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励磁说明书

1概述

同步发电机的可控硅励磁装置一般是由励磁功率单元和励磁调节器两部分构成，励磁调节器的作用就是根据发电机运行状态自动调节功率单元输出的励磁电流，以满足发电机运行的要求。

可编程序控制器简称PLC（ProgrammableLogicController），它是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。

它采用可编程序的存储器，用来在其内部存贮执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数和算术等操作的指令，并通过数字式，模拟式的输入和输出，控制各种类型的生产过程。

WJL-3B型可编程励磁装置的调节器采用的可编程序控制器，具有运算速度快，功能强，指令丰富，程序容量大等特点，能满足更多功能软件化，由于采用模块化设计，使其扩展方便，其软件特有的梯形图编程比其它的机算机语言更简单，易学。

WJL-3B励磁装置采用自并励系统，主回路为三相全控桥。

起励方式：

残压或它励；它励电源由直流合闸电源加限流电阻，

灭磁方式：

正常停机时采用逆变灭磁，故障时采用灭磁开关加线性灭磁电阻。

1.1适用范围

WJL-3型可编程励磁装置，适用于从几千千瓦到5万千瓦不同类型的同步发电机的励磁系统。

1.2使用环境

1.2.1海拔高度不超过2000米。

1.2.2环境空气温度：

最高温度为+40℃；最低温度为-10℃。

1.2.3最湿月的月平均最高相对湿度为90%，同时该月的月平均最低温度不高于25℃。

1.2.4在无爆炸危险及空气清洁的环镜中，及周围空气无足以腐蚀金属和破坏绝缘的

气体及导电尘埃，以及在无较大振动及颠簸的地方。

1.2.5特殊要求由用户与厂方协商确定。

1.3主要特点

1.3.1采有日本欧姆龙公司生产的CQM1H系列的PLC，具有运算速度快，功能扩展方便，程序容量大的特点。

1.3.2多通道模式，无扰动切换

1.3.3简洁的硬件结构

调节器由PLC，信号转换板，移相触发板，电源，监测变压器组成，结构简单，维护方便。

1.3.4励磁调节器设计了近方，远方操作方式，无论是在现场还是在中控室，均能实现励磁系统的全方位控制。

1.3.5标准通讯

可选配RS485通讯接口，把PLC采集的发电机参数，励磁系统参数实时传送出来，实现计算机监控。

1.3.6硬件“看门狗

CQM1H系列可编程序控制器自带硬件“看门狗”，实现PLC永不“死机”。

1.4主要功能

1.4.1按发电机端电压偏差的恒压调节功能。

（AVR）

1.4.2以励磁电流为反馈量的恒流调节功能。

（AER）

1.4.3发电机恒功率因数运行（通过上位机通讯实现）。

1.4.4发电机恒无功功率运行（通过上位机通讯实现）。

1.4.5软件调差。

1.4.6欠励功率圆限制。

1.4.7过励反时限限制。

1.4.8电压/频率（V/F）限制。

1.4.9空载过电压保护。

1.4.10断相保护。

1.4.11触发脉冲检测。

1.4.12电网跟踪。

1.5PLC装设下列信号

1.5.1各通道状态信号。

1.5.2增磁，减磁信号。

1.5.3风机停止信号。

1.5.4灭磁开关合闸信号。

1.5.5灭磁开关分闸信号。

1.5.6过励限制器动作信号。

1.5.7欠励限制器动作信号。

1.5.8切除信号。

1.5.9可控硅过热信号。

1.5.10逆变灭磁失败信号。

1.5.11起励失败信号。

1.6性能指标

1.6.1同步发电机的励磁电压和电流为发电机额定励磁电压和电流的110%时，励磁系统保证连续运行。

1.6.2励磁系统对电源的要求：

交流380V/220V系统，电压偏差为额定值的±15%,频率偏差为-3Hz～+2Hz。

直流220/110V系统，电压偏差为额定值的-20%～+10%。

1.6.3发电机静态调压精度优于0.5%。

1.6.4发电机空载时，频率变化1%时，发电机电压变化不大于额定值的0.25%。

1.6.5调节范围：

发电机空载电压40%～120%额定电压。

1.6.6调差系数整定范围为0～15%，可调。

