發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)

1、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)一、簡(jiǎn)介：勵(lì)磁系統(tǒng)是同步發(fā)電機(jī)的重要組成部分，它是供給同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電源的一套系統(tǒng)，勵(lì)磁系統(tǒng)是一種直流電源裝置。勵(lì)磁系統(tǒng)一般由兩部分組成：（如圖一所示）一部分用于向發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng)繞組提供直流電流，以建立直流磁場(chǎng)，通常稱(chēng)作勵(lì)磁功率輸出部分（或稱(chēng)勵(lì)磁功率單元）。另一部分用于在正常運(yùn)行或發(fā)生故障時(shí)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，以滿足安全運(yùn)行的需要，通常稱(chēng)作勵(lì)磁控制部分（或稱(chēng)勵(lì)磁控制單元或勵(lì)磁調(diào)節(jié)器）。勵(lì)磁功率單元向同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子提供直流電流,即勵(lì)磁電流，以建立直流磁場(chǎng)。勵(lì)磁功率單元有足夠的可靠性并具有一定的調(diào)節(jié)容量。在電力系統(tǒng)運(yùn)行中，發(fā)電機(jī)依靠電流的變化進(jìn)行系統(tǒng)電壓和本身無(wú)功功率的控制因此，勵(lì)磁功率單元

2、應(yīng)具備足夠的調(diào)節(jié)容量以適應(yīng)電力系統(tǒng)中各種運(yùn)行工況的要求。而且它有足夠的勵(lì)磁頂值電壓和電壓上升速度具有較大的強(qiáng)勵(lì)能力和快速的響應(yīng)能力。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器根據(jù)輸入信號(hào)和給定的調(diào)節(jié)準(zhǔn)則控制勵(lì)磁功率單元的輸出，是整個(gè)勵(lì)磁系統(tǒng)中較為重要的組成部分。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的主要任務(wù)是檢測(cè)和綜合系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的信息，以產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，經(jīng)放大后控制勵(lì)磁功率單元以得到所要求的發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流。系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器就能反映發(fā)電機(jī)電壓高低以維持發(fā)電機(jī)電壓在給定水平。應(yīng)能迅速反應(yīng)系統(tǒng)故障，具備強(qiáng)行勵(lì)磁等控制功能以提高暫態(tài)穩(wěn)定和改善系統(tǒng)運(yùn)行條件。在電力系統(tǒng)的運(yùn)行中，同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁控制系統(tǒng)起著重要的作用，它不僅控制發(fā)電機(jī)的端電壓，而

3、且還控制發(fā)電機(jī)無(wú)功功率、功率因數(shù)和電流等參數(shù)。圖 一二、勵(lì)磁系統(tǒng)必須滿足以下要求：1、正常運(yùn)行時(shí)，能按負(fù)荷電流和電壓的變化調(diào)節(jié)（自動(dòng)或手動(dòng)）勵(lì)磁電流，以維持電壓在穩(wěn)定值水平，并能穩(wěn)定地分配機(jī)組間的無(wú)功負(fù)荷。2、整流裝置提供的勵(lì)磁容量應(yīng)有一定的裕度，應(yīng)有足夠的功率輸出，在電力系統(tǒng)發(fā)生故障，電壓降低時(shí)，能迅速地將發(fā)電機(jī)地勵(lì)磁電流加大至最大值（即頂值），以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)安全、穩(wěn)定運(yùn)行。3、調(diào)節(jié)器應(yīng)設(shè)有相互獨(dú)立的手動(dòng)和自動(dòng)調(diào)節(jié)通道；4、  勵(lì)磁系統(tǒng)應(yīng)裝設(shè)過(guò)電壓和過(guò)電流保護(hù)及轉(zhuǎn)子回路過(guò)電壓保護(hù)裝置。三、勵(lì)磁系統(tǒng)方式：勵(lì)磁方式，就是指勵(lì)磁電源的不同類(lèi)型。一般分為三種：直流勵(lì)磁機(jī)方式、交流勵(lì)

