WGEC300励磁控制系统技术说明书.docx

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WGEC300励磁控制系统技术说明书

第一章　硬件结构

1.1　基本配置

WGEC-31X励磁控制系统主要适用于自并励励磁系统。

自并励励磁系统一般由励磁变压器、励磁调节器柜、进线柜（200MW机组以上）、功率柜、灭磁过压保护柜等构成；配置备用励磁的励磁系统同时配有切换操作柜。

励磁调节器柜内安装的是励磁控制器，是励磁反馈控制的核心部分。

功率柜内安装的是由大功率可控硅组成的三相全控整流桥，根据发电机励磁电流的大小，可由若干个功率柜向发电机提供励磁电流。

灭磁过压保护柜中安装的是灭磁开关和非线性或线性灭磁及过电压保护装置。

切换操作柜主要完成主励、备励之间励磁电流通路切换的功能。

本运行规程主要介绍WGEC－300调节器柜、WGEC－300智能功率柜和WGEC－300灭磁柜的硬件配置、操作方法、运行维护检修方法等。

WGEC－300装置原理：

《WGEC－300励磁控制系统技术说明书》。

图1-1　WGEC-313自并励励磁系统布置示意图

（从左至右分别为WGEC-300励磁调节器柜、1～3#智能功率柜、灭磁过压保护柜。

）

（按照发电机组容量、励磁参数及技术要求的不同，功率柜配置有一柜双桥、2～4个功率柜等方式，灭磁过压保护柜有1~2柜等配置方式。

）

（200MW机组及以上可以配置进线柜，具有备励系统的机组应配置切换柜。

）

WGEC－300励磁调节器柜

简称：

AVR柜；由触摸式大屏幕智能平板电脑ECU（ExtendedCommunicationUnit扩展通讯单元）、2套标准6U机箱组成的AVR（AutoVoltageRegularor自动电压调节单元）控制单元AVR32、操作回路、数字开关量输入输出回路、模拟量输入输出回路构成。