1.6.7动态性能：

1.6.7.1零起升压超调不大于10%，调节时间不大于5秒，振荡次数不大于3次。

1.6.7.2发电机甩额定负荷，超调量不大于15%，调节时间不大于5秒，振荡次不大于3次。

1.6.8符合标准GB10585-89。

2软件系统

2.1主程序流程图如下所示

2.2开停机命令

2.2.1开机命令

PLC在满足以下条件，即可进入开机程序。

2.2.1.1QFB合闸，PLC的输入单元A4有输入信号

2.2.1.2起励动作，PLC的输入单元B4有输入信号

2.2.2停机命令

有以下情况，PLC进入停机程序，完成续流灭磁。

2.2.2.1截止按钮62SB动作

2.2.2.2正常停机信号动作

2.2.2.3远方切除操作

2.3软件限制功能

2.3.1过励

2.3.1.1对于转子热容量曲线，美国ANSI.C50建议，可以用数字表达式：

（If-1.05）t=12KIf励磁电流标么值

t过励延时

K此值可根据机组允许值来设定

2.3.1.2同时满足以下条件，过励限制器投入：

✧机组并网

✧励磁电流过1.1倍额定（出厂时整定）

2.3.1.3欠励

为防止发电机在低励进相区域时超过允许的进相容量，对相应的最小励磁电流加以限制。

2.3.1.4欠励限制特性为功率圆

P2+（Q-B）2=R2P有功功率

Q无功功率

B圆心纵坐标

R半径

2.3.1.5同时满足以下条件，欠励限制器投入

✧机组并网

✧进相运行

2.3.1.6欠励限制特性计算值（标么值），如下：

+P有功

1.1

1.2

-Q无功

0.5

0.6

0.65

0.5

0.6

0.65

0.5

0.6

0.65

R半径

1.25

1.13

1.09

1.46

1.30

1.26

1.69

1.5

1.43

B圆心

0.75

0.53

0.44

0.96

0.70

0.61

1.09

0.90

0.78

2.3.2V/f限制

V/f限制实质上是最大磁通限制。

发电机电压（%）

频率

045Hz

当发电机空载运行时，V/f限制功能有效

2.3.3软件调差

调差的功能是实现并联运行的发电机之间无功互载合理分配的一种无功补偿。

当无功电流增加时，使得发电机电压具有下垂特性，防止发电机负载大于分配的无功功率。

2.3.3.2出厂整定为正调差

2.3.3.3改变调差系数K，可改变调差率大小。

2.3.4起励回路：

正常起励时间：

10S

自动切除电压：

15%额定机端电压

2.3.5空载电压倍数：

120%

2.3.6强励顶值倍数：

200%

2.3.7续流灭磁时限：

30S

2.3.8失磁时限：

3使用与操作

3.1起励操作

给发电机以初始励磁电流，发电机建压至设定值的过程称为起励。

起励方式有外接电源起励和残压起励两种方式。

由开关61SA选择。

起励建压后由继电器96K自动切除起励回路。

在起励过程中由于某些故障起励时间过长而失败，则延时10秒由96K动作切除起励回路。

起励条件为：

3.1.1开关“1SA”于“运行”位置

3.1.2开关“2SA”于“PLC”位置

3.1.3发电机额定转速

3.1.4合交流开关1QS

3.1.5合灭磁开关QFB

3.1.6起励信号动作

3.2励磁调节及运行方式选择

本励磁装置共有两个励磁调节通道，PLC通道和备用通道。

3.2.1PLC通道和备用通道通过开关62SA进行切换，励磁装置工作时不能进行这种切换，只有在停机后才能进行切换。

3.2.2PLC通道和备用通道共用增减磁操作开关，无论在现场或中控室都能进行增减磁操作，以控制发电机的电压或无功功率。

3.2.3备用通道是模拟调节通道，是以恒定发电机励磁电流方式运行。

一般备用通道只有在PLC通道发生故鄣时才投入运行。

3.2.4PLC通道有恒压模式和恒流模式。

PLC通道：

恒压模式是以自动恒定发电

机端电压方式运行，恒流模式是以自动恒定发电机励磁电流方式运行。

两模式可以无扰动切换。

恒压和恒流之间用柜上运行方式切换按钮66SB或中控室相应的按钮进行循环切换，装置一上电时为恒压模式，按一下66SB则切换到恒流，按一下66SB又回到恒压，如此循环。