4、磁機(jī)方式、靜止勵(lì)磁方式。靜止勵(lì)磁系統(tǒng)。由機(jī)端勵(lì)磁變壓器供給整流器電源，經(jīng)三相全控整流橋控制發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流。自并勵(lì)靜止可控硅整流勵(lì)磁系統(tǒng)主接線原理圖: FMK（滅磁開(kāi)關(guān)） L F CT（電流互感器） ZB （勵(lì)磁變） PT （互感器） SCR自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器（AVR） 圖6-2圖 二自動(dòng)勵(lì)磁控制系統(tǒng)原理框圖 F整流器移相觸發(fā)比較放大測(cè)量 -給定 +圖 三勵(lì)磁系統(tǒng)的組成：  （1） 勵(lì)磁系統(tǒng)主回路：勵(lì)磁變、功率柜、滅磁電路、過(guò)壓過(guò)流保護(hù)電路等  （2） 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器：測(cè)量回路、比較放大、移相觸發(fā)、整流器等    自并勵(lì)方

5、式的優(yōu)點(diǎn)：    設(shè)備和接線比較簡(jiǎn)單；由于勵(lì)磁系統(tǒng)無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)部分，具有較高的可靠性；造價(jià)低；勵(lì)磁變壓器放置自由，縮短了機(jī)組長(zhǎng)度；勵(lì)磁調(diào)節(jié)速度快，是一種高起始響應(yīng)的勵(lì)磁系統(tǒng)；當(dāng)主整流器采用三相全控橋時(shí)，可用逆變來(lái)滅磁，使滅磁時(shí)間短。自并勵(lì)方式的缺點(diǎn)：    整流輸出的直流頂值電壓受發(fā)電機(jī)端或電力系統(tǒng)短路故障形式（三相、兩相或單相短路）和故障點(diǎn)遠(yuǎn)近等因素的影響；需要起勵(lì)電源；存在滑環(huán)和碳刷。四、勵(lì)磁系統(tǒng)主回路：1、勵(lì)磁變 ：勵(lì)磁變壓（流）器供給整流裝置，為整個(gè)勵(lì)磁系統(tǒng)的電源。整個(gè)勵(lì)磁裝置沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)部分，屬于全靜態(tài)勵(lì)

6、磁系統(tǒng)。2、功率柜整流可控硅三相全控橋電路，其接線特點(diǎn)是六個(gè)橋臂元件全都采用可控硅管，共陰極組的可控硅元件及共陽(yáng)極組的可控硅元件都要靠觸發(fā)換流。它既可工作于整流狀態(tài)，將交流變成直流；也可工作于逆變狀態(tài)，將直流變成交流。正是因?yàn)橛心孀儬顟B(tài)，勵(lì)磁裝置在正常停機(jī)滅磁時(shí)，就不需要跳滅磁開(kāi)關(guān)，可以大大減輕了滅磁裝置的工作負(fù)擔(dān)。三相全控橋整流電路原理接線見(jiàn)圖1-10，這里，六個(gè)可控硅按+A、-C、+B、-A、+C、-B順序輪流配對(duì)導(dǎo)通，在一個(gè)360度周期內(nèi)，每個(gè)可控硅導(dǎo)通120度。KRD是快速熔斷器，起保護(hù)可控硅的作用。RC是可控硅阻容保護(hù)，主要吸收可控硅換相時(shí)的過(guò)電壓，可限制可控硅兩端的電壓上升率，有效

7、防止誤導(dǎo)通。運(yùn)行實(shí)踐表明，RC對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)過(guò)電壓毛刺的影響最大，選擇合理的參數(shù)非常重要。YGK表示三相電源刀閘或電動(dòng)開(kāi)關(guān)，由于功率柜都是先切脈沖后跳開(kāi)關(guān)，再加上使用電動(dòng)開(kāi)關(guān)后的維護(hù)工作量較大，現(xiàn)在一般都使用刀閘。ZDK表示直流輸出刀閘。在圖1-10中，整流輸出電壓Ud（平均電壓）同陽(yáng)極電壓Uy（線電壓有效值）和控制角的關(guān)系式：Ud=1.35 UyCOS，這里的范圍一般是20120度。整流電流的平均值Id同陽(yáng)極線電流有效值Iy的關(guān)系式：Iy=0.817Id。值得注意的是，電流關(guān)系的這種表達(dá)式，只在全控橋外接大電感和大電容負(fù)載情況下存立，比如發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子負(fù)載。對(duì)于全控橋帶電阻負(fù)載，電流表達(dá)式還與有關(guān)系