调节器柜包含了WGEC300励磁控制系统的三层式的结构的其中两层：

中间层——自动电压调节单元AVR、上层——扩展通讯单元ECU。

参考《附录7：

WGEC-31X标准设计图》。

图1-2　WGEC-300控制器（AVR32）

图1-3　扩展通讯单元ECU

WGEC－300智能功率柜

简称：

IPU柜；由智能控制单元IPU16、双套电源、脉冲放大、大功率可控硅功率元件、风机及操作回路组成。

完成将励磁变压器二次侧电压整流输出来控制转子电压、电流的功能。

智能功率柜包含了WGEC300励磁控制系统的三层式的结构的底层——智能功率单元IPU（IntellingentPowerUnit智能功率单元）。

WGEC-311励磁系统中配置智能功率柜为一柜双桥，WGEC-312/WGEC-313/WGEC-314功率柜均为单柜中配置单整流桥。

智能反馈均流功能主要由智能控制单元IPU16实现，并且每个智能控制单元IPU16均可以脱离调节器AVR独立运行在手动恒励磁电流方式，增加了系统的可靠性。

图1-4　WGEC-300智能功率柜控制器（IPU16）

WGEC－300灭磁及过压保护柜

由灭磁开关、非线性或线性灭磁电阻和交、直流侧过电压保护装置组成。

主要功能：

正常停机采用逆变灭磁停机，快速安全。

交流侧过电压（RSA－浪涌过电压吸收器回路），直流侧过电压（SPA－尖峰过压吸收器回路）。

配置非线性灭磁电阻，在事故停机时吸收转子反向过电压（FR1-灭磁过电压保护组件回路）。

灭磁开关负责断开励磁电流通路，实现灭磁能量向灭磁电阻的转移。

按照额定励磁电压、电流及灭磁容量的差异，灭磁开关可以配置单极/双极、单断口至四断口各种方案。

原理图参考《附录7：

WGEC-31X标准设计图》。

灭磁过压保护柜的使用、操作、维护说明详见第四章。

1.2　WGEC－300调节器柜

1.2.1　柜门布置

图1-5

“运行正常”指示灯亮：

WGEC-300控制器（简称AVR32，CPU为32位DSP单片机）硬件正常，可以闭环调节和跟踪热备用；

“运行正常”指示灯灭：

AVR32硬件故障；

“异常报警”指示灯亮：

调节器柜有故障：

故障信息可在ECU中查询；

“A套运行”指示灯亮：

A套为主机，控制CAN总线（控制可控硅触发角）；

“A套运行”指示灯灭：

A套为从机，监听CAN总线（热备用状态）；

“B套运行”指示灯亮：

B套为主机，控制CAN总线；

“B套运行”指示灯灭：

B套为从机，监听CAN总线；

“ECU”单元：

是一台触摸式大屏幕智能平板电脑，安装WINDOWS系统；通过扩展通讯单元ECU可以了解调节器的所有状态和对调节器的所有操作；具体操作参考：

2.2节《ECU操作》。

正常状态：

“A套运行”和“B套运行”指示灯有且只有一个灯亮；

主状态控制器：

即主机，主机根据当前状态，计算出控制电压Uc，通过CAN总线（ControllerAreaNetwork现场控制总线网络）把Uc下发到智能功率柜控制器（简称IPU16，CPU为16位单片机），IPU16根据收到的Uc计算出可控硅控制角a；

从状态控制器：

即从机，跟踪主机Uc，保持热备状态。

1.2.2　柜内操作

“AVR控制器”：

采用标准6U半宽控制机箱，背插板式结构，每套控制器包括两块AC/DC电源板、1块CPU板、1块PT/CT交流板；一般为双置即A、B套；

“增加励磁”按钮：

同时增加A、B套励磁给定（机端电压或励磁电流），具有防粘连功能，步长可调（参数设置：

电压环PID，P04）；

“减少励磁”按钮：

同时减少A、B套励磁给定，具有防粘连功能，步长可调（参数设置：

电压环PID，P04）；

“开机令”按钮（起励）：

发电机额定转速后按“开机令”按钮起励建压；

“停机令”（逆变灭磁）：

发电机空载时，按“停机令”按钮逆变灭磁；

“信号复归”按钮：

同时复归调节器和智能功率柜的报警信号；

“主从切换”按钮：

A、B套控制器都正常时，切换A、B套控制器主、从状态。

“投PSS”置为ON：

励磁系统采用PSS＋PID控制规律，运行时不需投。

“投PSS”退出：

励磁系统采用PID控制规律；

“投手动”置为ON：

励磁系统采用恒励磁电流控制方式（自动退出V/F限制，强励限制，欠励限制），保持励磁电流恒定；

“投手动”退出：

励磁系统采用恒机端电压控制方式，保持机端电压恒定；

“投保护”置为ON：

投入V/F限制，强励限制，欠励限制等保护；

“投保护”退出：

试验时：

退出V/F限制，强励限制，欠励限制等保护；

“调试位”置为ON：

调试状态，方便调试，ECU可以对励磁调节器操作；

“调试位”退出：

ECU只能查看励磁控制系统状态，不能对励磁AVR柜进行操作；

“投均流”置为ON：

IPU柜允许均流；

ZK6置为“恒无功”：

“投手动”退出，且ZK6置位；励磁系统采用恒无功功率控制方式，保持无功功率恒定；

ZK6置为“恒COSφ”：

“投手动”退出，且ZK6置位；励磁系统采用恒功率因数控制方式，保持功率因数不变。

A、B套控制器均为交、直流双路供电，交、直流电源互为备用。

正常运行时：

“投保护”转换开关应在“ON”位置；“投手动”、“调试位”转换开关应在退出位置；

说明：

其中“增加励磁”，“减少励磁”，“开机令”，“停机令”，“信号复归”，“投PSS”，“投手动”的操作必须在操作电源61DK（在灭磁柜内）为合位且电压正常时才有效。

