控制芯片为核心，辅以外围接口芯片组成主控制模块。
1．励磁调节器AVR可配置两个独立的自动通道，通道间不共用电压互感器、电流互感器及稳压电源。
双通道间采用并联运行方式或主从方式运行。
2．励磁调节器具有在线参数整定功能。
在后台人机界面上能显示调节器各参数及各功能单元的输出量的实际值（标么值）。
3．励磁调节器电压测量单元的时间常数小于25ms。
4．励磁调节器的移相电路采用余弦移相。
5．工作电源采用两路独立电源供电，其中一路取自厂用直流系统，另一路取自交流电源系统，依据励磁方式的不同有所不同。
6．AVR自身还配备有完善的软、硬件诊断系统，故障时能自动退出故障通道的运行。
7．励磁调节器配备有完善的限制及保护功能。
8．励磁调节器配有PSS附加控制单元，PSS采用电功率加频率双输入信号。
PSS具有自动投入、手动投入、输出限幅（±
5%~±
10%）及故障自动退出运行功能。
PSS的输出噪声小于输出限幅值的2%~5%。
9．配备有PT断线保护功能，即在某一只电压互感器回路失压时防止误强励功能。
10．HWJT-09C型调节器同时具备如下功能：
1）具备自诊断功能和检验调试各功能用的软件及接口；
2）具有串行口与发电厂计算机监控系统连接，接受控制和调节指令，提供励磁系统状态和量值；
3）具有事件顺序记录功能。
4）智能化检测与操作功能：
◆功率检测：
系统设有功率检测功能，该功能主要用于检测系统主要功率器件的温度，实时显示；
当温度高于设定值时，自动启动冷却风扇，并发报警信号；
◆过流检测：
实时检测并显示功率元件的电流；
当出现过流时，自动跳该回路的出口开关，切除故障点，并发报警信号；
◆脉冲检测：
实时检测调节器的脉冲输出状况，一但出现脉冲丢失情况，发报警信号；
◆调节器工作电源监视：
正常运行时，调节器同时由厂用交直供电，一旦出现电源消失现象（或输入、输出越限），立即发报警信号；
◆实时检测励磁变压器的温度，当其温度高于某一设定值时，自动启动冷却风扇，并发报警信号；
11．手动励磁控制方式满足做励磁装置试验及发变组试验。
手自动通道切换时无波动。
应用规范和技术指标：
调节器技术性能满足DL/T650-1998、DL/T583-1995及《同步电机励磁系统》GB/T7409.3-1997的技术要求：
当采用HWJT-09C励磁调节器构成发电机励磁系统时，发电机励磁系统满足如下技术指标：
励磁系统完全满足发电、调峰、调频、调相、同步并列、线路充电、进相运行和带线路零起升压要求。
励磁系统电压响应时间上升不大于0.08s；
下降不大于0.10s。
励磁系统的延迟时间小于0.02秒。
保证发电机电压静差率±
0.5%。
发电机零起升压时，励磁调节器保证发电机电压最大值不大于额定值的110%，振荡次数不超过3次，调节时间不大于10s。
励磁控制系统电压给定阶跃响应满足：
空载阶跃响应：
超调量不大于阶跃量的30%，振荡次数不大于3次，上升时间不大于0.08s，调节时间不大于5s。
在发电机甩额定无功功率时发电机电压最大值不大于额定值的115%。
励磁电压调节器在发电机空载额定电压的10%~130%范围内能进行稳定、平滑地调节。
电压分辨率不大于额定电压值的0.5%。
手动控制能保证发电机励磁电压能在空载额定励磁电压的10%到额定励磁电压的110%进行稳定、平滑调节。
在发电机空载运行状态下，励磁调节器的给定电压调节速度不大于1%额定电压/s；
不小于0.3%额定电压/s。
调节器对发电机电压的调差采用无功调差。
调差范围不小于±
10%。
调差率的整定在全程内分挡调整。