8、。Id KRD1 KRD3 KRD5 FL A Iy C1 C3 C5 Uy +A R1 +B R3 +C R5 ZDK Ud YGK -A C4 -B C6 -C C2 R4 R6 R2 KRD4 KRD6 KRD2圖1-10三相全控整流橋原理接線圖可控硅元件的工作原理可控硅是P1N1P2N2四層三端結(jié)構(gòu)元件，共有三個(gè)PN結(jié)，分析原理時(shí)，可以把它看作由一個(gè)PNP管和一個(gè)NPN管所組成，其等效圖解如圖1所示圖1 可控硅等效圖解圖當(dāng)陽(yáng)極A加上正向電壓時(shí)，BG1和BG2管均處于放大狀態(tài)。此時(shí)，如果從控制極G輸入一個(gè)正向觸發(fā)信號(hào)，BG2便有基流ib2流過(guò)，經(jīng)BG2放大，其集電極電流ic2=2ib2。

9、因?yàn)锽G2的集電極直接與BG1的基極相連，所以ib1=ic2。此時(shí)，電流ic2再經(jīng)BG1放大，于是BG1的集電極電流ic1=1ib1=12ib2。這個(gè)電流又流回到BG2的基極，表成正反饋，使ib2不斷增大，如此正向饋循環(huán)的結(jié)果，兩個(gè)管子的電流劇增，可控硅使飽和導(dǎo)通。由于BG1和BG2所構(gòu)成的正反饋?zhàn)饔?，所以一旦可控硅?dǎo)通后，即使控制極G的電流消失了，可控硅仍然能夠維持導(dǎo)通狀態(tài)，由于觸發(fā)信號(hào)只起觸發(fā)作用，沒(méi)有關(guān)斷功能，所以這種可控硅是不可關(guān)斷的。由于可控硅只有導(dǎo)通和關(guān)斷兩種工作狀態(tài)，所以它具有開(kāi)關(guān)特性，這種特性需要一定的條件才能轉(zhuǎn)化，此條件見(jiàn)表1表1 可控硅導(dǎo)通和關(guān)斷條件狀態(tài)條件說(shuō)明從關(guān)斷到導(dǎo)通

10、1、陽(yáng)極電位高于陰極電位2、控制極有足夠的正向電壓和電流兩者缺一不可維持導(dǎo)通1、陽(yáng)極電位高于陰極電位2、陽(yáng)極電流大于維持電流 兩者缺一不可從導(dǎo)通到關(guān)斷1、陽(yáng)極電位低于陰極電位2、陽(yáng)極電流小于維持電流任一條件即可 三相橋式全控整流電路應(yīng)用最為廣泛，共陰極組陰極連接在一起的3個(gè)晶閘管（VT1，VT3，VT5）共陽(yáng)極組陽(yáng)極連接在一起的3個(gè)晶閘管（VT4，VT6，VT2）編號(hào)：1、3、5，4、6、2圖2-17 三相橋式全控整流電路原理圖假設(shè)將電路中的晶閘管換作二極管進(jìn)行分析對(duì)于共陰極阻的3個(gè)晶閘管，陽(yáng)極所接交流電壓值最大的一個(gè)導(dǎo)通對(duì)于共陽(yáng)極組的3個(gè)晶閘管，陰極所接交流電壓值最低（或

11、者說(shuō)負(fù)得最多）的導(dǎo)通任意時(shí)刻共陽(yáng)極組和共陰極組中各有1個(gè)晶閘管處于導(dǎo)通狀態(tài)  三相橋式全控整流電路的特點(diǎn)：（1）2管同時(shí)通形成供電回路，其中共陰極組和共陽(yáng)極組各1，且不能為同1相器件。（2）對(duì)觸發(fā)脈沖的要求：按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的順序，相位依次差60°。共陰極組VT1、VT3、VT5的脈沖依次差120°，共陽(yáng)極組VT4、VT6、VT2也依次差120°同一相的上下兩個(gè)橋臂，即VT1與VT4，VT3與VT6，VT5與VT2，脈沖相差180°。表2-1 三相橋式全控整流電路電阻負(fù)載a=0°時(shí)晶閘管工作情況時(shí)

