二调节器的组成共15页.docx

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二调节器的组成共15页

第二章调节器的组成

§2—1调节器的总体结构

DLT6000型励磁调节器的原理框图如下图所示。

其主要硬件资源包括：

·可编程控制器（PLC）

·智能操作屏（IOP）

·励磁调节板

·移相触发模块

·总线端子板

·测量用电压互感器、电流互感器

·中间变送单元

·信号综合板

·继电器端子板

可编程控制器（PLC）、励磁调节板和移相触发模块作为DLT6000型励磁调节器的核心部件，用于实现数字给定、PID调节、脉冲输出、故障检测等主要功能。

测量用电压互感器及电流互感器通过中间变送单元变换输出的模拟量由模拟量总线连接到调节器抽屉。

操作继电器等开关量通过开关量总线连接到调节器抽屉。

总线端子板用于总线合成，在DLT6000型励磁调节器中，模拟量总线和开关量总线合成为一条总线。

由于采用了总线结构,可以灵活组态成多通道调节器。

信号综合板用于实现信号转换、逻辑控制。

继电器端子板以继电器无源接点的形式输出与励磁系统有关的各种状态信号和故障信号，供电站中控系统使用。

DLT6000型励磁调节器包括一个自动调节通道和一个手动调节通道及相应的辅助功能单元。

自动调节通道为主通道，手动调节通道为备用通道，它们在控制信号级切换。

切换可手动实现，当自动调节通道出现故障时，也可由调节器内的故障处理系统自动切换到手动通道。

这种组态自、手动为双向跟踪，即备用通道跟踪运行通道。

两个DLT6000型励磁调节器可组态为完全独立的双通道调节器,其中一个为主通道，另一个为备用通道。

在这种情况下，每个调节器可自行设置为自动调节模式或手动调节模式。

备用通道自动跟踪主通道,在检测到主通道故障时自行切换至备用通道运行并告警。

这种组态当某一通道选择手动模式运行时，该通道自行解除跟踪功能。

§2—2DLT6000型总线

DLT6000型总线是我所专门为励磁调节器开发设计的一套外部总线结构。

外部总线使得励磁调节器之间的组合变得轻而易举。

用户可选用相同或不同类型的调节器组成多通道励磁系统。

不同的组合方式无需更改任何接线。

通过外部总线，调节器采集外界开关量信号和模拟量信号，并输出相应的开关量信号和模拟量信号，从而组成一套完整的励磁调节器。

外部总线使励磁系统接线从复杂、无序变为简单、有序。

总线从总线端子板（A40）引出，总线端子板用一个工程塑料外壳封装，其端子定义见表2—1所示。

它完成以下功能：

·双边接线端子，连接各种被测信号；

·通过印刷线路板将被测信号转换成按双列插脚定义的总线信号；

·一路电流继电器，用于转子短路过流保护；

·二路电压继电器，其中一路按10%发电机额定电压整定，另一路按40%发电机额定电压整定，用于调节器及励磁系统的相关操作。

表2—1A40总线端子板端子定义

端子号

回路号

功能说明

端子号

回路号

功能说明

1

Ua2

第二组测量电压

23

Ua3

系统测量电压

2

Ub2

第二组测量电压

24

Ub3

系统测量电压

3

Uc2

第二组测量电压

25

Uc3

系统测量电压

4

Ua1

第一组测量电压

26

ILA

励磁电流测量

5

Ub1

第一组测量电压

27

ILB

励磁电流测量

6

Uc1

第一组测量电压

28

ILC

励磁电流测量

7

C2

第二组同步电压

29

R621

通道切换

8

B2

第二组同步电压

30

R643

厂用电源消失

9

A2

第二组同步电压

31

R678

逆变不成功

10

C1

第一组同步电压

32

R642

整流柜故障

11

B1

第一组同步电压

33

R629

起励时限

12

A1

第一组同步电压

34

R652

断路器合

13

P

有功功率

35

R645

直流电源消失

14

R653

停机

36

R651

开机

15

NC

37

R633

起励不成功

16

IG

定子电流

38

R625

调节器故障

17

UL

励磁电压

39

R617

B套减励

18

NC

40

R611

A套减励

19

Q

无功功率

41

R631

10%电压继电器输出

20

R613

B套增励

42

R632

40%电压继电器输出

21

R607

A套增励

43

R639

过励保护

22

+24

24V电源正极

44

R602

24V电源负极

DLT6000型总线由50线扁电缆组成。

其中1~25线为模拟量总线，25~50线为开关量总线。