正常运行应以恒压模式为主，恒压模式故障或需要恒定发电机励磁电流的特殊工况时用恒流模式。

当以下故障发生时，自动切换到恒流模式：

✧PT断相

✧过励动作

✧欠励动作

✧V/F限制动作

✧快熔熔断

✧可控硅过热

3.3停机操作

3.3.1正常停机：

停机继电器接点控制调节器自动逆变灭磁。

3.3.2人工切除：

发电机解列后，按“截止”按钮，则发电机逆变灭磁。

3.3.3事故停机：

事故停机时，由灭磁开关灭磁。

3.4投入运行操作

3.4.1合灭磁开关

3.4.2选定运行方式

3.4.3起励建压节励磁，升压至额定值，并网

3.4.4机组并网后，增减磁调节，带无功负荷正常运行。

4MPT的操作

MPT002是一种微型可编程终端，它具有F1～F8的8个键盘,每一个键都具有双重功能,具有相同屏幕组号的屏幕按F7或F8键可进行循环切换。

4.1上电时MPT显示如下屏幕组：

机端电压：

0000V

机端电流：

0000A

励磁电流：

0000A

它主要是实时显示发电机的电压,电流及励磁电流等，按F6返回主菜单。

4.2.主菜单如下所示：

F1工况显示F2修改参数

F3修改密码F4试验菜单

按F1，F2，F3，F4键进入相应的屏幕号，工况显示如4.2.1所述。

4.3按F2进入修改参数

首先进入的是输入密码这一屏，如下所示：

请输入密码：

0000

按组合键F8+F2（同时按下F8，F2），从用户操作状态进入数据设定状态，此时屏幕中第一个可写数据对象以反色方式（黑底白字）显示，称为反色光标，按F1可将光标移至下一个可写数据对象。

此时，用F3，F4，F7，F8输入数据，F7数据加一或F8数据减一，F3数据向前移位和F4向后移位。

例如输入1234，先按一次F7，再按F3，再按二次F7，再按F3，再按三次F7，再按F3，最后按四次F7。

按F5放弃数据输入，按F6确认数据输入。

按上述方法输入密码，如密码正确，则进入下一组屏幕。

出厂时无密码，则直接进入下一组屏幕。

如下所示：

发电机额定电压：

0000V

发电机额定电流：

0000A

CT一次额定电流：

0000A

额定励磁电流：

0000A

过励励磁电流：

0000A

恒压起励初值：

0000

恒压起励初值：

0000

起励目标值：

0000

空载过电压：

0000V

调差系数：

0000

过励系数：

0000

比例常数：

0000

积分常数：

0000

微分常数：

0000

欠励圆心：

0000

欠励半径：

0000

额定有功功率：

0000kW

额定无功功率：

0000KVA

按上述方法修改所需要修改的参数，按F5键返回主菜单。

4.4按F3键进入修改密码

首先进入的是输入密码这一屏，如下所述：

请输入旧密码：

0000

先输入旧密码，如输入的密码正确或密码末设置，则进入下一屏幕，如下所示：

请输入新密码：

0000

然后，输入你所需要的密码，按F6确定输入，按F5返回主菜单。

4.5按F4进入试验菜单，屏幕组如下所示：

控制电压：

0000

机组频率：

0000

调差增量：

0000

最高电压：

0000

+10%阶跃：

-10%阶跃：

20%强励：

DM5400：

0000

DM5600：

0000

DM2200：

0000

试验菜单主要是显示一些中间量，方便调试。

5开环试验

5.1试验前准备

5.1.1断开开关（1QS）,将励磁装置与励磁变压器隔离

5.1.2将转换开关“1SA”置“试验”位置

5.1.3投入厂用三相交流电源（L1,L2,L3,N）

5.1.4投入直流操作电源（+KM,-KM）

5.1.5投入直流合闸电源（+HM,-HM）

5.2操作回路试验

5.2.1继电器整定

根据信号转换原理图及励磁系统原理图,在端子（XT:

57XT:

59XT:

