EXC9100型勵磁系統(tǒng)綜述綜述

1、 四川小金川春堂壩水電站四川小金川春堂壩水電站 EXC9100型勵磁系統(tǒng)型勵磁系統(tǒng)介紹內(nèi)容一、系統(tǒng)概述二、調(diào)節(jié)器三、功率整流系統(tǒng)四、滅磁系統(tǒng)五、基本參數(shù)一、系統(tǒng)概述 主要功能特點 核心技術(shù)功能特點全數(shù)字化系統(tǒng)CAN總線技術(shù)用于勵磁系統(tǒng)內(nèi)部互聯(lián) 友好完善的人機界面靈活多樣的對外接口方式完善的調(diào)試軟件，可實現(xiàn)智能化調(diào)試良好的電磁兼容性能獨立的三通道,兩種不同的調(diào)節(jié)器組態(tài)完善的故障檢測系統(tǒng) 功率柜和滅磁柜實現(xiàn)智能化監(jiān)測及控制高耐壓的脈沖變壓器停風(fēng)機運行能力獨特的可控硅ECB滅磁系統(tǒng)完善的通訊功能一、系統(tǒng)概述核心技術(shù)多CPU架構(gòu)技術(shù) PSS2B多變量PSS技術(shù) 主流ARM + 新型FPGA的嵌入式處理

2、技術(shù)高頻脈沖列觸發(fā)技術(shù)低殘壓快速起勵技術(shù)可控硅整流橋智能均流技術(shù) CAN現(xiàn)場總線技術(shù)組態(tài)編程技術(shù)智能控制技術(shù)一、系統(tǒng)概述二、調(diào)節(jié)器 -系統(tǒng)組成 -硬件配置 軟件設(shè)計 功能實現(xiàn) 人機界面 通信規(guī)約系統(tǒng)組成二、勵磁調(diào)節(jié)器現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線用于勵磁系統(tǒng)內(nèi)部進行數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)了全數(shù)字化 減少柜間接線，節(jié)省安裝空間，提高工藝水平，安裝、運行、維護方便 實現(xiàn)了分散控制，提高可靠性二、勵磁調(diào)節(jié)器CAN總線多主總線，無主站從站之分，信息優(yōu)先級先后順序來決定通信次序自動重發(fā)故障節(jié)點自動脫落通訊速度快，最快可達1Mbit/s可靠性高，抗干擾能力強，最遠傳輸距離可達10km二、勵磁調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)通道配置微機/微機/模擬三

3、通道 C通道的勵磁調(diào)節(jié)從實現(xiàn)的原理和實現(xiàn)的途徑與數(shù)字式調(diào)節(jié)器完全不同，因而能起到很好的后備作用，顯著提高了調(diào)節(jié)器的安全性和可靠性，還特別方便于發(fā)電機組和勵磁的試驗和維護。 二、勵磁調(diào)節(jié)器AVR：自動電壓調(diào)節(jié)FCR：勵磁電流調(diào)節(jié)（手動模式）通道級別通道狀態(tài)級別定義3通道在自動方式且無異常2PT故障10機端電壓大于10%、但無同步信號二、勵磁調(diào)節(jié)器通道在自動方式下，正常運行情況時狀態(tài)為3級；當(dāng)出現(xiàn)PT故障時，切到備用通道，本通道變?yōu)槭謩臃绞讲⑶覡顟B(tài)變?yōu)?級，該狀態(tài)保持直至PT故障恢復(fù)；機端電壓大于10%時，若沒檢測到同步信號，則本通道優(yōu)先級變?yōu)?，表示本通道不可用，同樣保持直至故障恢復(fù)。由單CPU

4、模式向多CPU模式發(fā)展ARM處理器完成勵磁調(diào)節(jié)運算、邏輯處理和對外通訊的工作FPGA同步采集控制、同步交流采樣及算法實現(xiàn)、頻率補償、同步信號檢測輸出脈沖、脈沖閉鎖優(yōu)點：（1）內(nèi)部集成了大容量RAM和多路DSP,極大地提高了調(diào)節(jié)器的運算速度和響應(yīng)的快速性，提高了系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度。（2）可以運行復(fù)雜的控制程序，能滿足電網(wǎng)對勵磁控制的高性能要求。調(diào)節(jié)器的硬件多CPU模式二、勵磁調(diào)節(jié)器故障檢測系統(tǒng)可檢測的故障 同步回路故障信號 故障判據(jù)：1.同時滿足 1）同步電壓比機端電壓低15%；2）機端電壓大于40%；3）同步電壓大于20%；4）勵磁電流大于4.5%。 2.同步相序反接。3.同步消失（機端電壓大于額

