GDER-2032技術(shù)說(shuō)明書(shū)(出版)

1、 0G4.412.6114 GDER-2032發(fā)電機(jī)勵(lì)磁裝置技術(shù)說(shuō)明書(shū)杭州發(fā)電設(shè)備廠(chǎng)2006年10月58GDER-2032 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁裝置技術(shù)說(shuō)明書(shū) 0G4.412.6114目 錄第一章 前 言1第二章 裝置主要特點(diǎn)22.1 裝置特點(diǎn)22.2 裝置適用范圍32.3 使用環(huán)境5第三章 主要功能及技術(shù)指標(biāo)63.1 裝置主要功能63.1.1 調(diào)節(jié)及控制功能63.1.2 限制和保護(hù)功能73.1.3 其它輔助功能73.2 主要技術(shù)指標(biāo)83.2.1 模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入?yún)?shù)83.2.2 開(kāi)關(guān)量輸入輸出容量93.2.3 輸出參數(shù)：93.2.4 網(wǎng)絡(luò)接口93.2.5 電源參數(shù)93.2.6 指標(biāo)參數(shù)9第四章系統(tǒng)配置1

2、14.1 電氣配置114.1.1 勵(lì)磁系統(tǒng)框圖114.1.2 輸入輸出接口示意圖114.1.3 硬件組成124.1.4 軟件組成124.2 結(jié)構(gòu)配置124.2.1 機(jī)柜構(gòu)成124.2.2 分層介紹13第五章 基本原理165.1 基本原理165.2 單板原理175.3 軟件說(shuō)明205.3.1 主調(diào)度程序215.3.2 中斷程序21第六章鍵盤(pán)、顯示及操作286.1 鍵盤(pán)操作說(shuō)明286.2 主畫(huà)面顯示296.3 主菜單顯示306.3.1 測(cè)量顯示316.3.2 參數(shù)設(shè)置326.3.3 保護(hù)投退356.3.4 開(kāi)入狀態(tài)366.3.5 傳動(dòng)試驗(yàn)366.3.6 系統(tǒng)試驗(yàn)376.3.7 故障追憶386.3.

3、8 故障波形386.3.9 事件記錄396.3.10 精度調(diào)整396.3.11 機(jī)組參數(shù)406.3.12 系統(tǒng)設(shè)置406.3.13 試驗(yàn)選項(xiàng)416.3.14 其它試驗(yàn)42第七章 上位機(jī)監(jiān)控程序437.1 主畫(huà)面437.2 狀態(tài)顯示447.3 故障記錄及SOE467.4 參數(shù)設(shè)置467.5 波形分析487.6 試驗(yàn)功能487.7 系統(tǒng)選項(xiàng)49附錄一： DCS 關(guān)于勵(lì)磁系統(tǒng)設(shè)計(jì)指南50附錄二： 開(kāi)停機(jī)步驟及注意事項(xiàng)51附錄三： PSS 試驗(yàn)方法及試驗(yàn)步驟53第一章 前 言 GDER-2032 微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器依托中國(guó)電力科學(xué)研究院的技術(shù)，由杭州發(fā)電設(shè)備廠(chǎng)生產(chǎn)的新一代微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器。它具有完善的調(diào)節(jié)、

4、控制及限制保護(hù)功能，并且在計(jì)算速度、抗電磁干擾、可靠性以及使用的方便性上都有了很大的提高。GDER-2032微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器適用于100MW以下機(jī)組，從三機(jī)勵(lì)磁到自并勵(lì)等各種方式的可控硅勵(lì)磁，是現(xiàn)代中、小型同步發(fā)電機(jī)理想的勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置。 GDER-2032 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器采用美國(guó)TI公司最新的高速32位DSP作為核心，配以大規(guī)模的可編程邏輯器件CPLD作為輔助元件，將控制系統(tǒng)基本縮小為一個(gè)片上系統(tǒng)，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。附加外掛的平板機(jī)和大屏幕液晶顯示器將人機(jī)交互提高到了一個(gè)更新的高度，給用戶(hù)的使用提供了極大的方便。 隨著全國(guó)聯(lián)網(wǎng)的基本完成，電力系統(tǒng)穩(wěn)定的要求對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)提出了更高的指標(biāo)。GD

5、ER-2032采用改進(jìn)型的PSS-2A電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的模型，完全解決了單一采用電功率信號(hào)的PSS-1A模型帶來(lái)的反調(diào)問(wèn)題。目前這一技術(shù)已經(jīng)成功投入運(yùn)行，取得了明顯的效果。 本說(shuō)明書(shū)主要介紹了GDER-2032 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的功能、特點(diǎn)、工作原理等，以便用戶(hù)有一個(gè)全面、詳細(xì)的了解。本手冊(cè)有關(guān)技術(shù)文件：（1） GDER-2032發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器邏輯原理圖（2） GDER-2032發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器裝置配線(xiàn)圖（3） ESM V1.0 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)管理軟件包使用說(shuō)明第二章 裝置主要特點(diǎn)GDER-2032 微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器作為新一代微機(jī)勵(lì)磁產(chǎn)品，它是將勵(lì)磁系統(tǒng)的最新研究成果與第一代勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的多年運(yùn)行

6、經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，并充分應(yīng)用了最新的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）技術(shù)和先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)而研制成功的更新?lián)Q代產(chǎn)品。2.1 裝置特點(diǎn)GDER-2032具有以下特點(diǎn)：1、 模型清晰、準(zhǔn)確GDER-2032勵(lì)磁控制系統(tǒng)模型采用串聯(lián)校正加轉(zhuǎn)子電壓硬負(fù)反饋，所采用的計(jì)算模型均經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)仿真和動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀的檢測(cè)，實(shí)測(cè)證明該模型在離散化過(guò)程中誤差小，精度高。2、 PSS-2A電力系統(tǒng)穩(wěn)定器模型成功應(yīng)用經(jīng)過(guò)多年研制成功的改進(jìn)型PSS-2A電力系統(tǒng)穩(wěn)定器模塊在GDER-2032微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器上獲得了應(yīng)用，使得GDER-2032微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器更有利于抑制電力系統(tǒng)的低頻振蕩，同時(shí)避免了反調(diào)現(xiàn)象。測(cè)量精度高

7、GDER-2032 微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器采用每周波24點(diǎn)交流采樣，快速傅立葉變換，完全消除了零漂等對(duì)測(cè)量精度的影響，同時(shí)采用高速14位A/D變換器，保證了測(cè)量通道的精度和快速性。3、 強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能GDER-2032 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器具有強(qiáng)大的通訊功能，雙通道調(diào)節(jié)器之間、調(diào)節(jié)器及功率柜之間通過(guò)可靠的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)CAN-BUS進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和協(xié)調(diào)控制。每個(gè)控制通道都提供兩個(gè)獨(dú)立并進(jìn)行隔離的RS232和485接口，非常方便的實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)器與上位管理機(jī)的通訊以及與電廠(chǎng)DCS系統(tǒng)的連接。4、 方便、友好的人機(jī)界面GDER-2032 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器采用大屏幕液晶顯示器（240*128），采用樹(shù)型菜單結(jié)構(gòu)，方

8、便直觀，可以結(jié)合鍵盤(pán)進(jìn)行參數(shù)整定、測(cè)量顯示、試驗(yàn)控制等功能，并能在此屏幕上顯示故障類(lèi)型、事件SOE、試驗(yàn)波形和故障波形。同時(shí)選用ESM-V1.0軟件包可以在上位機(jī)上更加方便的實(shí)現(xiàn)上述功能。5、 方便實(shí)用的上位機(jī)軟件ESM-V1.0為GDER-2032微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器專(zhuān)門(mén)配套使用的上位機(jī)管理軟件，該軟件實(shí)現(xiàn)了勵(lì)磁系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示、參數(shù)整定、故障記錄、歷史趨勢(shì)曲線(xiàn)顯示、故障波形顯示、定值報(bào)告、試驗(yàn)報(bào)告的自動(dòng)生成及打印輸出等系統(tǒng)性功能。6、 高度集成化的硬件設(shè)計(jì)GDER-2032 采用超大規(guī)模邏輯器件CPLD，該器件通過(guò)靈活編程能實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的數(shù)十個(gè)芯片組合才能完成的功能，一個(gè)芯片即完成了CPU的所有外圍