12、60; 段 III IIIIV  V VI共陰極組中導(dǎo)通的晶閘管VT1 VT1 VT3  VT3VT5 VT5共陽(yáng)極組中導(dǎo)通的晶閘管VT6VT2 VT2VT4 VT4VT6整流輸出電壓Ud Ua-Ub=UabUa-Uc=Uac Ub-Uc=UbcUb-Ua=UbaUc-Ua=UcaUc-Ub=Ucb（3）ud一周期脈動(dòng)6次，每次脈動(dòng)的波形都一樣，故該電路為6脈波整流電路。（4）需保證同時(shí)導(dǎo)通的2個(gè)晶閘管均有脈沖可采用兩種方法：一種是寬脈沖觸發(fā)，另一種方法是雙脈沖觸發(fā)（常用）。圖2-19 三相橋式全控整流電路帶電阻負(fù)載a =30°時(shí)的波形圖2-2

13、0 三相橋式全控整流電路帶電阻負(fù)載a =60°時(shí)的波形圖2-21 三相橋式全控整流電路帶電阻負(fù)載a =90°時(shí)的波形小結(jié)當(dāng)a60°時(shí)，ud波形均連續(xù)，對(duì)于電阻負(fù)載，id波形與ud波形形狀一樣，也連續(xù)當(dāng)a>60°時(shí)，ud波形每60°中有一段為零，ud波形不能出現(xiàn)負(fù)值。帶電阻負(fù)載時(shí)三相橋式全控整流電路a 角的移相范圍是120°可控硅過(guò)電壓保護(hù)加于可控硅元件上的瞬時(shí)反向電壓，達(dá)到反向擊穿電壓，將造成可控硅元件的反向擊穿，導(dǎo)致可控硅元件的損壞。產(chǎn)生過(guò)電壓的原因，除了大氣過(guò)電壓之外，主要是由于系統(tǒng)中斷路器操作過(guò)程，以及可控硅元件本身?yè)Q相關(guān)

14、斷過(guò)程，在電路中激發(fā)起電磁能量的互相轉(zhuǎn)換和傳遞而引起的過(guò)電壓。利用電容器兩端電壓不能突變，而能儲(chǔ)存電能的基本特性，可以吸收瞬間的浪涌能量，限制過(guò)電壓。為了限制電容器的放電電流，以及避免電容與回路電感產(chǎn)生振蕩，通常在電容回路上串入適當(dāng)電阻，從而構(gòu)成阻容吸收保護(hù)。一般可抑制瞬變電壓不超過(guò)某一容許值，作為交流側(cè)、直流側(cè)及硅元件本身的過(guò)電壓保護(hù)。用于單相或三相交流側(cè)、直流側(cè)的過(guò)電壓阻容保護(hù)，如圖30（a）、(b)所示。并聯(lián)于可控硅元件兩端的阻容保護(hù)接線如圖30（c）所示。圖30 阻容吸收保護(hù)的接線可控硅過(guò)電流保護(hù)：快速熔斷器是硅元件的過(guò)電流保護(hù)器件，可防止回路短路?？焖偃蹟嗥?，其熔斷時(shí)間一般在0.01

15、s以?xún)?nèi)，專(zhuān)門(mén)用作硅元件的過(guò)電流保護(hù)器件。其熔體（或稱(chēng)熔片）的導(dǎo)熱性能良好而熱容量小，能快速熔斷。通常是每個(gè)硅元件串聯(lián)一個(gè)快速熔斷器。 +A +B +C id a b c R -A -B -C功率柜風(fēng)機(jī)操作電路采用半敞開(kāi)式強(qiáng)迫風(fēng)冷方式進(jìn)風(fēng)口采用空調(diào)濾塵網(wǎng)硅組件布置采用并聯(lián)結(jié)構(gòu)流阻小無(wú)溫差提高停風(fēng)機(jī)輸出能力A683 B683 C683 N683o 61FZK ooooo 61FQK 310ZJ 312ZJ 61CQ 61RJOO A671 B671 C671 · 61CQ 61CQ 61CQ 61CQ 63CJ 62CQ·OO Z T S 61CQ 61FLD 61FHD61F