5、定的10%且無同步信號） 以下同步斷相信號，不影響調(diào)節(jié)器正確工作，也不改變調(diào)節(jié)通道的可用狀態(tài)級別：同步原邊斷A相，同步原邊斷B相，同步原邊斷C相同步副邊斷A相，同步副邊斷B相，同步副邊斷C相，同步副邊斷BC相，同步副邊斷AC相，同步副邊斷AB相 PT斷線故障 調(diào)節(jié)器通過機端PT檢測到的機端電壓信號將是錯誤的降低了30左右，切換到手動方式或其他高級別的通道運行。 有三種情況判斷：Average = Ug/1.2；（1）情況1： (Ug 10%) & ( (Ua Average) | (Ub Average) | (Uc Average) ) & 同步與PT不相關(guān) 2）情況2：(Ug + 10%

6、20%) & 同步與PT相關(guān)3）情況3：-相當(dāng)于PT信號消失( Ug 20%) 通道故障 對調(diào)節(jié)器中各調(diào)節(jié)通道（A或B或C通道）內(nèi)部的通訊故障、電源系統(tǒng)故障、軟件故障、ARM芯片故障及FPGA芯片故障，都是影響主控制板運行的嚴重故障，必須完成實時監(jiān)視。一旦出現(xiàn)故障，由邏輯監(jiān)視單元立即封鎖此通道的輸出、退出本通道運行，自動切換到其他通道并報“通道故障”信號。 低勵磁電流故障 低勵磁電流，相當(dāng)于勵磁系統(tǒng)失磁狀況的檢測。 判斷條件為： 本通道運行 & 定子電流大于10 & 勵磁電流小于低勵磁電流限制值。返回二、勵磁調(diào)節(jié)器程序結(jié)構(gòu)優(yōu)化，實現(xiàn)多流程控制采用結(jié)構(gòu)化程序語言功能完善調(diào)節(jié)器軟件二、勵磁調(diào)節(jié)器調(diào)

7、節(jié)器的功能按機端電壓調(diào)節(jié)的自動方式按勵磁電流調(diào)節(jié)的手動方式恒觸發(fā)角運行方式殘壓起勵軟起勵零起升壓（最低為機端電壓的10%）通道自動跟蹤系統(tǒng)電壓跟蹤（空載時有效的快速起勵，建立機端電壓，并網(wǎng)不再跟蹤）二、勵磁調(diào)節(jié)器 過勵反時限限制 低勵限制（5點擬合，木坡僅2點擬合） 定子電流限制（V/F） 恒無功功率調(diào)節(jié) 恒功率因數(shù)調(diào)節(jié) 無功調(diào)差 電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS 轉(zhuǎn)子溫度估算二、勵磁調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器的保護 過勵保護正常強勵情況下，勵磁電流限制在2.0倍以內(nèi)。如果勵磁電流達到3.0倍以上時，判斷為“過勵保護”動作，發(fā)“過勵保護”信號，跳滅磁開關(guān)，聯(lián)跳出口斷路器。 低頻保護發(fā)電機空載狀態(tài)、機端電壓大于10，當(dāng)機

8、端電壓頻率低于45Hz時，低頻動作，勵磁調(diào)節(jié)器進行逆變滅磁，同時發(fā)出“低頻”信號。當(dāng)機端電壓頻率大于47.5Hz時，低頻信號復(fù)歸。容錯控制檢測容錯檢測容錯包括模擬量檢測容錯和開關(guān)量檢測容錯等，如對PT斷線的檢測、對PT相序和CT相序的檢測，增、減磁接點防粘連，油開關(guān)信號容錯，開停機信號容錯等?？刂迫蒎e控制容錯包括過勵限制動作閉鎖增磁，欠勵限制動作閉鎖減磁，防止空載誤強勵，過勵/欠勵優(yōu)先權(quán)判斷，PSS輸出限幅等。二、勵磁調(diào)節(jié)器三、功率整流系統(tǒng) 系統(tǒng)組成 功能特點 智能控制 元器件 結(jié)構(gòu)工藝單柜組成6個可控硅組件（包括散熱器）6個帶接點指示的快速熔斷器6個高耐壓值的脈沖變壓器分散式阻容保護一臺高功