9、電路。硬件的簡(jiǎn)單大大的減少了裝置的故障點(diǎn)，提高了系統(tǒng)的整體可靠性。7、 美觀實(shí)用的機(jī)箱設(shè)計(jì)和先進(jìn)、規(guī)范的生產(chǎn)工藝GDER-2032 采用標(biāo)準(zhǔn)的4U機(jī)箱，背插結(jié)構(gòu)，使得信號(hào)流流向一致，減少了信號(hào)交叉的影響，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，機(jī)箱采用全封閉結(jié)構(gòu)，機(jī)箱內(nèi)集成了調(diào)節(jié)器需要的所有板件，自成系統(tǒng)。主要板件全部采用多層板，表面貼裝工藝。8、獨(dú)特的抗干擾設(shè)計(jì)GDER-2032通過(guò)精心的設(shè)計(jì)，合理地處理了接地、濾波、屏蔽等方面的細(xì)節(jié)，使得裝置的抗干擾能力達(dá)到嚴(yán)酷等級(jí)四級(jí)以上的IEC標(biāo)準(zhǔn)。2.2 裝置適用范圍GDER-2032 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器適用于各種可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)，包括自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)、二機(jī)自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)

10、、帶永磁機(jī)的三機(jī)（無(wú)刷）勵(lì)磁系統(tǒng)、二機(jī)它勵(lì)可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)等。下圖給出了幾個(gè)典型應(yīng)用的例子。2.3 使用環(huán)境1、海拔高度：不超過(guò)3000米2、環(huán)境溫度：-10403、相對(duì)濕度：不大于90%4、沒(méi)有火災(zāi)及爆炸危險(xiǎn)的場(chǎng)所5、無(wú)導(dǎo)電塵埃及化學(xué)腐蝕氣體的場(chǎng)所6、無(wú)強(qiáng)電磁干擾的場(chǎng)所第三章 主要功能及技術(shù)指標(biāo)3.1 裝置主要功能GDER-2032 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的基本任務(wù)是維持發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓恒定，通過(guò)合理的調(diào)差設(shè)置來(lái)保證并列運(yùn)行的機(jī)組間無(wú)功功率的合理分配，通過(guò)快速的勵(lì)磁響應(yīng)以提高電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定和靜態(tài)穩(wěn)定。除了以上基本的控制調(diào)節(jié)功能外，GDER-2032還具有故障錄波、事件記錄、系統(tǒng)自檢、智能調(diào)試等輔

11、助功能。3.1.1 調(diào)節(jié)及控制功能1. 自動(dòng)運(yùn)行方式即發(fā)電機(jī)恒機(jī)端電壓PID調(diào)節(jié)2. 手動(dòng)運(yùn)行方式即發(fā)電機(jī)恒勵(lì)磁電流PID調(diào)節(jié)3. 自動(dòng)/手動(dòng)之間相互跟蹤，實(shí)現(xiàn)各種方式下無(wú)擾動(dòng)切換。4. 通道之間相互跟蹤，實(shí)現(xiàn)通道之間無(wú)擾動(dòng)切換（雙通道配置）。5. 發(fā)電機(jī)恒定觸發(fā)角運(yùn)行6. 無(wú)功調(diào)差調(diào)節(jié)，可任意設(shè)置正、負(fù)調(diào)差方向，調(diào)差系數(shù)0-15%任意調(diào)節(jié)，級(jí)差0.1%。7. 靜止勵(lì)磁系統(tǒng)的起勵(lì)控制8. 完成發(fā)電機(jī)在空載、負(fù)載等工況下機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行及無(wú)功的平滑調(diào)節(jié)。9. 參數(shù)的在線(xiàn)修改及記錄，保證掉電數(shù)據(jù)不遺失。10. 可通過(guò)串行口或以太網(wǎng)將GDER-2032發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)接入電廠(chǎng)DCS系統(tǒng)，將調(diào)節(jié)過(guò)程中的數(shù)

12、據(jù)實(shí)時(shí)傳送到上位機(jī)，并接受上位機(jī)的控制命令。11. 電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS）附加控制12. 發(fā)電機(jī)恒功率因數(shù)運(yùn)行（選用）13. 發(fā)電機(jī)恒無(wú)功運(yùn)行（選用）14. 水輪發(fā)電機(jī)組電氣制動(dòng)方式停機(jī)（選用）3.1.2 限制和保護(hù)功能 1、PT斷線(xiàn)保護(hù)，通過(guò)兩組PT間進(jìn)行比較，或同一PT不同相之間的電壓比較判斷PT斷線(xiàn)，勵(lì)磁PT斷線(xiàn)切手動(dòng)，儀表PT斷線(xiàn)發(fā)信號(hào)。2、V/Hz保護(hù)，防止發(fā)電機(jī)和主變過(guò)磁通，實(shí)施V/Hz分段限制和保護(hù)。3、過(guò)勵(lì)限制與保護(hù)，為保護(hù)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的安全，分段實(shí)施過(guò)勵(lì)磁限制和保護(hù)。4、欠勵(lì)限制及保護(hù)5、空載過(guò)電壓保護(hù)6、觸發(fā)脈沖丟失檢測(cè)7、通訊故障檢測(cè)8、可控硅故障檢測(cè)9、電源檢測(cè)，監(jiān)視C

13、PU電源和24V操作電源是否正常。10、整流柜停風(fēng)或部分整流柜退出運(yùn)行時(shí)進(jìn)行勵(lì)磁電流限制。11、所有的限制功能和保護(hù)定值以及每一種保護(hù)的投退均可在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行整定。3.1.3 其它輔助功能 1、故障錄波功能：GDER-2032 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器記錄故障前10秒，故障后10秒的測(cè)量數(shù)據(jù)，記錄量包括，發(fā)電機(jī)電壓UG1、UG2、自動(dòng)給定值UGREF、手動(dòng)給定值IFREF、觸發(fā)角ARF、有功功率P、無(wú)功功率Q、轉(zhuǎn)子電壓Ufd、轉(zhuǎn)子電流 Ifd、發(fā)電機(jī)頻率F0、本柜輸出電流ILA、它柜輸出電流ILB等，基本涵蓋了所有模擬量。故障波形能夠在控制器自帶的液晶顯示器上顯示，也可以通過(guò)串口上傳到筆記本電腦，通過(guò)EM

14、S V1.0軟件進(jìn)行顯示、處理并打印。 2、試驗(yàn)錄波功能：GDER-2032 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器能夠通過(guò)手動(dòng)啟動(dòng)的方式記錄試驗(yàn)時(shí)的波形，如10%階躍響應(yīng)、滅磁試驗(yàn)、甩負(fù)荷試驗(yàn)等波形，記錄時(shí)間為試驗(yàn)啟動(dòng)前1秒，試驗(yàn)啟動(dòng)后19秒的時(shí)間，記錄的量同故障錄波，顯示方式同故障錄波。 3、故障記錄：能夠按先進(jìn)先出的原則記錄20組故障，內(nèi)容包括故障時(shí)模擬量的動(dòng)作值、故障發(fā)生的時(shí)間（精確到毫秒）、故障類(lèi)型等，所有信息均可在液晶上顯示或在上位機(jī)上顯示。 4、事件記錄：能夠按先進(jìn)先出的原則記錄20次事件發(fā)生的類(lèi)型和動(dòng)作時(shí)間（精確到毫秒）例如滅磁開(kāi)關(guān)的分合，通道的投入/退出，運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)換等。 5、通訊功能：GDER