16、J圖5-9勵(lì)磁風(fēng)機(jī)操作圖勵(lì)磁風(fēng)機(jī)主要是通過(guò)分冷，帶走可控硅運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的熱量，使功率柜能夠正常運(yùn)行。在圖5-9中，F(xiàn)ZK為風(fēng)機(jī)的電源自動(dòng)開(kāi)關(guān)，該開(kāi)關(guān)設(shè)置有速斷過(guò)電流保護(hù)，當(dāng)風(fēng)機(jī)發(fā)生短路或過(guò)載電流達(dá)到保護(hù)動(dòng)作值時(shí)，開(kāi)關(guān)自動(dòng)分閘，以保護(hù)風(fēng)機(jī)及電源系統(tǒng)，防止危及其他部位的正常工作。FQK是風(fēng)機(jī)的控制方式切換開(kāi)關(guān)。當(dāng)開(kāi)關(guān)置于“Z”位置時(shí)，風(fēng)機(jī)處于自動(dòng)控制狀態(tài)；開(kāi)關(guān)置于“S”位置時(shí)，風(fēng)機(jī)處于手動(dòng)控制狀態(tài)。當(dāng)風(fēng)機(jī)處于自動(dòng)控制狀態(tài)時(shí)，機(jī)組LCU裝置可以將風(fēng)機(jī)設(shè)置為運(yùn)行狀態(tài)，也可以設(shè)置為備用狀態(tài)，既可以啟動(dòng)，亦可以命令停止?！癟”位置是風(fēng)機(jī)的退出運(yùn)行狀態(tài)位置。63CJ在回路中的作用是在機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，自動(dòng)將未運(yùn)

17、行的風(fēng)機(jī)設(shè)置為備用狀態(tài)。當(dāng)運(yùn)行風(fēng)機(jī)因故停止運(yùn)行時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)未運(yùn)行的備用風(fēng)機(jī)為運(yùn)行風(fēng)機(jī)，以保證勵(lì)磁功率柜不會(huì)失去冷卻。3、滅磁及過(guò)電壓保護(hù)：自動(dòng)滅磁裝置是在發(fā)電機(jī)開(kāi)關(guān)和勵(lì)磁開(kāi)關(guān)跳閘后，用于消除發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)和勵(lì)磁機(jī)磁場(chǎng)，為的是在發(fā)電機(jī)切開(kāi)后盡快降低發(fā)電機(jī)電壓至零。線性電阻的滅磁原理：FMK跳閘時(shí)，因勵(lì)磁電流不能突變，其兩端將產(chǎn)生弧壓Uk，該弧壓減去功率柜整流電壓Ud后，使勵(lì)磁電壓Uf由正常運(yùn)行時(shí)的上正下負(fù)變?yōu)橄抡县?fù)，此時(shí)二極管D導(dǎo)通，勵(lì)磁電流開(kāi)始經(jīng)Rm2和D續(xù)流。由于Rm2很小，勵(lì)磁電流在Rm2上的壓降也不很高，因而較安全。一旦FMK的弧電流下降到不能維持，F(xiàn)MK就徹底斷開(kāi)了，滅磁能量由FMK轉(zhuǎn)移

18、到續(xù)流電阻上，滅磁電壓和滅磁時(shí)間就由勵(lì)磁電流和續(xù)流電阻確定。正如前面所述，利用恒阻值電阻放電，其電壓和電流都將呈指數(shù)衰減，且時(shí)間較長(zhǎng)。UkUk SCR D FMK F FMK F Rm1 Rm2 Ud Uf Ud Uf 圖4-2開(kāi)關(guān)滅磁原理接線 圖4-3線性電阻滅磁原理接線勵(lì)磁系統(tǒng)應(yīng)裝設(shè)自動(dòng)滅磁裝置及滅磁開(kāi)關(guān)。對(duì)采用三相全控橋的勵(lì)磁系統(tǒng)宜采用逆變滅磁作為正常跳閘時(shí)的滅磁方式，自動(dòng)滅磁開(kāi)關(guān)作為事故時(shí)的滅磁方式。氧化鋅滅磁裝置，即采用的非線性電阻是氧化鋅電阻。我們知道，在滅磁開(kāi)關(guān)滅磁系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)子的滅磁主要是依靠滅磁開(kāi)關(guān)的滅弧柵吸能來(lái)滅磁。而在非線性電阻滅磁系統(tǒng)中，一般也有滅磁開(kāi)關(guān)FMK，但其作用主