9、率冷卻風(fēng)機組風(fēng)壓開關(guān)，用于風(fēng)機啟停監(jiān)測一塊智能控制板（脈沖控制單元）三、功率整流系統(tǒng)智能化功率柜工況檢測智能化工況顯示智能化信息傳輸智能化風(fēng)機控制智能化智能化均流三、功率整流系統(tǒng)工況檢測智能化單橋總輸出電流橋臂電流快熔狀態(tài)風(fēng)溫風(fēng)機開停狀態(tài)風(fēng)壓檢測本柜投切狀態(tài) 返回三、功率整流系統(tǒng)工況顯示智能化三、功率整流系統(tǒng)信息傳輸實現(xiàn)智能化調(diào)節(jié)柜1#功率柜現(xiàn)場總線2#功率柜3#功率柜滅磁柜.三、功率整流系統(tǒng)風(fēng)機控制智能化風(fēng)機自動開停當(dāng)智能控制板檢測到勵磁系統(tǒng)有“開機令”或本柜輸出電流大于100A時，自動啟動風(fēng)機；無“開機令”且本柜輸出電流小于50A時，自動停止風(fēng)機三、功率整流系統(tǒng)智能均流 常規(guī)并聯(lián)運行的功率

10、柜，目前一般只能采用硅元件參數(shù)選配方式均流，對備件的質(zhì)量和數(shù)量提出了更高的要求; 隨著時間的推移，硅元件的特性有可能發(fā)生變化，功率柜主回路的接觸電阻也有可能發(fā)生變化，這些因素都會引起電流分配的變化，造成各功率柜輸出電流不平衡。 智能均流技術(shù)可以確保均流系數(shù)大于95%。而且,當(dāng)一個或多個功率柜退出后,運行的功率柜之間仍可實現(xiàn)智能均流。三、功率整流系統(tǒng)阻容保護防止各種原因產(chǎn)生的交流側(cè)過電壓擊穿可控硅（包括換相過電壓）換相過電壓：簡單來說，可控硅的導(dǎo)通是有間斷性的，當(dāng)由A相導(dǎo)通換到B相導(dǎo)通時，由于A相可控硅陰極的突然關(guān)斷將在A相可控硅陽極產(chǎn)生尖峰電壓，這就是換相過電壓。為什么需要換相？因為勵磁系統(tǒng)采

11、用的整流橋是三相全控整流橋，為了使輸出直流連續(xù)，就必須要換相，這是整流橋的特性所決定的，而如果采用單相整流橋，那么勵磁變等附屬設(shè)備的容量將會要求很大，并不經(jīng)濟且風(fēng)險更大。三、功率整流系統(tǒng)四、滅磁系統(tǒng)滅磁方式滅磁過電壓保護滅磁方式正常停機逆變滅磁，將能量消耗到交流側(cè)。事故停機跳滅磁開關(guān)將能量轉(zhuǎn)移到滅磁電阻進行滅磁。滅磁電阻：ZnO（即壓敏電阻），具有非線性電阻特性，電壓低于閥值，通過電流幾乎為0，電壓超過閥值，通過電流隨電壓的增加而急劇增大。四、滅磁系統(tǒng)滅磁及過壓保護四、滅磁系統(tǒng)當(dāng)過壓保護檢測單元（ECB）檢測到轉(zhuǎn)子過電壓時，立即控制可控硅V1導(dǎo)通，將能量消耗。當(dāng)故障時滅磁開關(guān)跳開，由于轉(zhuǎn)子屬于大電感，殘余電流無法流通會產(chǎn)生過電壓，這時通過V2將該能量消耗。五、基礎(chǔ)參數(shù)額定功率