15、-2032采用標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS協(xié)議，可以通過(guò)靈活的通訊方式，如RS232，RS485，CAN等，進(jìn)行通道之間的通訊，提供勵(lì)磁調(diào)節(jié)器與DCS系統(tǒng)或電廠(chǎng)其它監(jiān)控系統(tǒng)的接口。 6、軟件電位器功能：所有模擬量的處理回路均取消電位器，使用能夠在菜單上整定的軟件電位器，調(diào)試工作由此變的更加輕松靈活。 7、試驗(yàn)功能：通過(guò)控制器上的鍵盤(pán)操作，方便的進(jìn)行調(diào)節(jié)器的各項(xiàng)試驗(yàn)，如開(kāi)關(guān)量傳動(dòng)試驗(yàn)、過(guò)勵(lì)限制、欠勵(lì)限制、階躍響應(yīng)試驗(yàn)、PSS有補(bǔ)償試驗(yàn)、PSS無(wú)補(bǔ)償試驗(yàn)、交流勵(lì)磁機(jī)時(shí)間常數(shù)試驗(yàn)等，并能進(jìn)行自動(dòng)錄波。 8、完善的勵(lì)磁系統(tǒng)管理軟件ESM V1.0：通過(guò)此軟件完成勵(lì)磁系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示、故障記錄、波形分析、試驗(yàn)向?qū)?/p>

16、、報(bào)告生成，數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳、遠(yuǎn)程診斷等功能。有關(guān)此軟件的詳細(xì)說(shuō)明見(jiàn)ESM V1.0發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)管理軟件包使用說(shuō)明。3.2 主要技術(shù)指標(biāo)3.2.1 模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入?yún)?shù)A/D采樣通道：16路模擬量輸入一覽：機(jī)端電壓PT1：額定值100V(三相)機(jī)端電壓PT2：額定值100V（三相）系統(tǒng)電壓：額定值100V(可選)定子電流：額定值5A/1A轉(zhuǎn)子電流：75mv(由分流器來(lái))轉(zhuǎn)子電壓：實(shí)際電壓勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁電流：75mv（由分流器來(lái)）備用測(cè)試信號(hào)：-2V+2V（不隔離）3.2.2 開(kāi)關(guān)量輸入輸出容量16路光電隔離輸入；10路開(kāi)關(guān)量輸出，其中2路光電隔離輸出，8路繼電器輸出，可擴(kuò)充到18路。3.2.3 輸出參數(shù)：

17、觸發(fā)脈沖：可供三相全控整流橋用的六相雙脈沖，脈沖寬度100uS,可同時(shí)觸發(fā)4組以下并聯(lián)運(yùn)行的三相全控橋； 3.2.4 網(wǎng)絡(luò)接口 串口1：RS-232 （隔離） 串口2：RS-485 （隔離） CAN總線(xiàn)：CANH、CANL（隔離）通訊協(xié)議：標(biāo)準(zhǔn)modbus協(xié)議3.2.5 電源參數(shù) 工作交流電源：廠(chǎng)用交流220V 工作直流電源：DC220V±20%或DC110V±20% 輔助交流電源：廠(chǎng)用AC220V±15% 電源功率： 小于400瓦3.2.6 指標(biāo)參數(shù)GDER-2032 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器全面滿(mǎn)足或優(yōu)于GB/T 7409.3-1997對(duì)大、中型同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)技術(shù)

18、要求。具體指標(biāo)參數(shù)如下：1. CPU類(lèi)型：32位高速DSP芯片2. CPU速度：最高150MHz3. 可控硅控制角分辨率：0.0048度/碼4. A/D 轉(zhuǎn)換量分辨率：2-14，16 路。5. 控制計(jì)算調(diào)節(jié)速度：3.3 毫秒6. 調(diào)壓范圍：5%130%7. 調(diào)壓精度：<0.5%8. 移相范圍：0150 度，上下限值可程序設(shè)置9. 調(diào)差：軟件無(wú)功調(diào)差、正負(fù)大小任選級(jí)差為±1%。10. 頻率特性：頻率每變化1%，發(fā)電機(jī)端電壓變化不大于額定值的±0.25%。11. 整定值調(diào)節(jié)速度：可編程，滿(mǎn)足不大于1%每秒，不少于0.3%每秒。12. 在空載額定電壓情況下，當(dāng)發(fā)電機(jī)給定階躍

19、量為±5%時(shí)，發(fā)電機(jī)電壓超調(diào)量小于階躍量的30%，振蕩次數(shù)小于2次，調(diào)節(jié)時(shí)間小于5秒。13. 當(dāng)發(fā)電機(jī)零起升壓時(shí)，機(jī)端電壓超調(diào)量不超過(guò)額定電壓的10%，振蕩次數(shù)小于2次，調(diào)節(jié)時(shí)間小于5秒14. 工作方式：主備用（雙通道）15. 勵(lì)磁系統(tǒng)裝設(shè)電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS），其有效頻率范圍為0.12.5Hz.。同時(shí)，設(shè)置必要的保護(hù)和控制回路。16. 勵(lì)磁系統(tǒng)的年強(qiáng)行退出比不大于0.0517. 勵(lì)磁系統(tǒng)抗國(guó)標(biāo)嚴(yán)酷等級(jí)為4級(jí)電磁干擾試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，在受到上述級(jí)別的干擾時(shí)不發(fā)生誤調(diào)、失調(diào)、誤動(dòng)、拒動(dòng)等情況。第四章 系統(tǒng)配置4.1 電氣配置 GDER-2032微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器以簡(jiǎn)單、可靠為原則，針對(duì)不同勵(lì)磁方

20、式進(jìn)行相應(yīng)的勵(lì)磁系統(tǒng)配置。本章就以三機(jī)勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)為例作詳細(xì)介紹。4.1.1 勵(lì)磁系統(tǒng)框圖 圖 4-1 是GDER-2032微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器應(yīng)用于三機(jī)勵(lì)磁方式時(shí)的系統(tǒng)方框圖。在這種方式下調(diào)節(jié)器工作在主、備用方式，主、備通道相互通訊，備用通道作為熱備用跟蹤工作通道，并能進(jìn)行無(wú)擾動(dòng)切換。對(duì)于三機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)，用戶(hù)也可以選擇將調(diào)節(jié)器配置為雙柜均流方式。在這種勵(lì)磁方式下，單柜運(yùn)行即能滿(mǎn)足發(fā)電機(jī)各種運(yùn)行工況的要求，雙柜均流提高了系統(tǒng)的可靠性。4.1.2 輸入輸出接口示意圖 模擬量量程為±5V，操作回路統(tǒng)一使用24V電源。有關(guān)信號(hào)示意如下： 儀表PT D/A 1 滅磁開(kāi)關(guān) 自動(dòng)運(yùn)行 量測(cè)PT D/A 2

21、 置 位 手動(dòng)運(yùn)行 定子電流 4-20mA 功率柜故障 PSS投入轉(zhuǎn)子電流 4-20mA 增 磁 恒無(wú)功轉(zhuǎn)子電壓 減 磁 恒功率因數(shù)測(cè)試信號(hào) RS-232 PSS 投/退 限制保護(hù)系統(tǒng)電壓 RS-485 通道投/退（可選） CAN 運(yùn)行/跟蹤 跳開(kāi)關(guān) 脈沖輸出 圖 4-1 輸入輸出接口模擬量輸入 信號(hào)輸出開(kāi)關(guān)量輸入 開(kāi)關(guān)量 輸出4.1.3 硬件組成 GDER-2032 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器控制器是一個(gè)高度集成化的控制器，包含了從開(kāi)關(guān)電源到脈沖放大等幾乎所有的功能插件。每一個(gè)控制通道具體包括： 1、開(kāi)關(guān)電源組件1 （+5V，±12V） 2、開(kāi)關(guān)電源組件2 （24V1，24V2） 3、主機(jī)板