DLT6000型总线引脚定义见表2—2。

除电源外，开关量总线的信号均为低电平有效。

模拟信号均为采样信号，带小写字母的信号是交流信号，全部为大写字母的信号为直流信号。

表2—2DLT6000型总线引脚定义

线号

回路号

功能说明

线号

回路号

功能说明

1

a1

A通道同步电压

2

b1

A通道同步电压

3

c1

A通道同步电压

4

GND

地

5

IG

发电机定子电流

6

UL

励磁电压

7

P

有功功率

8

9

Q

无功功率

10

IL

励磁电流

11

UG1

A通道反馈电压

12

UG2

B通道反馈电压

13

GND

信号地

14

a2

B通道同步电压

15

b2

B通道同步电压

16

c2

B通道同步电压

17

R602

24V负极

18

R602

24V负极

19

US

系统电压

20

21

+12

12V正极

22

+12

12V正极

23

R601

24V正极

24

R601

24V正极

25

R601

24V正极

26

R601

24V正极

27

R601

24V正极

28

R607

A套增励

29

R611

A套减励

30

R613

B套增励

31

R617

B套减励

32

R621

通道切换

33

R623

B通道运行

34

R626

A通道运行

35

R651

开机

36

R653

停机

37

R625

调节器故障

38

R631

建压>10%

39

R633

起励不成功

40

R639

过励保护

41

R645

直流电源消失

42

R643

厂用电源消失

43

UKA

A通道控制信号

44

R678

逆变不成功

45

UKB

B通道控制信号

46

R642

整流柜故障

47

R652

断路器合

48

R629

起励时限

49

R602

24V电源负极

50

R602

24V电源负极

§2—3可编程控制器

可编程控制器简称为PLC，它是以微处理器技术为基础，综合了计算机技术、自动化技术和通讯技术的一种工业控制装置。

PLC自七十年代初期诞生以来，在二十多年的时间里得到了迅猛的发展。

它以简单的梯形图编程方式、可靠性高、耐恶劣环境能力强、使用极为方便等特点，迅速占领了工业生产自动化领域，成为工业自动化领域应用最广的的控制装置。

一、主要特点

·没有机械继电器的运动部件，采用固态继电器，寿命至少增大10倍；

·超紧缩结构，DIN导轨安装，最多可扩展到4个模块。

·光学耦合器和电涌抑制器把CPU与所有高电压和噪音隔离，使CPU的运转不受周围工业环境的影响；

·应用VLSI（超大规模集成电路）技术取得的高度集成和小型组件，使故障的可能性减到最小。

二、主要性能指标

额定电压

DC24V±10%

消耗电流

〈300mA

I/O点数

输入16点、输出16点。

最大可扩展到128点

程序容量

5000步

执行速度

0.9μs/步

内部继电器

通用

1008点（R0~R62F）

特殊

64点（R9000~R903F）

定时器/计数器

144点

寄存器

数据寄存器

6144个字（DT0~DT6143）

特殊寄存器

112个字（DT9000~DT9111）

索引寄存器

IX，IY

掉电保护区

定时器

无

计数器

从起始地址至C127

内部继电器

128点（R550~R62F）

数据寄存器

32个字（DT6112~DT6143）

模拟量单元

输入

2路，12位精度，转换时间1ms

输出

1路，12位精度，负载300Ω

三、控制任务及原理

DLT6000型励磁调节器依赖PLC实现了大部分功能软件化。

PLC作为励磁调节器的核心器件，完成下列功能：

1、增减励磁控制

自动调节通道由PLC实现给定。

利用PLC两个输入端、一个内部寄存器、一个12位的D/A输出端，即实现了发电机电压给定数字化；增减励磁通过改变PLC内部数字量来实现。

当处于手动调节通道运行时，由单片机直接检测增减磁信号的输入，并由单片机实现手动通道的数字给定。

2、停机预置

无开机令时，PLC对自动通道的给定值进行预置。

通过智能操作屏控制给定预置值处于“零升”或“正常”状态，可以在机组建压时将机端的初始电压值稳定在10％的额定电压或100％的额定电压。

3、强励控制

调节器处于自动调节模式时，当PLC检测到发电机电压突然下降，则通过输出端口控制调节器退出1.1倍电流限制，投入顶值电流控制，强励时限由PLC软件设定（一般出厂设定值为20秒），并能自动复归。