发电机空载运行时，频率变化1%，发电机端电压波动不大于额定值±
0.25%。
励磁调节器平均故障间隔时间（MTBF）不小于24000h，年强行退出比小于0.04%，励磁装置平均故障时间小于4小时/年，可使用率大于99.0%，故障率小于0.25次/台年。
在下述厂用电源电压及频率偏差范围内，励磁调节器能够保证长期连续正常工作。
交流380/220V系统，电压偏差范围为额定值的±
15％，频率偏差范围为-3～+2％HZ，直流220V系统，电压偏差范围为额定值的-20％～+10％。
交流工作电源短时间内波动范围55％～120％额定值时，励磁调节器能正常工作，并保证强行励磁和快速减磁工作。
励磁调节器中与励磁绕组在电气上直接相连的电器设备或组件，发电机额定励磁电压不大于500V时，出厂工频试验电压为10倍额定励磁电压，但最低不小于1500V；
发电机额定励磁电压大于500V时，2倍额定励磁电压加4000V。
其它电气组件工频试验电压为：
额定工作电压在12V－60V范围时，500V；
额定工作电压大于60V时，2倍额定工作电压加1000V，但最低不小于1500V。
对操作直流电源220V回路试验电压为2500V。
对厂用系统380V回路，出厂试验电压为3800V。
其他出厂试验电压按有关规定执行。
对于信号线用500V摇表，绝缘应大于10M，对于电源线用1KV摇表，绝缘应大于10M。
励磁调节器在受到现场任何电气操作、雷电、静电及无线电收发讯机等电磁干扰时不会发生误调、失调、误动、拒动等情况。
励磁调节器配备与计算机监控系统接口的软件和硬件，接口分计算机数据通讯、开关量和模拟量三种方式。
数据通讯可采用串行（RS232C、RS422、RS485）、现场总线（ProfiBus、CAN）等方式。
所有开关量输入应为无源的节点，检测电源为＋24V（220V）3mA，串联电阻<
10，并联电阻>
1M；
所有开关量输出均为无源的节点，容量：
阻性负载24～220Vdc，5A。
模拟量输出信号为4mA～20mA（或0～5V），精度为0.5％。
2.2、适用范围
HWJT-09C系列微机励磁控制装置具有很强的适应性及通用性，可应用在200MW及以下的各类同步发电机组上。
励磁系统包括：
1.直流励磁机系统：
输入直流电压：
30V～300V
输出电流：
5A～100A
2.三机励磁系统：
输入电压：
90V～130V
输入频率：
50Hz～500Hz
50A～300A
3.两机交流励磁机系统：
50V～500V
50A～500A
4.自并激励磁系统：
50V～1000V
300A～3000A
2.3、基本功能
◆发电机恒端电压运行方式
◆发电机恒励磁电流运行方式
◆空载过压保护
◆强励顶值限制
◆过励反时限限制
◆低励限制
◆励磁/仪表电压互感器断线检测及保护
◆V/F限制，低频保护
◆正负调差率可以选择
◆开机电压自动置位，关机电压自动清零
◆PID及PI控制调节，附加PSS调节、可变参数自适应调节（可选）
◆与其它自动化仪器仪表及计算机监控系统的通信接口
◆HMI液晶触摸显示屏，在线显示多种参量
◆脉冲输出双层隔离，面板测量及指示
◆电源、硬件、软件故障信号以及其它各种故障信号输出
◆在线修改控制参数
◆软件防误操作闭锁
◆双套电源供电、面板测量及指示状态信号显示
◆掉电数据保护
◆一键开机功能
2.4、技术数据
1.机端电压UF：
电压互感器副边额定值100V或105V
2.定子电流测量IF：
额定值5A输入或1A输入
3.转子电流测量IL：
