EXC型励磁系统.ppt

1、,广州擎天实业有限公司2009.1,EXC9000型励磁系统,介绍内容,一、系统概述二、调节器三、功率整流系统四、灭磁系统五、对外接口六、项目配置七、其它,一、系统概述,概述主要功能特点核心技术设计原则适用范围与使用环境遵循标准,概述 EXC9000型全数字式静态励磁系统是广州擎天实业有限公司开发的第四代微机励磁系统。其主要特点是功能软件化、系统数字化。该系统的数字化不仅体现在调节器，也体现在功率柜和灭磁柜。励磁系统的各个部分均能实现智能检测、智能显示、智能控制、信息智能传输和智能测试，极大地提高了装置的可靠性和工艺水平。该励磁系统于2005年获得广东省科技进步二等奖，并于2006年通过华北电

2、网公司入网检测。自2003年研制成功推向市场以来，已有国内外上百家电厂数百台机组应用了本系统。,一、系统概述,功能特点全数字化系统CAN总线技术用于励磁系统内部互联 友好完善的人机界面灵活多样的对外接口方式完善的调试软件良好的电磁兼容性能独立的三通道,两种不同的调节器组态多CPU架构模式，电路表面贴装工艺和无风扇全中文三维人机界面,一、系统概述,功能特点先进可靠的核心控制器件高速交流采样技术完善的故障检测系统 高频脉冲列触发技术，实现残压起励 功率柜智能化智能化动态均流技术高耐压的脉冲变压器强大的停风机运行能力独特的可控硅跨接器完善的通讯功能智能化调试,一、系统概述,核心技术 多CPU架构技术

3、 PSS2A多变量PSS技术 DSP数字信号处理技术 高频脉冲列触发技术 低残压快速起励技术 可控硅整流桥智能均流技术 CAN现场总线技术 组态编程技术 智能控制技术,一、系统概述,设计原则 系统把可靠性作为首要追求目标，在确保可靠性的前提下提高产品技术的先进性。,一、系统概述,适用范围与使用环境适用于各种容量等级的励磁系统：大中型汽轮发电机自并励励磁系统；大中型水轮发电机自并励励磁系统；抽水蓄能机组励磁系统；直流励磁机励磁系统；带励磁机的三机励磁系统；安装地点：室内海拔高度：3000m环境温度：-15C+45C 空气相对湿度,最湿月的月平均最大相对湿度为90%,同时该月的月平均最低温度为+2

4、5。无爆炸危险及干净的环境中。空气中无足以腐蚀金属和破坏绝缘的气体及导电尘埃，以及在无较大振动或颠簸的地方。地震烈度 按8度设防,一、系统概述,遵循标准,一、系统概述,GB/T7409-2007大、中型同步发电机励磁系统技术条件DL/T650-1998大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件DL/T583-1995大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置技术条件DL/T843-2003大型汽轮发电机交流励磁机励磁系统技术条件,二、调节器,-系统组成-硬件配置软件设计控制规律功能实现人机界面通信规约起励电气制动电磁兼容,系统组成,二、励磁调节器,全数字化系统,二、励磁调节器,现场总线,现场总线用于

5、励磁系统内部进行数据交换，实现了全数字化减少柜间接线，节省安装空间，提高工艺水平，安装、运行、维护方便实现了分散控制，提高可靠性励磁系统数字化的发展方向客观上需要一种智能的连接方式将励磁系统的各个部分集成在一起。,二、励磁调节器,CAN总线,多主总线，无主站从站之分自动重发故障节点自动脱落通讯速度快，最快可达1Mbit/s可靠性高，抗干扰能力强，最远传输距离可达11km,二、励磁调节器,双微机双通道（同行业其它厂家采用）,调节通道配置,二、励磁调节器,微机/微机/模拟三通道（我公司最先采用）,调节通道配置,C通道的励磁调节从实现的原理和实现的途径与数字式调节器完全不同，因而能起到很好的后备作用

6、，显著提高了调节器的安全性和可靠性，还特别方便于发电机组和励磁的试验和维护。,二、励磁调节器,两种调节模式对比,二、励磁调节器,由单CPU模式向多CPU模式发展主CPU调节、逻辑控制、通讯DSP采样FPGA输出脉冲、脉冲闭锁优点：（1）极大地提高了调节器的运算速度和响应的快速性，提高了系统的调节精度（2）可以运行复杂的控制程序，能满足电网对励磁控制的高性能要求。,调节器的硬件多CPU模式,二、励磁调节器,技术指标,486DX5-133MHZ CPUDSP处理器：TMS320VC33-120MHZA/D转换分辨率：16bit 通道数：34路。32路开关量输入（24路光隔输入/8路TTL电平输入）