4、通道跟踪

PLC将主通道和备用通道的控制信号通过A/D转换采集进来并进行比较，通过软件改变备用通道的给定值，使备用通道的控制信号与主通道一致。

通道跟踪功能可由人工闭锁。

5、系统电压跟踪

由PLC通过软件对采集的系统电压（当有系统电压输入时）和机端电压进行比较，调节机端电压，使其自动跟踪系统电压的大小。

该功能在并网后自动退出；当智能显示屏的控制按键处于“网压跟踪切”时也会自动退出。

6、欠励限制

PLC采集当前机组输出的有功功率和无功功率，发电机处于进相运行状态时，PLC即调用欠励限制判断子程序。

欠励限制特性为一倾斜的直线，其特性方程如下：

K×（S－P）＝Q

其中：

P---有功功率

Q---无功功率

S---机组视在功率

K---斜率（可调），一般设为0.4。

7、调差

采用硬件调差方式实现。

通过采样电阻采集从机端电流互感器反馈来的定子电流信号，然后将该信号叠加在机端电压反馈信号上，调节采样电阻的大小，即可以很方便地改变调差级数，控制调差率的大小，从而实现机组间无功功率的合理分配。

由于定子电流信号采集自两只独立的机端电流互感器，故此调差又称为两相调差。

8、串行通讯

PLC自带两个RS—232C串行通讯口，其中一个与IOP连接，另一个用于实现与监控系统串行通讯。

具体的通讯规约请参见《FJL型励磁系统通讯规约》。

9、模拟量采集

PLC配备了一个扩展模拟量单元，包括两个模拟量输入通道和一个模拟量输出通道。

利用电子切换开关，PLC采集系统电压、发电机电压、发电机电流、励磁电流、有功功率、无功功率、主通道控制信号、备用通道控制信号等八个模拟量。

各个模拟量的转换范围见表2—3所示。

表2—2模拟量转换范围

模拟量

A/D转换值

实际值

发电机PT电压

下限

0

0V

上限

4000

150V

励磁电流

下限

0

0A

上限

4000

2倍额定励磁电流

主通道控制信号

下限

0

0V

上限

4000

5V

备用通道控制信号

下限

0

0V

上限

4000

5V

发电机电流

下限

800

0A

上限

4000

CT副边满量程

系统PT电压

下限

800

0V

上限

4000

150V

有功功率

下限

800

变送器输出4mA时对应的有功功率

上限

4000

变送器输出20mA时对应的有功功率

无功功率

下限

800

变送器输出4mA时对应的无功功率

上限

4000

变送器输出20mA时对应的无功功率

四、输入输出定义

表2—4PLC输入输出信号定义

定义

回路号

地址

插脚

地址

回路号

定义

手动方式

Manu

X0

1

2

X1

R673

PT故障

脉冲故障

R671

X2

3

4

X3

R653

停机

开机

R651

X4

5

6

X5

R674

电源故障

低频逆变

R677

X6

7

8

X7

FOLL

跟踪闭锁

DC24V正

R601

COM

9

10

COM

R601

DC24V正

断路器合

R652

X8

11

12

X9

R639

过励保护动作

减磁

DEC

XA

13

14

XB

R645

操作电源消失

厂用电源消失

R643

XC

15

16

XD

R642

整流柜故障

过励限制动作

R675

XE

17

18

XF

INC

增磁

DC24V正

R601

COM

19

20

COM

R601

DC24V正

自检

INT0

Y0

21

22

Y1

R678

逆变不成功