22、 4、開(kāi)關(guān)量輸入輸出板 5、脈沖放大板 6、模擬量信號(hào)處理板 7、PT/CT及同步變壓器板 8、總線(xiàn)后底板 9、鍵盤(pán)及液晶顯示面板4.1.4 軟件組成 GDER-2032 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器控制器有以下兩個(gè)軟件包支持： 1、EXPID V1.0 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制與調(diào)節(jié)軟件包 2、ESM V1.0 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)管理軟件包4.2 結(jié)構(gòu)配置4.2.1 機(jī)柜構(gòu)成GDER-2032 發(fā)電機(jī)微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置采用拼裝柜結(jié)構(gòu)，柜體平整美觀，且柜體強(qiáng)度優(yōu)于焊接柜，柜體前后設(shè)門(mén)。柜體表面采用噴塑工藝，顏色由買(mǎi)方選擇色標(biāo)。柜內(nèi)配線(xiàn)走向按強(qiáng)弱電分開(kāi)，避免相互干擾?？刂齐娎|電流回路用2.5mm2的導(dǎo)線(xiàn)，其它用1.5mm2

23、導(dǎo)線(xiàn)。導(dǎo)線(xiàn)顏色按國(guó)標(biāo)規(guī)定進(jìn)行區(qū)分，所有的線(xiàn)纜不允許分支和絞接。所有的線(xiàn)號(hào)及號(hào)牌用專(zhuān)用的打號(hào)機(jī)打印，做到整齊一致、有序可查。水平接地銅母線(xiàn)尺寸不小于6×25mm2，每個(gè)屏的接地由螺栓接地母線(xiàn)連至裸露的金屬來(lái)實(shí)現(xiàn)。在母線(xiàn)兩端提供接線(xiàn)柱來(lái)連接從電站接地網(wǎng)來(lái)的120mm2/2×60mm2(4/OAWG)銅芯接地電纜。在勵(lì)磁柜上提供每個(gè)屏蔽設(shè)備用的接地端子。柜內(nèi)可加裝防潮加熱器以及有門(mén)控開(kāi)關(guān)控制的照明設(shè)備。調(diào)節(jié)器柜帶透明玻璃前門(mén)，便于監(jiān)視。柜內(nèi)端子排預(yù)留20%的空端子。標(biāo)準(zhǔn)柜體外形尺寸為800 mm×650 mm×2260mm，柜子設(shè)上下通風(fēng)窗。4.2.2 分層介

24、紹1、表計(jì)層在柜體的第一層，正面布置的是有關(guān)表計(jì)，一般裝設(shè)發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓表和轉(zhuǎn)子電流表，對(duì)于雙柜均流的調(diào)節(jié)器，裝設(shè)發(fā)電機(jī)電壓表和本柜輸出電流表，便于運(yùn)行或就地試驗(yàn)監(jiān)視。表計(jì)層的背面，導(dǎo)軌安裝信號(hào)擴(kuò)充繼電器，用于開(kāi)關(guān)量輸出的接點(diǎn)擴(kuò)充。2、平板電腦層（選配件） 平板電腦為選配件。對(duì)于選擇平板電腦的 GDER-2032 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，將平板電腦安裝在本層上。平板電腦為觸摸屏操作，該電腦配以ESM V1.0 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)管理軟件，很方便的對(duì)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視、故障記錄、波形顯示、報(bào)表生成、打印輸出、試驗(yàn)向?qū)У雀鞣N功能。3、操作層本層安裝4個(gè)操作開(kāi)關(guān)，用于在現(xiàn)地對(duì)調(diào)節(jié)器進(jìn)行操作。通道選擇開(kāi)關(guān)用

25、來(lái)選擇調(diào)節(jié)器的投入/退出以及當(dāng)前運(yùn)行的通道，運(yùn)行時(shí)可以通過(guò)此開(kāi)關(guān)進(jìn)行通道之間無(wú)擾動(dòng)切換。方式選擇用來(lái)選擇調(diào)節(jié)器工作方式，包括手動(dòng)運(yùn)行/自動(dòng)運(yùn)行/自動(dòng)運(yùn)行+PSS。增/減 開(kāi)關(guān)為自復(fù)歸型開(kāi)關(guān)，用來(lái)調(diào)整發(fā)電機(jī)電壓或無(wú)功功率的大小,為了防止增/減磁開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)粘連,程序設(shè)置若連續(xù)增/減超過(guò)三秒,即閉鎖增減命令,將開(kāi)關(guān)復(fù)歸一次,閉鎖命令方能解除。主控/就地 開(kāi)關(guān)用來(lái)選擇調(diào)節(jié)器接受就地命令還是主控的命令，若該開(kāi)關(guān)打到主控位置，上述三個(gè)開(kāi)關(guān)作用全部失效，調(diào)節(jié)器受主控制臺(tái)上的開(kāi)關(guān)控制；該開(kāi)關(guān)打到就地位置，調(diào)節(jié)器接受屏上操作開(kāi)關(guān)的命令，主控室相應(yīng)的操作開(kāi)關(guān)失去作用。運(yùn)行中進(jìn)行主控就地切換操作前，應(yīng)先將主控和就地相

26、應(yīng)的開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)一致。4、控制層 控制層是 GDER-2032 發(fā)電機(jī)微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的核心層（主控單元），它集成了勵(lì)磁調(diào)節(jié)器幾乎所有的功能板件?？刂破鞑捎?U標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱，表面氧化處理，美觀大方。插件板采用背插方式。圖 4-3 a/b為 GDER-2032 控制器的前后視圖。在調(diào)節(jié)器的面板上布置了240*128大屏幕液晶顯示器、鍵盤(pán)控制器以及運(yùn)行指示燈，在面板右下方為RS232接口。 圖 4-3a GDER-2032 微機(jī)勵(lì)磁控制器前面板圖圖 4-3b GDER-2032 微機(jī)勵(lì)磁控制器后面板圖 如圖 4-3a所示主控單元的面板的左上角為調(diào)節(jié)器的型號(hào)標(biāo)識(shí)，左下角為公司名稱(chēng)；中部為大屏幕液晶顯示器和操作

27、鍵盤(pán)，具體內(nèi)容見(jiàn)第六章 鍵盤(pán)、顯示及操作；在面板的右側(cè)為運(yùn)行指示區(qū)，從上到下依次為：自動(dòng)運(yùn)行、手動(dòng)運(yùn)行、PSS運(yùn)行、恒無(wú)功、恒功率因數(shù)通道故障，以上六個(gè)指示燈除了“通道故障”指示燈為紅色以外，其余的指示燈正常狀態(tài)均為綠燈顯示。通道故障指示燈在所有的保護(hù)和限制動(dòng)作時(shí)均會(huì)動(dòng)作，具體的動(dòng)作類(lèi)型在液晶顯示的最上面一行進(jìn)行顯示，如果有幾個(gè)保護(hù)同時(shí)動(dòng)作時(shí)，此處只顯示最后動(dòng)作的故障類(lèi)型，更加詳細(xì)的動(dòng)作類(lèi)型、動(dòng)作時(shí)間以及動(dòng)作值可以在【菜單故障追憶】中進(jìn)行查詢(xún)。從圖4-3b看出，控制器的插件板從機(jī)箱的后部插入，從左至右一共10塊獨(dú)立的插件板組成，其中含可擴(kuò)展的備板三塊。機(jī)箱內(nèi)的插件板需要嚴(yán)格按順序插入對(duì)應(yīng)的導(dǎo)軌