1.3　WGEC－300智能功率柜

1.3.1　柜门布置（单整流桥）图1-7

“运行正常”指示灯亮：

智能功率柜IPU16运行正常，能正常发脉冲；

“异常报警”指示灯亮：

IPU柜有故障，故障信息可在液晶显示单元或ECU单元中查询；

“均流正常”指示灯亮：

均流系数≥95％；

“脉冲电源”指示灯亮：

IPU柜脉冲电源正常；

“励磁电流”电流表：

指示IPU柜输出励磁电流；

“液晶显示”单元：

可以显示智能功率柜所有状态和操作智能功率柜，具体操作查询2.3节《IPU柜液晶操作》。

“清脉冲丢失”按钮：

脉冲丢失信号出现后、复归脉冲丢失信号；

“脉冲电源”开关：

脉冲放大电源控制开关；

“手动投风机”开关：

试验或就地手动投风机控制开关；

“独立运行”开关：

不受AVR控制、单IPU独立运行控制开关。

1.3.2　柜门布置（一柜双桥）

图1-8

“I桥正常”指示灯亮：

1#桥IPU16能正常发脉冲；

“II桥正常”指示灯亮：

2#桥IPU16能正常发脉冲；

“异常报警”指示灯亮：

IPU柜有故障，故障信息可在液晶显示单元或ECU单元中查询；

“均流正常”指示灯亮：

均流系数≥95％；

“I桥励磁电流”电流表：

指示1#桥输出励磁电流；

“II桥励磁电流”电流表：

指示2#桥输出励磁电流；

“液晶显示”单元：

可以显示智能功率柜所有状态和操作智能功率柜，具体操作查询2.3《IPU柜液晶操作》。

1.4　WGEC－300灭磁过压保护柜

1.4.1　柜门布置

图1-9

“操作电源”指示灯亮：

励磁控制系统操作电源正常；

“合闸电源”指示灯亮：

FMK合闸电源正常；

“过压指示”指示灯亮：

转子过压一次；

“过压复位”按钮：

复归过压指示信号；

FMK“合”指示灯亮：

操作电源正常，FMK开关在“合”位

FMK“分”指示灯亮：

操作电源正常，FMK开关在“分”位

FMK操作“合”置位：

操作电源、合闸电源正常时，合灭磁开关FMK；

FMK操作“分”置位：

操作电源正常时，分灭磁开关FMK；

“励磁电压”电压表：

指示励磁系统输出电压；

“励磁电流”电流表：

指示励磁系统输出电流。

第二章基本操作

2.1　装置上电操作

确认外部接线正确后，即可对WGEC－300励磁控制系统进行上电检查：

2.1.1　WGEC－300励磁调节器上电操作

1.合ECU单元电源（平板机背面“ON/OFF”开关）；

2.合A套控制器电源开关：

直流电源A（1DK），交流电源A（2DK）；

3.合B套控制器电源开关：

直流电源B（3DK），交流电源B（4DK）；

2.1.2　WGEC－300智能功率柜上电操作

（各开关分布在每个功率柜内，“11FDK”、“11DK”、“12DK”开关在1#智能功率柜，以此类推，一柜双桥的开关都在智能功率柜中）

1.合IPU柜风机电源开关“11FDK”、“12FDK”或“21FDK”、“22FDK”或“31FDK”、“32FDK”；

2.合IPU柜直流电源开关“11DK”或“21DK”或“31DK”；

3.合IPU柜交流电源开关“12DK”或“22DK”或“32DK”；

2.1.3　WGEC－300灭磁柜上电操作

1.合操作电源开关（61DK）；

2.合合闸电源开关（62DK）；

3.合起励电源开关（63DK）。

2.1.4　装置检查

1.上电后调节器柜和智能功率柜会进行初始化，自检；每个报警指示灯都应在灭状态；如果有报警指示灯亮，则根据4.5节《故障报警及处理》处理。

2.合、分智能功率柜‘手动投风机’开关，检查风机运转是否正常；

3.分、合灭磁开关FMK，检查灭磁开关分、合是否正常。

2.2　调节器ECU单元操作

WGEC-300励磁控制系统监控软件是安装在研华TPC系列工业用平板电脑上的一套功能强大的监控软件，TPC系列工业用平板电脑和监控软件构成了扩展通讯单元（ECU），该软件是基于Labview开发工具进行二次开发的结果，具有美观友好的视窗特性。