欠励限制动作

R676

Y2

23

24

Y3

R633

起励不成功

起励时限

R629

Y4

25

26

Y5

Y5

手动增

手动减

Y6

Y6

27

28

Y7

Y7

强励

DC24V正

R601

+24

29

30

GND

R602

DC24V负

测量选择

Y8

Y8

31

32

Y9

Y9

测量选择

测量选择

YA

YA

33

34

YB

YB

测量选择

YC

35

36

YD

YE

37

38

YF

DC24V正

R601

+24

39

40

GND

R602

DC24V负

§2—4智能操作屏（IOP）

智能操作屏是一种带触摸键功能的液晶显示装置。

它通过串行通讯口以固定的通讯规约跟PLC进行数据交换。

在串行通讯过程中，IOP作为上位机，PLC作为下位机。

PLC的内部继电器和数据寄存器的一部分作为数据交换区，IOP通过修改PLC内部继电器的状态向PLC发出指令，PLC通过修改数据寄存器的数值决定IOP显示内容。

一、性能

额定电压

DC24V±10%

额定消耗功率

12W以下

显示器

点阵液晶（带LED背景照明灯。

绿、橙、红三种）

点阵数

160×64

表示可能文字数

10×4

登录可能画面数

160

作画软件

ScreenUtility

适用PLC

松下电工FP系列

二、串行口设置

引脚

1

2

3

4

5

6

7

8

9

定义

NC

SD

RD

RS

CS

NC

SG

NC

NC

三、DIP设置

打开IOP背板后盖，有6个DIP拨动开关，DIP开关位置及对应的IOP模式见下表所示。

DIP位置变化后，重新上电或按复位按钮生效。

1

2

3

4

5

6

IOP模式

0

-

0

-

0

-

运行模式（错误显示）

0

-

1

-

0

-

运行模式（屏蔽错误显示）

1

0

0

-

0

-

数据传输模式（19200bps）

1

0

1

-

0

-

数据传输模式（9600bps）

1

1

0

-

0

-

通讯设置模式

1

1

1

-

0

-

屏幕检查模式

-

-

-

-

0

0

数据保持无效

-

-

-

-

0

1

数据保持有效

四、主要功能

1、显示当前调节器及励磁系统运行工况。

A、状态信息

●自动调节模式或手动调节模式

●强励指示

●发电机断路器状态

●低频逆变指示

●欠励限制指示

●过励限制指示

●通讯状态指示

●PLC输入输出口状态

●内部数据寄存器的数据

B、显示故障信息并记忆

●厂用电消失

●直流电消失

●逆变失败

●PT故障

●起励失败

●+5V电源故障

●脉冲故障

●功率柜故障

●过励保护

C、数据

●发电机电压

●有功功率

●无功功率

●励磁电流

●主通道控制信号

●备用通道控制信号

2、实现相关操作

●远方通讯控制投/退

●零起升压/正常升压设置

●恒功率因数调节投/退

●系统电压跟踪投/退

●故障查找（追忆）

§2—5励磁调节板

一、概述

励磁调节板用于实现PID调节、辅助控制、接口转换、故障检测、操作等功能。

板内有按发电机电压偏差调节的自动通道（AVR）和按励磁电流偏差调节的手动通道（AER）。

几乎所有的信号都通过励磁调节板转接、分流。

脉冲输出由J1插座引出；DLT6000型总线接到J2插座；可编程控制器的输入/输出接至PLC连接器；对外信号输出通过J3引到继电器端子板；J4则主要用于与操作面板接口。