28、內(nèi)，插錯(cuò)順序，會(huì)導(dǎo)致插件板損壞。5、電源開(kāi)關(guān)層 GDER-2032 發(fā)電機(jī)微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器采用雙路供電，交、直流2路工作電源分別經(jīng)過(guò)空氣開(kāi)關(guān)為控制單元內(nèi)的開(kāi)關(guān)電源供電。6、變壓器層 包括電源變壓器和同步變壓器。電源變壓器副邊電壓為165V±5%，整流后為DC220V，與廠(chǎng)用220V直流經(jīng)過(guò)逆止二極管并聯(lián)后給調(diào)節(jié)器提供工作電源。當(dāng)廠(chǎng)用直流為110V時(shí)，電源變壓器副邊電壓為83V。對(duì)于功率電源電壓高于220V的勵(lì)磁系統(tǒng)，同步信號(hào)需經(jīng)過(guò)同步變壓器降壓，將同步變壓器副邊電壓降為100V，然后此信號(hào)作為同步信號(hào)進(jìn)入PTCT卡，同步變壓器的接線(xiàn)方式為Y/Y0接線(xiàn)，如果功率電源電壓低于220V，則同

29、步信號(hào)直接進(jìn)入控制單元的PTCT卡；在PTCT卡上，有三個(gè)小變壓器對(duì)同步信號(hào)進(jìn)行隔離。第五章 基本原理5.1 基本原理 發(fā)電機(jī)微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的主要作用是維持發(fā)電機(jī)的電壓穩(wěn)定，同時(shí)可以通過(guò)微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的作用，使得并聯(lián)運(yùn)行的機(jī)組進(jìn)行無(wú)功功率的合理分配；對(duì)于電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的提高，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的作用同樣非常重要。調(diào)節(jié)器的輸入電氣信號(hào)有發(fā)電機(jī)量測(cè)PT電壓、儀表PT電壓及從發(fā)電機(jī)電流互感器傳來(lái)的三相定子電流信號(hào)。直流信號(hào)有發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流、調(diào)節(jié)器輸出電流和反映裝置電源電壓的信號(hào)。各路信號(hào)經(jīng)各自的信號(hào)處理及變換電路對(duì)信號(hào)濾波、隔離放大，變換成適合于 A/D采樣的信號(hào)。這些信號(hào)送入A/D變換器，由

30、程序控制依次進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，存放在存貯器中，供調(diào)節(jié)器使用。 利用以上采集到的數(shù)據(jù)，通過(guò)軟件計(jì)算可以得到發(fā)電機(jī)的運(yùn)行工況、勵(lì)磁系統(tǒng)參數(shù)、調(diào)節(jié)器輸出參數(shù)等全部信息，如交流量采用24點(diǎn)快速傅立葉變換（FFT）計(jì)算出發(fā)電機(jī)三相電壓有效值、三相電流有效值、有功功率P、無(wú)功功率Q等。 主控或就地對(duì)調(diào)節(jié)器工作方式的選擇，增、減勵(lì)磁操作，滅磁開(kāi)關(guān)等狀態(tài)量作為開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)以及故障告警等開(kāi)關(guān)量輸出信號(hào)是經(jīng)過(guò)光電隔離與CPU接口的。同時(shí)反映調(diào)節(jié)器的狀態(tài)的運(yùn)行指示信號(hào)，故障指示信號(hào)，以開(kāi)關(guān)量輸出的方式，經(jīng)過(guò)光耦和繼電器隔離后進(jìn)入電廠(chǎng)的聲光報(bào)警系統(tǒng)。同時(shí)，調(diào)節(jié)器提供通訊接口，可以和發(fā)電廠(chǎng)的DCS（ECS）系統(tǒng)進(jìn)

31、行通訊。GDER-2032 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器共有16路開(kāi)關(guān)量輸入，10路開(kāi)關(guān)量輸出通道，開(kāi)關(guān)量輸入輸出的通道數(shù)量可以根據(jù)用戶(hù)需要進(jìn)一步進(jìn)行擴(kuò)充。 調(diào)節(jié)器柜的功率輸出部件為三相全控晶閘管整流橋或者單相全（半）控橋。為了保證其輸出直流電壓連續(xù)可調(diào)及逆變運(yùn)行，要求控制角 在10170度之間變化。在上下限的范圍內(nèi)，用戶(hù)可以根據(jù)具體需要，在菜單中進(jìn)行最大觸發(fā)角和最小觸發(fā)角的設(shè)置。調(diào)節(jié)器中由脈沖同步電路來(lái)保證各晶閘管的依次導(dǎo)通，用大規(guī)模邏輯器件直接將數(shù)字控制量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)控制角的觸發(fā)脈沖信號(hào)，移相方式采用余弦移相。 300Hz的中斷控制程序可計(jì)算發(fā)電機(jī)電壓與參考電壓之差，并進(jìn)行PID運(yùn)算后綜合附加調(diào)差信號(hào)得

32、到一個(gè)控制量去改變晶閘管的導(dǎo)通角，這就是勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的主調(diào)節(jié)環(huán)。PID參數(shù)的正確選擇，將直接影響調(diào)節(jié)器的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性。 調(diào)節(jié)器中的保護(hù)功能模塊如失脈沖檢測(cè)、低勵(lì)磁限制、過(guò)勵(lì)限制、V/Hz限制、PT斷線(xiàn)保護(hù)等都是用后臺(tái)軟件控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的安裝地點(diǎn)環(huán)境比較惡劣，電磁干擾相當(dāng)嚴(yán)重。對(duì)于微機(jī)型勵(lì)磁調(diào)節(jié)器來(lái)說(shuō)抗干擾能力是十分重要的。本調(diào)節(jié)器具有獨(dú)特的抗干擾措施，如調(diào)節(jié)器控制板核心部件采用雙層屏蔽，每個(gè)輸入、輸出電路均采用光電或電磁隔離電路，電源用開(kāi)關(guān)電源隔離等措施，另外還特設(shè)硬件、軟件自復(fù)歸電路。當(dāng)程序突然遭受大干擾的作用而跑飛或進(jìn)入死循環(huán)時(shí)，該電路將自動(dòng)復(fù)歸使程序重新從頭開(kāi)始執(zhí)行，恢復(fù)正常

33、工作狀態(tài)。 調(diào)節(jié)器柜的前面板設(shè)有操作顯示界面供人機(jī)對(duì)話(huà)使用。人機(jī)界面采用液晶顯示，漢化菜單，所有計(jì)算機(jī)采集到的模擬量值均以有名值顯示在液晶顯示器上，便于運(yùn)行人員的監(jiān)視。另外開(kāi)關(guān)量輸入的實(shí)時(shí)狀態(tài)顯示，開(kāi)關(guān)量強(qiáng)制輸出，控制和保護(hù)參數(shù)設(shè)定，故障錄波數(shù)據(jù)的提取和波形顯示等功能均可在此人機(jī)對(duì)話(huà)窗口上實(shí)現(xiàn)。 調(diào)節(jié)器的工作電源也是獨(dú)立的，采用開(kāi)關(guān)電源。輸出電壓有四種：+5V、±12V電源供主機(jī)板、運(yùn)算放大器用；24V1供脈沖回路，24V2供繼電器及操作回路用。電源采用兩路供電：一路來(lái)自蓄電池，另一路來(lái)自陽(yáng)極電壓整流。兩路電源通過(guò)逆止二極管并聯(lián)運(yùn)行，任何一路失電，調(diào)節(jié)器仍能正常工作。 綜上所述，本調(diào)