霍尔电流传感器测量4～20mA或0～5V信号输入
4.输出脉冲：
50Hz～500Hz可控硅触发脉冲（可控硅励磁系统）
输出脉冲：
50HZ～300HZ占空比可变矩形波（IGBT励磁系统）
5.励磁电流输出范围：
50～3000A
6.励磁电压输出范围：
50V～1000V（可控硅励磁系统）
7.交直流并联供电：
交流输入220V+10%，-20%
直流输入220V+5%，-15%
2.5、主要技术指标
1.脉冲调节范围：
10～150（可控硅励磁系统）
矩形波占空比可变范围：
0%～100%
2.脉宽调节精度：
优于0.0036（50Hz可控硅励磁系统）,0.036（500Hz系统）
矩形波脉宽调节精度：
优于0.01%
3.A/D转换分辨率：
优于2－12
4.计算调节速度：
3ms/周期
5.调压范围：
10%～130%Ue（手动时10%～110%Ue）
6.调压精度：
优于0.5%
7.具有调差特性：
±
15%可设定，步长0.1%
8.频率特性：
频率变化1%，机端电压变化小于额定的±
0.1%
9.频率范围：
40～77.5Hz
10.给定调节速度：
不高于1%每秒，不低于0.1%每秒
11.采用32位DSP处理器：
主频125MHz
12.励磁PT和IF、仪表PT、系统PT、采用12位AD进行交流采样
13.FFT交流采样算法
14.36点12位AD同步采样
15.使用PSS2A模型的内置PSS软件模块
16.完整的PSS测试接口
17.隔离RS-232C/RS-485通讯接口，支持标准的ModBusRTU通讯协议
16.多种规格人机界面（HMI）供选择，支持喷墨、激光等打印机和微型打印机
17.功率消耗：
小于25W
2.6、使用条件
1．安装地点：
室内；
2．环境温度：
-5℃～+45℃；
3．贮存温度：
-25℃～＋75℃；
4．海拔高度：
≤2000米；
相对湿度：
≤90%，无冷凝；
5．安装垂直倾斜度度：
≤5°
；
6．允许振动条件为10～150Hz时，振动加速度不大于5m/s2；
7．地震设防烈度：
≤Ⅷ级；
8．使用环境的周围介质无爆炸危险，不应含有腐蚀性气体，所含导电尘埃的浓度不应使绝缘水平降低到允许极限值以下。
9．当海拔高度超过1000米时，最高气温度的相应规定如下表：
海拔高度（米）
H≤1000
1000<
h≤1500
1500<
h≤2000
2000<
h≤2500
最高气温（℃）
50
47.5
45
42.5
当使用环境条件超过以上规定时，需要在订货时明确指出。
第三部分励磁控制装置原理
3.1、励磁控制装置组成
励磁系统由控制部分、功率部分及直流输出部分构成。
调节控制部分由双套（或单套）HWJT－09C型微机励磁调节器及各种信号输入、输出转换控制环节构成。
3.1.1.可控硅功率系统
功率部分主要由三相桥式可控硅组成，对于自并激静止励磁系统，则由微机励磁调节器箱及可控硅功率部分和灭磁部分组成，各功能单元也可单独成柜，（根据励磁电流大小增加功率柜并联数量）。
对于三机励磁系统及两机交流励磁机系统，可将控制部分和功率部分装在一个柜体内，组成一个标准励磁控制柜。
发电机励磁控制装置，系统包括机端励磁变压器（自并激静止励磁系统）、励磁调节器、可控硅功率单元、灭磁部分及操作测量等单元组成。
3.1.2.IGBT功率系统
功率部分由三相不控整流单元（直流励磁机系统不需要该单元）、一组或多组IGBT开关控制单元及相应滤波和保护回路构成。
在三机励磁系统中（或两机一变励磁系统），功率部分是一组三相整流桥和一只或数只IGBT开关管，它与微机励磁调节器合装在一个柜中，10万千瓦以上机组一般都采用双柜并联热备用运行方式，进一步提高了可靠性。