二、自动通道

自动通道以发电机电压作为反馈量，以PLC输出的直流信号作为发电机电压的给定值，用线性集成的PID调节电路进行调节，输出控制信号给触发板进行移相触发。

自动通道还具备过励限制、强励、欠励限制、调差等辅助功能。

过励限制值在出厂时一般整定为1.1倍额定励磁电流。

强励电流约为1.8倍额定励磁电流，强励时限由PLC软件设定。

欠励限制由PLC实现，参见前节所述。

三、手动通道

手动通道以励磁电流作为反馈量，其给定由一块单片机控制一个12位精度的串行数模转换器得以实现。

用线性集成的PID调节电路进行调节，输出控制信号给触发板进行移相触发。

手动通道作为备用通道，其功能相对而言比较单一。

当处于自动通道运行时，手动通道可自动跟踪自动通道。

该功能是由PLC实现的。

用于实现给定的单片机自带EPROM，有丰富的I/O资源及实时中断功能,无须加其它外围器件,使硬件做到最简。

该单片机还负担故障检测的任务，包括PLC故障、脉冲故障和PT断相检测。

当自动通道出现故障时，单片机发出切换命令，实现自动切换。

通道切换也可人工实现。

切换在控制信号级进行，即自动通道和手动通道共用移相触发模块。

当两个DLT6000型励磁调节器组态为完全独立的双通道调节器时,其中一个为主通道，另一个为备用通道。

在这种情况下，每个调节器可人工设置为自动调节模式或手动调节模式，这两种模式不能自动切换。

四、接口定义

1、J1连接器引脚定义

J1输出六相脉冲，引出到接线端子，供给整流桥触发脉冲。

表2—5J1连接器引脚定义

插脚

1

2

3

4

5

6

7

定义

—A相

脉冲

—B相

脉冲

—C相

脉冲

＋A相

脉冲

＋B相

脉冲

＋C相

脉冲

GND

2、J2连接器引脚定义

J2引出50线扁电缆与总线端子板上J1相连，具体定义参见表2—1

DLT6000型总线引脚定义。

3、J3连接器引脚定义

J3引出20线扁电缆与继电器端子板上JN1相连，将励磁运行状态信号输出至电厂监控系统。

表2—6J3连接器引脚定义

含义

信号名称

引脚

信号名称

含义

PT故障

R673

1

2

R677

低频逆变

欠励限制动作

R676

3

4

R625

调节器故障

电源故障

R674

5

6

R671

脉冲故障

备用通道运行

R623

7

8

R626

主通道运行

24V+

R601

9

10

R602

24V-

逆变不成功

R678

11

12

R645

直流电源消失

厂用电源消失

R643

13

14

R639

过励保护动作

整流柜故障

R642

15

16

R633

起励不成功

强励指示

Y7

17

18

R675

过励限制动作

24V+

R601

19

20

R602

24V-

4、J4连接器引脚定义

J4连接器接到调节器面板，见表2—7所示。

表2—7J4连接器引脚定义

引脚

信号名称

说明

1

R602

24V-

2

R602

24V-

3

AI0

电子多路转换开关输出的模拟量信号，引至PLC模拟量单元1通道。

4

AI1

电子多路转换开关输出的模拟量信号，引至PLC模拟量单元2通道。

5

V01

自动通道给定信号

6

R601

24V+

7

DEC

接到操作面板上减励按钮

8

R623

由主通道切至备用通道，备用通道运行指示

9

R621

由备用通道切至主通道

10

R626

主通道运行指示

11

FOLL

接到操作面板上跟踪闭锁按钮

12

INC

接到操作面板上增励按钮

5、PLC连接器引脚定义

PLC连接器通过40线扁电缆与PLC输入输出口连接，具体定义见表2—3所示。

6、B1连接器引脚定义

B1连接器是励磁调节板与移相触发模块的接口，其引脚与移相触发模块引脚一一对应，具体定义参见下节。

五、跳线码设置

在励磁调节板上有一些跳线码，针对不同的通道组合，跳线设置有所不同，具体参见表2—8所示。

各跳线码的功能见表2—9所示。

表2—8跳线码设置

通道配置

JP1

JP2

JP3

JP4

JP5

JP6

JP7

JP8

K2

双DLT6000型A通道

1-3

2-4

1-2

1-2

2-3

1-2

Y/N

双DLT6000型B通道

3-5

4-6

2-3

2-3

1-2

Y/N

单DLT6000型

1-2

1-3

2-4

1-2

1-2

2-3

断开

表2—9跳线码功能

跳线码

连接方式

功能

JP1

1-2

允许在调节器内自动模式/手动模式间切换

断开

只能通过K2手动选择自动模式/手动模式

JP2

见上表

为不同通道选择对应的增、减磁信号

JP3

见上表

当在本通道运行时，禁止跟踪

JP4

见上表

确定总线上UKA、UKB信号来源（双DLT6000型）

JP5

见上表

确定总线上UKA信号来源（单DLT6000型）

JP6

见上表

确定总线上UKB信号来源（单DLT6000型）

JP7

见上表

确定自动调节通道反馈来源

JP8

见上表

允许主通道出现故障时可自动切换到备用通道

K2

见上表

在双DLT6000型调节器中，选择每个调节器的调节模式。

在单DLT6000