34、節(jié)器不需要外加變送器，如電壓、有功功率、無(wú)功功率變送器和任何機(jī)械的或電子的電壓給定機(jī)構(gòu)，充分利用軟件程序自動(dòng)控制，硬件電路簡(jiǎn)單，提高了可靠性，便于維護(hù)。5.2 單板原理做為同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)，其可靠性對(duì)于機(jī)組和電網(wǎng)的安全穩(wěn)定至關(guān)重要，因此GDER-2032 微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器在設(shè)計(jì)時(shí)就將系統(tǒng)的可靠性作為第一重要的內(nèi)容，因此搭建一個(gè)穩(wěn)定的硬件測(cè)控平臺(tái)是提高系統(tǒng)可靠性的基礎(chǔ)。GDER-2032 的核心控制器由以下幾部分組成：w 電源1w 電源2w 計(jì)算機(jī)主板（CPU）w 模擬量處理及旋轉(zhuǎn)二極管檢測(cè)板w 開(kāi)關(guān)量輸入輸出板w 脈沖放大板w PT/CT板w 總線(xiàn)底板w 顯示面板 以上幾塊控制板卡如圖4-3b

35、插在一個(gè)專(zhuān)用的4U機(jī)箱內(nèi)。為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力，機(jī)箱采用金屬屏蔽機(jī)箱，所有插件采用后插式，保證信號(hào)流向的唯一性，避免了信號(hào)之間的串?dāng)_，以及強(qiáng)弱電之間的交叉。重要的板卡均采用先進(jìn)的表貼工藝，總線(xiàn)底板安裝在機(jī)箱的前部，在面板上安裝有一個(gè)240×128點(diǎn)陣的液晶顯示器，進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)視，前面板上還有一些重要的狀態(tài)指示燈。w 電源系統(tǒng)為了提高系統(tǒng)的可靠性，系統(tǒng)的供電電源由兩路冗余，來(lái)自廠(chǎng)用電的交流電源經(jīng)過(guò)隔離變壓器隔離后，經(jīng)過(guò)整流變?yōu)橹绷鳎⒔?jīng)過(guò)二極管和來(lái)自廠(chǎng)用蓄電池的直流電并聯(lián)運(yùn)行，共同為機(jī)箱內(nèi)的開(kāi)關(guān)電源供電，為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力，按照不同的功能將系統(tǒng)電源分為3部分。1) C

36、PU電源：5V，±12V，其中DSP芯片的內(nèi)核電壓1.8V，外設(shè)電壓3.3V,低壓系統(tǒng)保證了高速CPU低功耗和高可靠性。2) 操作電源：24V2，用于開(kāi)關(guān)量的輸入輸出，對(duì)于雙通道的勵(lì)磁系統(tǒng)，兩個(gè)通道的24V2經(jīng)過(guò)二極管并聯(lián)，兩個(gè)通道的0V2直接并聯(lián)。這樣就保證了24V2電源的冗余。3）脈沖電源：24VI，用于脈沖放大和觸發(fā)回路使用。以上電源系統(tǒng)相互獨(dú)立，避免干擾的產(chǎn)生。w 計(jì)算機(jī)主板（CPU）此板為系統(tǒng)的中樞控制板，我們選用當(dāng)前最流行，并且經(jīng)過(guò)多年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的32位DSP芯片和大規(guī)?？删幊踢壿嬯嚵蠧PLD組成這塊板，由于采用了可編程邏輯陣列，使我們的系統(tǒng)具有一定的開(kāi)放性，用戶(hù)可以根據(jù)自

37、己的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，進(jìn)行邏輯組態(tài)，并且大大簡(jiǎn)化了電路，從而做到了總線(xiàn)不出板，提高系統(tǒng)可靠性。本板由以下部分組成。 DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）：本系統(tǒng)采用的芯片為著名的DSP廠(chǎng)商德州儀器專(zhuān)門(mén)為控制領(lǐng)域推出的C2××系列芯片作為主CPU，此CPU具有以下特點(diǎn)：1) 最高工作頻率達(dá)到150MHz，每個(gè)指令的執(zhí)行周期只有6.67ns。2) 32位的數(shù)據(jù)線(xiàn)，24位地址線(xiàn)使得它的尋址空間達(dá)到了4M。3) 哈佛結(jié)構(gòu)，高速的流水線(xiàn)指令操作，進(jìn)一步提高了運(yùn)行速度。4) 強(qiáng)大的外設(shè)功能： 一個(gè)增強(qiáng)型的CAN總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器 一個(gè)串型外設(shè)接口（SPI） 兩個(gè)串型通訊接口（SCI） 三個(gè)32位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器 片

38、上128K×16位的FLASH5) A/D轉(zhuǎn)換：16路高速（400KSPS）高精度（14位）A/D，同步采樣，能避免由于采樣速度造成的相移，提高了精度，采樣頻率為0.833ms。6) 兩路可編程的D/A輸出，為PSS參數(shù)整定和調(diào)節(jié)器模型的辨識(shí)提供硬件接口。7) 大規(guī)模的邏輯陣列CPLD：完成脈沖形成、開(kāi)關(guān)量輸入輸出以及其它的邏輯操作和譯碼功能。8） 外擴(kuò)存儲(chǔ)器：一片128K/16位的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器用于進(jìn)行故障錄波的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，16K位的串型EEPROM存儲(chǔ)參數(shù)和重要的故障數(shù)據(jù)。9） 看門(mén)狗電路：采用專(zhuān)門(mén)的看門(mén)狗監(jiān)視芯片。10）通訊部分：本板提供一路RS232，一路RS485，一路CAN-B

39、US，其隔離和電平變換采用模塊化產(chǎn)品。RS232從前面板輸出，RS485從端子輸出，CAN 通過(guò)端子輸出。11）時(shí)鐘電路：時(shí)鐘采用DS1305，時(shí)鐘芯片。12）兩路可編程輸出420mA電流環(huán)信號(hào)，用來(lái)作為變送器信號(hào)，提供給表記或其它設(shè)備使用。13）四路光耦隔離的開(kāi)關(guān)量輸入，要求操作電源電壓等級(jí)為24V。14) 四路光耦隔離的開(kāi)關(guān)量輸出，輸出為本通道24V2 有源信號(hào)。 w 模擬量處理板該板的主要功能是進(jìn)行電平變換和隔離，由于采用交流采樣，所以電流、電壓回路經(jīng)過(guò)高精度CT和PT隔離后，進(jìn)行濾波和電平轉(zhuǎn)換適配到A/D測(cè)量范圍內(nèi)進(jìn)入主機(jī)板。直流量有轉(zhuǎn)子電流經(jīng)過(guò)濾波電平轉(zhuǎn)換后進(jìn)行采樣。同時(shí)將同步信號(hào)整

40、形為方波，供主機(jī)板CPU產(chǎn)生脈沖。w 開(kāi)關(guān)量輸入、繼電器輸出板本板將16路開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)光電隔離后，進(jìn)入測(cè)控CPU板，進(jìn)行狀態(tài)判斷，另外所有的電源檢測(cè)電路也在這塊板上。將10路開(kāi)關(guān)量輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)光電隔離后驅(qū)動(dòng)繼電器，進(jìn)行信號(hào)輸出。w 脈沖放大板本板將主CPU板產(chǎn)生的雙脈沖進(jìn)行功率放大輸出，每一路脈沖功率可驅(qū)動(dòng)4組以上并聯(lián)的可控硅橋。同時(shí)本板上有脈沖指示燈，用于顯示脈沖是否正常，本板上可以通過(guò)跨接器選擇脈沖變壓器是內(nèi)置式，還是外置式。w PT/CT 板PT/CT板將發(fā)電機(jī)測(cè)量PT、儀表PT、系統(tǒng)PT、同步電壓信號(hào)采用小型化的電壓互感器進(jìn)行隔離后適配為A/D量程內(nèi)的弱電信號(hào)。將定子電流互感器來(lái)