通过点击桌面图标ECU300soft.exe即可进入WGEC-300的人机界面主控窗口。

监控软件共有9个界面：

主界面、状态波形、均流波形、AVR状态、IPU状态、报警信息、参数设置、机组参数、调试。

每个页面的下方是状态栏，显示当前A、B套控制器的运行方式、通讯状态及当前时间。

除主画面外，每个页面的右侧都有两个表计和一个水平条。

表计分别显示主套机端电压和无功功率，水平条显示给定电压值。

表计的下方有一些按钮，每个页面的操作按钮会略有不同；开机令、停机令、信号复归、正阶跃、负阶跃和参数修改的按钮必须在“调试位”ON时有效；开机令、停机令和信号复归定义同1.2.2节《柜内操作》，正、负阶跃阶跃量可在参数设置页面中修改（励磁操作参数：

阶跃步长），默认值为5％。

用户可以在台式机上运行监控软件，模拟操作。

2.2.1　主界面

主画面图是程序运行时的默认页面，包含WGEC-300励磁控制系统的基本信息——主套调节器的机端电压、无功功率、均流系数，以及PSS状态。

图2-1

2.2.2　状态波形

图2-2

状态波形页面有两个波形窗口，可以分别显示机端电压、励磁电流、有功功率、无功功率和机组频率五个波形，波形的时间长度是20秒。

程序实时计算波形的超调量并在波形窗口中显示。

波形窗口左侧是五个波形的数值显示，包括最大值、最小值和当前值。

将鼠标放到坐标内可以看到一个放大镜样式的指针，点击拖动可以放大波形。

“上一个波形”：

切换波形。

依次是机端电压－励磁电流－有功功率－无功功率－机组频率－机端电压，循环显示；

“下一个波形”：

切换波形。

顺序与上一个波形相反；

“重置坐标”：

恢复波形窗口坐标为默认值；

“复制波形”：

将当前波形以图片方式复制到剪切板，方便其它程序中粘贴使用；

“暂停”：

停止波形刷新，此时可以“保存波形”，以数据文件保存当前静止波形，如不保存，再点“刷新”可恢复波形刷新。

“保存波形”：

将当前5种波形保存到指定文件。

默认保存格式是*.rcd，这种格式占用较少的磁盘空间；若存为*.dat格式，可以直接用记事本打开。

“打开波形”：

打开状态波形数据文件。

可以打开多个不同的波形文件，其波形将在波形窗口内重叠显示。

强励报警、欠励报警、V/F报警、PT断线、解列、逆变灭磁等条件下监控软件自动启动录波。

录波时间为启动前4.0秒，启动后16秒。

自动录波功能保存波形时，按000～999命名循环保存。

录波文件保存在硬盘上，可以通过U盘拷贝至台式机进行分析。

2.2.3均流波形

图2-3

智能反馈均流是WGEC-300励磁控制系统独创的领先技术之一，在不增加硬件的基础上做到了各个功率柜IPU之间输出电流的动态平衡，可以在均流波形页面上观察智能均流的效果。

在波形窗口内可以同时看到每个功率柜的励磁电流波形以及每个功率柜的励磁电流给定值波形，同时在波形的右上方可以观察到当前的均流系数。

“均流投、退”：

控制智能均流的投退。

通过投退均流可以看到均流投和退时每个功率柜励磁电流的差异，从而知道均流效果。

“打开波形”：

打开均流波形数据文件。

不能重叠显示多个均流波形文件。

2.2.4　AVR状态

AVR状态页面可以查看到所有AVR柜的数字开入量和开出量，开入量和开出量定义参考《附录4》。

图2-4

“DO测试”：

连续按此健，测试各个数字量输出位的接线是否正确；

“退出测试”：

退出DO测试；

DO测试和退出测试在“调试位”置为ON时有效。

注意：

DO测试完成后，一定要按“退出测试”，以退出DO测试，否则调节器数字量开出不正确。

2.2.5　IPU状态

IPU状态页面可以查看各个功率柜的状态，由每个整流桥的智能控制单元IPU16通过通讯上传到调节器，其定义参考2.3.5节《运行状态》。

图2-5

2.2.6　报警信息

图2-6

当调节器柜面板上的异常报警指示灯点亮，可点击报警信息窗口，查看具体的报警信息，报警信息定义和处理方法参考4.5节《故障报警及处理》。

在报警信息页面的左侧，显示程序运行的日志。

每次运行程序的日志文件都存放在程序安装目录下/Log文件夹内。

2.2.7　参数设置

参数设置页面可以查看和修改调节器柜的参数，非专业人员请不要修改参数，修改参数在“调试位”置为ON时有效。

参数设置页面将WGEC-300励磁控制系统的内部参数分为8组，分别为电压环PID参数、电流环PID参数、PSS参数、强励限制参数、欠励限制参数、V/F限制参数、励磁操作参数和修正参数，每组有6个参数。