对于自并激静止励磁系统，则由两台微机励磁调节器机箱组成一个励磁调节器柜，另外由三相整流桥加IGBT功率开关管构成功率柜，功率柜的数量视发电机励磁电流大小而定。
3.1.3.灭磁系统
灭磁及转子过电压保护装置是由氧化锌压敏电阻组件和专用快速直流开关组成，具有操作简便，灭磁速度快，开关容量大，过电压保护水平可控等独特优点，适用于大中型发电机组的灭磁及转子过电压保护。
发电机组灭磁的主要技术要求是：
在保证断流灭磁中转子电压不超过绝缘长期安全稳定运行允许值的条件下，灭磁时间近可能短。
灭磁及过电压保护系统可以由多种类型的磁场断路器、灭磁用的电阻组成；
主要组成方式为单断口灭磁开关构成的灭磁装置、双断口灭磁开关构成的灭磁装置按灭磁方式分为线性灭磁装置、非线性灭磁装置无触点灭磁装置，每种组成都能满足与国内发电机组配套的需要。
灭磁及过电压保护系统组装灵活，根据机组灭磁容量的大小，可以和调节部分功率部分组成整屏，也可单独组装成柜。
整个发电机励磁系统也是由励磁调节器、功率、灭磁及其它单元组成。
3.2、励磁系统控制部分说明
HWJT-09C型微机励磁调节系统主要由如下部分构成：
1．DSP控制器
2．励磁监控单元
3．独立励磁电流调节通道（选项）
4．可编程逻辑控制回路（选项）
5．调节系统功率输出
1）功率整流桥（分可控硅整流桥及IGBT开关式功率输出）
2）发电机灭磁装置（线性灭磁及非线性灭磁）
3）发电机转子过电压保护装置
4）起励装置
励磁调节器的一般功能：
◆“测频消失”与“同步消失”功能
“测频消失”与“同步消失”是控制芯片在没有接收到“测频”或者“同步”脉冲的情况下发出的信号，用来监视励磁调节器的内部工作状态。
“测频消失”警告是1个比较重要的工作状态。
“测频消失”在调节器中用来控制FFT交流和直流采样的频率，同时也是SCR脉冲输出角度校正的主要手段。
“测频消失”动作时，默认频率为50Hz，调节器以固定频率50Hz去控制采样的频率和校正SCR脉冲输出角度。
◆“恒无功”与“恒功率因素”功能
“恒无功”与“恒功率因素”是附加在PID上的1个控制功能。
◆“硬启动”与“软启动”功能
自动软起动上升时间：
为从软起动起始给定值到自动软起动目标给定的上升时间，其时间设定的原则是给定上升速度不大于0.5%/s。
“硬启动”是指开机的时候，给定直接上升到预先设定值。
◆网压跟踪功能
“网压跟踪”在“硬启动”的时候有效果，表现在启动时，会将给定直接置位到电网电压的数值。
◆开机、起励、起励失败
“开机”的条件未并网、UF＜5～30%、调节器无异常、无起励失败信号，收到有效的开机命令。
调节器发出“起励”信号，持续时间5S、UF>
30%时退出超过5S退出且发“起励失败”信号，30S后“起励失败”信号复归。
调节器在发出“起励”信号的同时，按照条件启动“硬启动”与“软启动”程序，起励建压。
◆调节器的双套通讯
调节器硬件上有双套通讯的配置，用来完成A、B调节器之间的数据交换，协调双套之间的差异。
调节器拥有1个隔离的RS232全双工通信接口，这个接口用来完成冗余调节器之间的数据交换。
两套调节器交换双方的数据采集量、工作状态标志、各种给定和控制环的输出等。
调节器通过这些数据来协调双套之间的差异，使调节器并行工作来协同完成同一件工作，达到热备份的目的。
◆调节器主从功能
主从功能是为了能更好的协调双套之间的差异，使调节器能够并行工作所不可缺少的条件之一。
主从影响
升级会员 