41、的信號(hào)經(jīng)過(guò)內(nèi)部電流互感器隔離后，適配為A/D量程內(nèi)的弱電信號(hào)。 5.3 軟件說(shuō)明 GDER-2032 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)控制軟件包 EXPID V1.0 是基于DSP 語(yǔ)言編制的，EXPID V1.0軟件包實(shí)現(xiàn)了勵(lì)磁調(diào)節(jié)和限制保護(hù)等基本功能，同時(shí)還增加了友好的人機(jī)交互程序，強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)通訊功能，充分體現(xiàn)了微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的優(yōu)越性。5.3.1 主調(diào)度程序 主調(diào)度程序主要完成下列功能：1. 初始化處理在上電復(fù)位或者按下復(fù)位鍵，首先進(jìn)行硬件和軟件的初始化，硬件初始化包括對(duì)CPU及其他智能芯片的初始化，軟件初始化是指對(duì)一些變量置初值。2. 鍵盤(pán)分析及液晶顯示在程序每個(gè)循環(huán)周期內(nèi)，對(duì)小鍵盤(pán)進(jìn)行采樣，不同的鍵按下

42、，對(duì)應(yīng)不同的處理子程序，同時(shí)在液晶顯示器上顯示不同的菜單指示。通過(guò)鍵盤(pán)和液晶顯示的配合，可以完成人機(jī)對(duì)話(huà)，包括：運(yùn)行參數(shù)的實(shí)時(shí)顯示、開(kāi)關(guān)量狀態(tài)的在線(xiàn)監(jiān)視、用于調(diào)試的開(kāi)關(guān)量強(qiáng)制輸出，以及參數(shù)修改、事故追憶及故障數(shù)據(jù)的提取和顯示。5.3.2 中斷程序 作為中斷服務(wù)程序：主控制程序具有最高的中斷優(yōu)先級(jí)，中斷周期為0 .833毫秒。在中斷程序中完成以下功能：1. 交流采樣 模擬輸入量有發(fā)電機(jī)測(cè)量PT輸出電壓和儀表 PT輸出電壓以及發(fā)電機(jī)定子電流(均為三相)，另外還有轉(zhuǎn)子電流以及調(diào)節(jié)器的輸出電流等，在主控制程序中進(jìn)行模擬量的采樣，每個(gè)周波采集24點(diǎn)。2. FFT快速傅立葉變換及其它數(shù)據(jù)處理32

43、位DSP芯片通過(guò)FFT變換分別計(jì)算出發(fā)電機(jī)三相電壓，三相電流有功功率，無(wú)功功率。3. 調(diào)差計(jì)算按照設(shè)定好的調(diào)差系數(shù)和調(diào)差極性進(jìn)行調(diào)差計(jì)算，將附加調(diào)差給定加（減）到給定值上。 其中：K為調(diào)差系數(shù)，Uref為電壓參考值，Uref_tiaocha為附加調(diào)差給定值。4. 控制規(guī)律的實(shí)現(xiàn)按照給定的控制規(guī)律和運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行控制量計(jì)算。GDER-2032 采用串聯(lián)校正模型，對(duì)于無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)，轉(zhuǎn)子電壓負(fù)反饋的輸入量取自主勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電流。本系統(tǒng)傳遞函數(shù)如圖5-1 所示。 圖51a 三機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng) 圖51b 自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)5. 電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS)為了抑制系統(tǒng)的低頻振蕩，本調(diào)節(jié)器具有電力系統(tǒng)穩(wěn)定器功能，電力系統(tǒng)

44、穩(wěn)定器采用改進(jìn)型的 PSS-2A 模型，其輸入信號(hào)為電功率P和角速度信號(hào)。PSS具有下列輔助功能：a) 自動(dòng)投切b) 手動(dòng)投切c) 輸出限幅，限幅值為發(fā)電機(jī)電壓標(biāo)么值的±5%±10%，可現(xiàn)場(chǎng)整定。d) 故障時(shí)自動(dòng)退出運(yùn)行。e) 自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器有PSS輸出信號(hào)的模擬量測(cè)量接口以及PSS相加點(diǎn)模擬量信號(hào)輸入口，方便測(cè)量整定PSS特性。本系統(tǒng)傳遞函數(shù)如圖5-2 所示。 DW + DP 限幅 圖 5-2 PSS 框圖Ks36. 給定子程序，設(shè)定發(fā)電機(jī)在不同的運(yùn)行工況下的參考電壓或參考轉(zhuǎn)子電流 值并綜合計(jì)及PSS附加給定，恒功率因數(shù)給定和無(wú)功功率調(diào)節(jié)附加給定值。在自動(dòng)運(yùn)行方式下，按下

45、置位按鈕，在5秒內(nèi)電壓給定值增加到95額定，并且置位功能閉鎖，置位功能在水電廠(chǎng)尤其重要，起到一個(gè)快速建壓并網(wǎng)的作用。7. 保護(hù)程序 所有保護(hù)的投退均可在菜單上進(jìn)行設(shè)定，保護(hù)只有在設(shè)定為投入狀態(tài)時(shí)才起作用。Ø PT斷線(xiàn)程序?qū)y(cè)量到的儀表PT值和測(cè)量PT的值進(jìn)行比較，如果其差值大于較大值的1/8，則發(fā)PT斷線(xiàn)信號(hào)，如果是測(cè)量PT斷線(xiàn)，除發(fā)信號(hào)外，運(yùn)行方式由自動(dòng)運(yùn)行切換到手動(dòng)運(yùn)行方式。Ø 失脈沖檢測(cè)六組觸發(fā)脈沖重新被CPU重新回讀，并進(jìn)行綜合判斷，確定失脈沖的相，并顯示在液晶顯示器上。失脈沖發(fā)生時(shí)，發(fā)報(bào)警信號(hào)。Ø 欠勵(lì)限制和保護(hù)欠勵(lì)限制按兩段整定，如圖5-3 所示，為限

46、制線(xiàn)，為保護(hù)線(xiàn)。需要說(shuō)明的是，在調(diào)節(jié)器控制程序中，有一個(gè)恒無(wú)功PI閉環(huán)計(jì)算環(huán)節(jié)，簡(jiǎn)稱(chēng)無(wú)功環(huán)。在發(fā)電機(jī)無(wú)功功率未進(jìn)入欠勵(lì)限制線(xiàn)內(nèi)，自動(dòng)控制環(huán)起作用，此時(shí)無(wú)功環(huán)節(jié)跟蹤，計(jì)算出的控制量不輸出。當(dāng)發(fā)電機(jī)無(wú)功功率進(jìn)入低勵(lì)限制區(qū)時(shí)，無(wú)功環(huán)計(jì)算出的控制量輸出給可控硅，調(diào)節(jié)器進(jìn)入恒無(wú)功功率運(yùn)行，控制無(wú)功功率在限制值附近，不會(huì)再繼續(xù)減少，同時(shí)發(fā)報(bào)警信號(hào)。如果系統(tǒng)運(yùn)行情況發(fā)生變化，自動(dòng)恒電壓環(huán)計(jì)算出的控制量大于恒無(wú)功功率輸出時(shí)，調(diào)節(jié)器自動(dòng)切換到恒電壓調(diào)節(jié)，從而退出低勵(lì)環(huán)。如果調(diào)節(jié)器在某種工況下進(jìn)入限制區(qū)，而沒(méi)有被控制住，無(wú)功功率繼續(xù)減少，當(dāng)無(wú)功功率低于保護(hù)線(xiàn)時(shí)，調(diào)節(jié)器發(fā)報(bào)警信號(hào)并且切手動(dòng)方式運(yùn)行。低勵(lì)限制線(xiàn)和低勵(lì)