7、、24路开关量输出（8路光隔输出/16路TTL电平输出）4路模拟量输出（12位，010V）可控硅控制角分辨率：0.0027移相范围：0180,二、励磁调节器,智能型故障检测系统,独立于调节器智能化可检测的故障调节器软件故障调节器硬件故障调节器电源故障脉冲故障检测系统本身的故障，并报警,返回,二、励磁调节器,程序结构优化，实现多流程控制采用结构化程序语言功能完善,调节器软件,二、励磁调节器,DSP每周期32点向量采样用于计算机端电压、机端电流、有功、无功和机端频率。此外，DSP还采集励磁电压、励磁电流、系统电压、控制信号等直流量。通过双口RAM，DSP将采样结果传送到主CPU板。采用移窗算法克服

8、采样环节时间常数最小采样周期可以缩减到5ms，最大限度满足高精度调节的要求。,发电机参数的测量,二、励磁调节器,数学模型电压调节器,电压调节器的作用是维持机端电压恒定，因此其反馈量为发电机端电压。为使励磁系统有良好的静、动态性能，电压调节器采用两级超前滞后校正环节。,二、励磁调节器,数学模型电流调节器,励磁电流调节器用励磁电流作反馈量，励磁电流调节器的数学模型与电压调节器相似，仅少一级超前滞后校正环节。,二、励磁调节器,自动运行方式,二、励磁调节器,手动运行方式,二、励磁调节器,电力系统稳定器（PSS-1A）,以电功率为反馈量国内其它厂家普遍采用存在反调调节原动机时闭锁PSS输出或减小增益，降

9、低了PSS的工作效能。,二、励磁调节器,PSS-2A（加速功率型PSS）,由电功率型向加速功率型发展有助于电网稳定，已成为上网的必要条件有助于减小“反调”，利于机组安全,二、励磁调节器,PSS2A现场投运介绍,四川紫坪铺电厂的负载4阶跃试验（已投入PSS功能）。,二、励磁调节器,PSS2A现场投运介绍,四川紫坪铺电厂的负载4阶跃试验（未投入PSS功能）。,二、励磁调节器,PSS2A现场投运介绍,四川紫坪铺电厂的负载反调试验（PSS-2A）。,二、励磁调节器,PSS2A现场投运介绍,四川紫坪铺电厂的负载反调试验（PSS-1A）。,二、励磁调节器,软启动程序,t,UGIf,起励根据整定值爬升稳定运

10、行,二、励磁调节器,V/Hz 限制器,f,UG 整定点,UG 常规点,f 常规,UG 最小整定点,UG 最大整定点,V/Hz 设定范围,容许的运行范围,二、励磁调节器,调差,+Q,-Q,U,U,Q,Q,保证并联运行机组间无功合理分配,二、励磁调节器,限制器,最大励磁电流限制最小励磁电流限制定子电流限制欠励有功无功限制,P,+Q,-Q,1/Xd,二、励磁调节器,过励限制器,强励顶值电流限制长期允许运行最大电流限制反时限电流限制,二、励磁调节器,欠励限制器,五点拟合与发电机电压水平有关,二、励磁调节器,定子电流限制器,反时限特性可区分过励与欠励,二、励磁调节器,附加控制器,恒无功控制恒功率因素控制

11、,QBUS,QGEN,PFGEN,PFBUS,Q controlDischargeP.F control,BUS 1)Generator,恒功率因素,恒无功,无功释放,整定点,AVR整定值,二、励磁调节器,叠加的恒无功控制,进入方式现地操作远方接点远方串行通讯设定值现地操作远方接点远方mA信号远方串行通讯,二、励磁调节器,叠加的恒功率因数控制,进入方式现地操作远方接点远方串行通讯设定值现地操作远方接点远方mA信号远方串行通讯,二、励磁调节器,转子温度的测量,Rf=f(Uf,Uf,Lrotor,Ubrush),Uf,If,=0oC,0-235oC,Rotor actual,转子电阻Rf,二、励磁