具体定义请参看《附录6WGEC-300励磁控制系统参数整定说明》。

图2-7

调节器柜有3个地方保存参数――FLASH，EEPROM，RAM；

FLASH中参数：

出厂默认参数，出厂后不能更改，掉电保持，显示为默认参数；

EEPROM中参数：

每次上电时RAM调用EEPROM中参数，掉电保持，显示为保存参数，

RAM中参数：

调节器柜当前使用的参数，掉电不保持，显示为运行参数。

通过参数选择按钮，可以选定需要修改的参数。

A套：

当前显示和修改的参数为A套控制器参数；

B套：

当前显示和修改的参数为B套控制器参数；

↑0.1：

当前参数增加0.1；

↓0.1：

当前参数减少0.1；

↑0.01：

　　当前参数增加0.01；

↓0.01：

　　当前参数减少0.01；

立即修改：

参数修改后立即参加控制，保存到RAM中；

默认参数：

EEPROM，RAM都使用FLASH中参数；出厂后最好不要使用；

恢复参数：

RAM调用EEPROM中参数；

保存参数：

将RAM中参数保存到EEPROM；

确认修改：

没有选中‘立即修改’，把修改后参数下发到RAM中。

如果有未保存的参数（保存参数和运行参数不一致），参数未保存指示灯会闪烁；退出该页面时，程序将会提示用户是否保存参数。

2.2.8　机组参数

机组参数页面用来设置机组参数和DCS从站地址（1～255），并选择是以‘标么值’还是以‘有名值’显示状态量。

点击任一参数，都会弹出数字键盘，用户输入要修改的参数后点击“确定”，即可修改。

点击“确定修改”，则用修改后的机组参数替换当前机组参数，同时将其保存到设置文件中。

图2-8

2.2.9　调试

图2-9

调试页面供厂家现场调试人员使用，在调试窗口内可观察到双套调节器的所有模拟量信息。

系统图中的ECU是指扩展通讯单元（TPC工业用平板电脑及监控软件），AVR为励磁调节器柜控制单元，IPU为智能功率柜。

其中ECU与AVR之间通过串行口通讯，AVR和IPU之间通过CAN总线通讯。

在系统图中还显示一些运行状态：

A、B套AVR和功率柜的运行情况，灭磁开关、主油开关、功率柜直流刀闸和交流刀闸的分合情况。

其中AVR框红色表示本套为系统主控单元，绿色标识本套为从控单元，黄色表示本套不在线或有故障退出。

IPU蓝色表示本单元在线，正接受AVR控制，黄色表示本单元有故障。

开关红色表示合，绿色表示分。

设备运行中，检修维护人员可以观察此页面，但需注意，柜内“调试位”应置为“OFF”。

观察完毕后，切回主画面。

2.3　IPU柜液晶操作

通过IPU16面板上的按键，可对IPU的运行状况进行监控，包括励磁电流的波形、状态量显示、开关量观察以及简单操作。

面板上一共有6个操作按键，分别是“”（上）、“”（下）、“”（左）、“”（右）、“Esc”（取消）、“Enter”（确认）。

当IPU16上电后，液晶屏自动上电，显示“武汉聚能电气公司”字样，说明调节器运行正常，按任意键可进入目录页。

（如图）

图2-10菜单目录

可以看到八个目录项：

电流波形、模拟量、开关量输入、开关量输出、运行状态、报警信息、操作命令和参数设置。

按“”、“”键移动光标，用光标选择要观察的项目，选择后按“Enter”（确认）键，可以进入下一级目录。

按“Esc”（取消）、“”、“”键无效。

在每页的下方都有整流桥编号，指示当前所看内容是1桥、2桥、3桥还是4桥。

当三分钟内没有任何键盘操作后，液晶自动进入屏幕保护状态，关掉背光，显示屏幕保护图案，即显示武汉聚能电气公司图标。

图2-11　武汉聚能电气公司图标

2.3.1电流波形

可以观看励磁电流的即时波形，显示单位为标么值。