47、環(huán)參數(shù)可以在菜單上進(jìn)行整定。保護(hù)線(xiàn)為對(duì)應(yīng)的限制線(xiàn)上無(wú)功功率的1.25倍。圖5-3其中，Qa點(diǎn)為零有功時(shí)，允許進(jìn)相的無(wú)功功率值。Qb點(diǎn)允許發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行的最大有功功率。Ø 過(guò)勵(lì)限制過(guò)勵(lì)限制是為了防止發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組長(zhǎng)期過(guò)負(fù)載而采取的限制勵(lì)磁措施，從轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組發(fā)熱考慮，當(dāng)強(qiáng)勵(lì)時(shí)，其容許的強(qiáng)勵(lì)時(shí)間t是隨發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流Ifd2的大小成反比關(guān)系。如圖5-4 所示。 過(guò)勵(lì)限制和保護(hù)按照下列原則： (a) IfdIfd_max時(shí)，延時(shí)1.5秒直接封鎖脈沖退出運(yùn)行.Ifd_max為菜單整定的瞬時(shí)過(guò)勵(lì)值； (b) Ifd1.1Ifdn、 Ifd1.0Ifdn時(shí)計(jì)算反時(shí)限等效時(shí)間： Heat=(If

48、d2- Ifdn2)*t ; Heat_n= (Ifd_2set- Ifdn2)*t_set ;其中：Ifd_set：設(shè)定的強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)t_ set：強(qiáng)勵(lì)時(shí)間 ；H0：顯示在液晶上，便于監(jiān)視。(c) H0>50%，發(fā)信號(hào)，限制增磁 H0>80%，切手動(dòng)運(yùn)行，并且手動(dòng)運(yùn)行給定值設(shè)為90%Ifdn H0<10%，可以復(fù)歸過(guò)勵(lì)信號(hào)Ø V/Hz 限制和保護(hù)V/Hz是為了防止發(fā)電機(jī)及其出口變壓器出現(xiàn)磁飽和。限制和保護(hù)的原則是： (a) 當(dāng) V/Hz設(shè)定值時(shí)，閉鎖增磁,發(fā)過(guò) V/Hz信號(hào)。(b) 當(dāng) V/Hz(設(shè)定值+0.05)時(shí)，面板 V/Hz故障指示燈亮，過(guò)V/Hz繼電器動(dòng)作，

49、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)為手動(dòng)方式運(yùn)行。切手動(dòng)1S后，如果V/Hz仍然動(dòng)作，則本通道退出運(yùn)行。 (c ) 當(dāng)頻率大于45Hz，小于47.5Hz，等比例減小自動(dòng)運(yùn)行電壓給定值。(d) 當(dāng)頻率低于45Hz時(shí)，立即退出運(yùn)行。Ø 系統(tǒng)自檢保護(hù)系統(tǒng)自檢功能含存儲(chǔ)器校驗(yàn)、電源檢測(cè)、可控硅故障，通訊故障等、當(dāng)有故障發(fā)生時(shí)，發(fā)通道故障信號(hào)，同時(shí)本通道退出運(yùn)行。對(duì)于主備用系統(tǒng)，備用通道自投。8. 故障錄波記錄故障前10秒，故障后10秒所有采集到的模擬量數(shù)據(jù)。GDER-2032 按先進(jìn)先出的原則記錄5組錄波數(shù)據(jù)，波形能顯示在液晶屏幕上，也可以上傳到上位機(jī)進(jìn)行分析打印。9. 試驗(yàn)錄波能夠記錄試驗(yàn)啟動(dòng)前1秒，啟動(dòng)后19

50、秒的通道錄波數(shù)據(jù)，記錄通道為12個(gè)，波形能顯示在液晶屏幕上，也可以上傳到上位機(jī)進(jìn)行分析打印。在菜單上能設(shè)定階躍響試驗(yàn)的階躍量和階躍時(shí)間。10. 事件記憶SOE按照時(shí)間的先后記錄20組事件發(fā)生的時(shí)間（精確到毫秒），包括：運(yùn)行操作信號(hào)如通道投入、退出；開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)，如：滅磁開(kāi)關(guān)的合、分閘等； 11. 故障追憶按照時(shí)間先后記錄20 組故障發(fā)生的時(shí)刻（精確到毫秒），故障動(dòng)作值。12. 試驗(yàn)功能通過(guò)此功能可以設(shè)置信號(hào)相加點(diǎn)的位置，PSS有補(bǔ)償試驗(yàn)功能，PSS無(wú)補(bǔ)償試驗(yàn)功能，可以設(shè)定調(diào)節(jié)器按恒定觸發(fā)角輸出，輸出觸發(fā)角大小在設(shè)定的最小觸發(fā)角到設(shè)定的最大觸發(fā)角范圍內(nèi)任意可調(diào)。通過(guò)這種操作可以測(cè)定交流勵(lì)磁機(jī)的

51、時(shí)間常數(shù)。13. 跟蹤切換手動(dòng)運(yùn)行方式時(shí)，自動(dòng)通道實(shí)時(shí)跟蹤發(fā)電機(jī)電壓；自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，手動(dòng)通道延時(shí)30秒跟蹤轉(zhuǎn)子電流（或輸出電流）。兩種運(yùn)行方式之間能進(jìn)行無(wú)擾動(dòng)切換。雙自動(dòng)通道之間通過(guò)CAN總線(xiàn)高速通訊將雙方的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行交換，完成備用通道對(duì)運(yùn)行通道的跟蹤，同時(shí)，調(diào)節(jié)器根據(jù)轉(zhuǎn)子電流計(jì)算出對(duì)應(yīng)的觸發(fā)角，這兩種跟蹤方式的跟蹤結(jié)果實(shí)時(shí)進(jìn)行比較，以防止由于通訊過(guò)程中可能發(fā)生的誤碼，導(dǎo)致錯(cuò)誤跟蹤，進(jìn)一步保證了系統(tǒng)的可靠性。在通道進(jìn)行人為切換試驗(yàn)前，先檢查備用通道的工作狀態(tài)應(yīng)該在跟蹤狀態(tài)，跟蹤通道顯示的觸發(fā)角和運(yùn)行通道的觸發(fā)角基本相等，自動(dòng)電壓給定值UGR基本相等，IRF也基本相等。14. 運(yùn)行方式的選擇調(diào)節(jié)

52、器具有以下四種運(yùn)行方式選擇： 恒機(jī)端電壓調(diào)節(jié)（AVR） 恒勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)（AER） 恒功率因數(shù)調(diào)節(jié)（可選） 恒無(wú)功功率調(diào)節(jié)（可選）以上四種運(yùn)行方式可以進(jìn)行無(wú)擾動(dòng)切換，其中后兩種調(diào)節(jié)方式是疊加在第一種調(diào)節(jié)方式上的輔助功能。第六章 鍵盤(pán)、顯示及操作GDER-2032微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，采用240*128的大屏幕彩色液晶顯示器進(jìn)行顯示，此顯示器可以顯示15*8=120個(gè)漢字或30*16=480個(gè)字符，此顯示器采用T6963C作為控制芯片，可以進(jìn)行圖形和文本的兩種顯示模式。液晶顯示器內(nèi)帶驅(qū)動(dòng)負(fù)電源，外配背光和芯片電源控制回路。液晶顯示器主要完成人機(jī)交互界面的功能。主要作用包括：測(cè)量顯示、參數(shù)整定、故障顯示、事件追憶顯示，與鍵盤(pán)結(jié)合使用，完成以上功能。6.1 鍵盤(pán)操作說(shuō)明上，下，左，右箭頭鍵的作用是用于選擇菜單的當(dāng)前工作欄，選中當(dāng)前菜單欄以后，分為以下兩種情況：（1）對(duì)用于反白顯示的菜單會(huì)以反白形式顯示。（2）以光標(biāo)顯示的菜單會(huì)將光標(biāo)跳到選中的位置閃爍。在修改參數(shù)時(shí)既可