12、调节器,容错控制,检测容错包括模拟量检测容错和开关量检测容错等，如对PT断线的检测、对PT相序和CT相序的检测，增、减磁接点防粘连，油开关信号容错，开停机信号容错等。控制容错包括过励限制动作限制增磁，欠励限制动作限制减磁，防止空载误强励，过励/欠励优先权判断，PSS输出故障等。,二、励磁调节器,故障录波和故障记录,故障录波的触发条件可以通过调试软件在线设定，比如强励动作、灭磁开关跳闸、甩负荷、PT断线等。一旦满足触发条件，调节器将自动启动录波功能，将事件发生前后一段时间（可设定）的数据永久保存直至下次故障。保存的数据可通过调试软件读出后进行分析。,二、励磁调节器,人机界面的功能,显示操作报警故

13、障记录、追忆、录波故障处理专家调试系统,二、励磁调节器,智能触摸屏,采用原装进口日本DIGITAL公司的工业专用Pro-face彩色液晶显示屏。长寿命。自带内部时钟，具有GPS对时功能。有掉电记忆区，具备故障追忆功能。,二、励磁调节器,彩色液晶显示器,30万像素TFT真彩液晶触摸屏4MB FLASH EPROM 闪存,二、励磁调节器,彩色液晶显示器,多重画面功能选择,二、励磁调节器,彩色液晶显示器,开关量监测,二、励磁调节器,彩色液晶显示器,功能设置画面,二、励磁调节器,彩色液晶显示器,故障记录画面,二、励磁调节器,组态编程技术,使用图形语言自由定义I/O输出，是本项目取得的重大技术进步。不同

14、客户或不同机组对I/O输出要求通常是五花八门的，I/O输出定义最终要通过修改程序来实现。修改程序有多种方法，如修改汇编或高级语言的源代码，然后通过编译后送到目标系统运行。另一种方法是依赖操作系统，通过修改梯形图或组态软件方式。这两种方法让客户直接使用都是不合适的，因为都要求操作者对本系统及编程很熟悉。本项目的一个创新点是开发了一种工具，我们称之为图形语言，在本工具的支持下，画出逻辑原理图，就会自动生成I/O输出定义文件，使用者无需掌握计算机编程知识。,二、励磁调节器,组态编程技术,二、励磁调节器,功能强大的调试软件,EXC9000励磁系统配置了功能强大、完善的调试软件，可以很方便地完成辅助调试

15、、参数整定及在线修改、故障监测、录波、机组试验等功能。,二、励磁调节器,调试软件,在同一画面中实现波形监视、参数在线修改、录波数据分析和事件监视功能，方便现场试验。波形可以保存为数据文件，方便以后分析。波形可以保存为彩色图片、黑白图片。程序自动分析两个数据点之间的时间间隔。增强波形分析能力。,继续,二、励磁调节器,调试软件,实现参数分组，并配备配置软件。可以设置参数的限制值和默认值。增加命令功能，可以用调试软件直接控制调节器各种功能的投退。增加事件记录功能，配合调试软件，可以上载调节器内部的事件记录。配备专用工具，可以方便地设置调节器自动录波的触发条件。,继续,二、励磁调节器,软件具备完善的示

16、波器功能。可以同时显示11路模拟信号，每一路信号可以独立进行开关操作、颜色设置、缩放、平移等操作；每个模拟通道具备6500点的存储深度和10ms/点的分辨率；丰富的波形转储功能，可以将波形存储为数据文件、单色波形和彩色波形的BMP文件。参数操纵功能。可以上载、下载励磁调节器的参数表；参数表具备版本控制功能，可以自动验证参数的有效性；每个参数都具备一组约束条件，可以有效防止错误参数的输入；参数表分组功能，方便用户从数量众多的参数表中寻找特定的参数；参数对比功能，可以将当前参数表中的参数与默认值或者存储在文件中的参数表进行对比；参数转储功能，可以将参数转存为数据文件或者文本文件。,二、励磁调节器,命令接口。使用Debug软件，用户可以方便地控制励磁调节器执行各种操作。包括执行各种模式切换、阶跃试验、设置励磁调节器事件记录和录波功能的触发条件等。更新程序功能。通过与励磁调节器配合，可以下载各种文件到励磁调节器，执行调节器软件的更新操作。,二、励磁调节器,二、励磁调节器,二、励磁调节器,二、励磁调节器,调节器外形及内部布置,二、励磁调节器,三、功率整流系统,系统组成功能特点智能控制元器件结构工