当励磁电流值超过坐标的容限值时，会自动调整坐标，将波形显示到合适的坐标内。

在就地运行方式下，按“”、“”键可以对励磁电流给定值进行加减千分之一操作。

按“Esc”（取消）键返回目录页，“Enter”（确认）、“”、“”键无效。

图2-12电流波形

2.3.2　模拟量

可以观察到调节器运行时的所有模拟量。

分两页显示，可以用“”、“”、“”、“”键翻页，使这2页循环显示。

其中的模拟量显示也是0.5秒刷新一次，显示为标么值。

在每页中都显示机端电压的有效值。

按“Esc”（取消）键将退回目录页，“Enter”（确认）键无效。

图2-13状态量显示

状　态　量

状态量名称

符号及实际意义

电流给定

Ir：

就地运行时电流给定值

控制电压

Uc：

反余弦时的控制电压，叠加均流投入后的Uc

控制补偿

DUc：

均流计算出的Uc偏差量

触发角度

Alp：

触发可控硅的脉冲角度

机组频率

Fw：

同步电压频率，相当于机组频率

同步电压

Ut：

可控硅阳极电压，等同于机端电压

下发控制

UcR：

AVR下发的控制电压

均流给定

IfR：

AVR下发的均流给定值

风机电源1

FU10：

风机I段电源电压

风机电源2

FU20：

风机II段电源电压

基准电压

Usd：

IPU内部用监测AD正常的基准源

励磁电流

Iff：

励磁电流的瞬时值

2.3.3　开关量输入

可以观察与功率柜相联的开关量输入状态。

共2页，按“”“、”““

“键可以翻页，使这2页循环显示（如图）。

短接IPU开关量输入节点，可以看到相应的开关量左侧实心方框闪动。

按“Esc”（取消）键将退回目录页，“Enter”（确认）键无效。

图2-14　开关量输入

开关量输入

名称

代表意义及点亮条件

1＃功率柜

指示当前IPU编号为1＃，通过参数设置

2＃功率柜

指示当前IPU编号为2＃，通过参数设置

3＃功率柜

指示当前IPU编号为3＃，通过参数设置

手动投风机

风机试验扳手，风机试验扳手置合位置

脉冲丢失（选配）

触发可控硅脉冲有丢失，脉冲监测板输出脉冲丢失节点输入到控制器

减少励磁

减少励磁给定值，就地或远方减少励磁节点吸合

增加励磁

增加励磁给定值，远方或就地增加励磁节点吸合

风压低

指示风机运行状态，风机未转或风机转动后风压节点未断开

快熔熔断

可控硅快熔保护节点指示，可控硅任意一快熔熔断，会引起IPU退出运行

整流桥超温

整流桥温度过高，整流桥内温度继电器由于温度过高吸合

交流刀闸分

功率柜内交流刀闸状态，点亮时可控硅触发角度140°

直流刀闸分

功率柜内直流刀闸状态，点亮时可控硅触发角度140°

独立运行

IPU运行在就地指示，独立运行扳手置合位置，点亮为就地独立运行，未点亮为远方控制

灭磁开关分

灭磁开关未闭合，此时可控硅触发角度140°

2.3.4　开关量输出

可以观察与功率柜相关联的开关量输出状态。

当有报警输出或投风机等需要开出节点时，相应左侧实心方框闪动。

按“Esc”（取消）键将退回目录页，“Enter”（确认）键无效。

图2-15　开关量输出

开关量输出

名称

代表意义及点亮条件

异常报警

出现异常报警后，调节器开出节点报至中控室，报警信息窗口中任何一个指示点亮，当面板上异常报警指示灯点亮时，可通过报警信息页看到具体异常报警信息

清除脉冲丢失（选配）

清除脉冲丢失信号，出现脉冲丢失报警后，按下则复归自保持的脉冲丢失信号

投风机1段

投入风机用1段电源或一号风机

投风机2段

投入风机用2段电源或二号风机

均流正常

均流效果指示，投入均流后，均流系数95％以上

异常报警

出现异常报警后，点亮面板异