61）用三相调压器投入三相交流电源3~100V（1TVa,1TVb,1TVc）

序号

项目

代号

整定值

整定方法

空载过电压继电器

97K

125~130%额定电压

在信号转换插件板上调整RPNV电位器

5.2.2按励磁操作系统图进行下列继电器回路操作试验

序号

项目

代号

备注

灭磁开关合闸

柜上操作

64SB

柜上指示信号

远方指示信号

远方操作

609,601

灭磁开关分闸

柜上操作

63SB

柜上指示信号

远方指示信号

远方操作

607,601

故障跳闸

607,601

起励

柜上操作

61SB

“1SA”置“运行”位置

远方操作

603,601

5.2.3按励磁操作系统图进行下列PLC操作试验

序号

项目

代号

备注

自动（恒压）运行

柜上操作

66SB

柜上指示信号

远方指示信号

远方操作

XT：

26，XT：

手动（恒流）运行

柜上操作

66SB

柜上指示信号

远方指示信号

远方操作

XT：

26，XT：

截止

柜上操作

62SB

柜上指示信号

远方指示信号

远方操作

XT：

10，XT：

励磁增加

柜上操作

65SB顺时针

远方操作

XT：

20，XT：

励磁减小

柜上操作

65SB逆时针

远方操作

XT：

23，XT：

5.3PLC通道试验

置开关“1SA”于“试验”位置，置开关“2SA”于“PLC”位置。

增减磁操作试验，观察控制电压及整流桥输出波形，检测是否正常。

是否能平滑调节。

5.4备用通道试验

置开关“1SA”于“试验”位置，置开关“2SA”于“备用”位置。

增减磁操作试验，观察控制电压及整流桥输出波形，检测是否正常。

是否能平滑调节。

5.5闭环试验

闭合开关（1QS）,投入励磁变压器

5.5.1PLC模数转换模块（A/D）输入电压整定（用备用通道进行在线整定）

5.5.1.1置开关“1SA”于“运行”位置

5.5.1.2置开关“2SA”于“备用”位置

5.5.1.3合灭磁开关

5.5.1.4起励建压

5.5.1.5与发电机额定电压UFN对应的直流电压为Vgen=5V，则与发电机电压UF所对应的CN1

的8脚输入直流电压为Vgen=（UFX5/UFN）V，调电位器RPFV，使直流电压Vgen与发电机电压相对应。

例如发电机电压UFN=6300V，UF=3150V,则Vgen=3150X5/6300=2.5V

5.5.1.6与发电机额定励磁电流Ifn对应的直流电压Aexe=5V,则与发电机励磁电压If所对应的CN1的7脚输入直流电压为Aexe=IfX5/IfnV,调电位器RPLC，使直流电压Aexe与励磁电压相对应。

例如发电机励磁电流Ifn=300A，If=240A,则Aexe=240X5/300=4V

5.5.1.7与电网额定电压Ugridn对应的直流电压Vgrid=5,则与电网实际电压Ugrid所对应的CN1的6脚输入直流为Vgrid=UgidX5/UgridnV,调电位器RPWV，使直流电压Vgrid与网电压相对应。

例如电网额定电Ugridn=6300V,Ugrid=6000V,则Vgrid=6000X5/6300=4.76V

5.5.1.8与发电机额定电流Igenn对应的直流电压Agen=5V,则与发电机电流Igen所对应的CN1

的5脚输入直流电压为Agen=IgenX5/IgennV,

例如发电机额定电流Igenn=300A，Igen=240A,则Agen=240X5/300=4V

5.5.2PLC通道试验

5.5.2.1置开关“2SA”于“PLC”位置

5.5.2.2合灭磁开关

5.5.2.3选定运行方式

5.5.2.4起励建压

5.5.2.5“恒压”、“恒流”模式相互切换，检查发电机电压变化情况。

5.5.2.6调节励磁，升压至额定值，并配合同期并列调节机端电压。

5.5.2.7机组并网后，增减磁调节，带无功负荷正常运行。

5.5.3甩负荷试验

按50%，100%甩负荷，观察发电机端电压。

6.通信协议（RS485）

6.1通信口

a：

波特率：

9600bps

起始位：

1位

数据位：

7位

奇偶校验：

偶校验

停止位：

2位

传送字符：

ASCII

6.2上位机通信格式：

×10

节点号标题码正文FCS结束符

6.2.1@：

开始符必须放“@”符号（40H）

6.2.2节点号：

标设和上位计算机通讯的ＰＣ号（30H,31H）

6.2.3标题码：

设置２字符的命令代码

6.2.4正文：

设置命令参数

6.2.5FCS：

设置２字符的帧检查次序代码

6.2.6结束符：

设置2字符，“*”（2AH）和回车（13H）以表示命令的结束

6.3命令名

6.3.1读HR区——RH

6.3.2读DM区——RD

6.3.3写HR区——WH

6.3.4写DM区——WD

6.3.5写IR区——WR

6.4正文

6.4.1当标题码为读命令时，正文为如下：

起始字字数

6.4.2当标题码为写命令时，正文为如下：

起始字写入数据（1个字）

写入数据（要写入的字数）

6.5字（位）元件定义：

6.5.1控制：

6.5.1.1起励操作00008

6.5.1.2运行方式切换00002

6.5.1.3截止操作00004

6.5.1.4励磁增加操作00007

6.5.1.5励磁减少操作00006

6.5.1.6电网跟踪00014

6.5.1.7单机00015

6.5.2显示状态

6.5.2.1恒压模式（自动）001000

6.5.2.2恒流模式（手动）001001

6.5.2.3截止001002

6.5.2.4发电机电压DM4700

6.5.2.5发电机电流DM4750

6.5.2.6励磁电流DM4800

6.6PLC传出数据格式

×10

×16

节点号标题码结束代码正文FCS结束符

6.6.1@：

开始符必须放“@”符号（40H）

6.6.2节点号：

标设和上位计算机通讯的ＰＣ号,（30H,31H）

6.6.3标题码：

设置２字符的命令代码

6.6.4正文：

设置命令参数

6.6.5ＦＣＳ：

设置２字符的帧检查次序代码

6.6.6结束符：

设置2字符，“*”（2AH）和回车（13H）以表示命令的结束

6.6.7结束代码：

返回命令的完成状态（00H表示正常结束）。

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