19、要是用來(lái)接通和斷開(kāi)轉(zhuǎn)子回路，使轉(zhuǎn)子建立起反電勢(shì)并擊穿非線性電阻Rf，將轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)能量由開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)移到非線性電阻上，因而一般都是屬移能型滅磁系統(tǒng)。非線性電阻滅磁系統(tǒng)原理接線如圖4-4。這里，ZTC是自動(dòng)投入電阻Rz的接觸器，由FMK跳閘并延時(shí)投入，延時(shí)時(shí)間一般為1秒左右，主要考慮因數(shù)是在氧化鋅電阻完成大部分滅磁任務(wù)后，及時(shí)投入Rz，一方面吸收發(fā)電機(jī)阻尼繞組能量，另一方面短接停機(jī)過(guò)程中的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，防止轉(zhuǎn)子出現(xiàn)過(guò)電壓。Ik FMK ZTC F Ut Rf RzIrf圖4-4 非線性電阻滅磁原理接線圖起勵(lì)操作回路 601 602 24ZJ 623 61ZJ調(diào)節(jié)器起勵(lì)令 61ZJ 624 63CJ 625

20、QLC起勵(lì)接觸器圖5-3 起勵(lì)操作回路起勵(lì)操作回路見(jiàn)圖5-3，這里24ZJ是自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的起勵(lì)命令開(kāi)出繼電器。當(dāng)調(diào)節(jié)器接受到LCU發(fā)出的起勵(lì)命令或調(diào)節(jié)器面板上的手動(dòng)起勵(lì)命令時(shí)，將自動(dòng)檢查勵(lì)磁系統(tǒng)的狀態(tài)，滿足起勵(lì)條件時(shí)即發(fā)出起勵(lì)命令，驅(qū)動(dòng)24ZJ，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)QLC，投入起勵(lì)電源，使發(fā)電機(jī)建立初始電壓。同時(shí)調(diào)節(jié)器不斷檢測(cè)發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓（或勵(lì)磁電流，依起勵(lì)方式而定），當(dāng)機(jī)端電壓（或勵(lì)磁電流）達(dá)到起勵(lì)解除值時(shí)，自動(dòng)撤除起勵(lì)命令，24ZJ返回，解除QLC，起勵(lì)電源退出，自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器進(jìn)入自動(dòng)閉環(huán)調(diào)節(jié)狀態(tài)。如果在給定的時(shí)間內(nèi)，發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓（或勵(lì)磁電流）未能達(dá)到起勵(lì)解除值時(shí)（給定時(shí)間為5秒），調(diào)節(jié)器也將

21、自動(dòng)撤消起勵(lì)命令，解除起勵(lì)電源，同時(shí)發(fā)出“起勵(lì)失敗”信號(hào)。在起勵(lì)的過(guò)程中，如果勵(lì)磁系統(tǒng)存在故障，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器也將自動(dòng)撤消起勵(lì)命令并發(fā)出“起勵(lì)失敗”信號(hào)，并且不允許再次起勵(lì)。只有在勵(lì)磁系統(tǒng)故障消除以后才允許再次起勵(lì)。起勵(lì)接觸器回路中串聯(lián)有機(jī)組出口斷路器的位置重復(fù)繼電器常閉接點(diǎn)，其目的是防止出口斷路器在合閘狀態(tài)下（即機(jī)組在網(wǎng)上運(yùn)行）起勵(lì)而使機(jī)組工況受到干擾。五、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器在同步發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行中，轉(zhuǎn)子以同步轉(zhuǎn)速n旋轉(zhuǎn)時(shí)，勵(lì)磁電流產(chǎn)生的主磁通0切割N匝定子繞組感應(yīng)出頻率為f=pn/60的三相基波電勢(shì)，其有效值E0同f，N,0以及繞組系數(shù)k的關(guān)系：E0=4.44 fNk0這樣，改變勵(lì)磁電流If以改變主磁通

22、0，空載電勢(shì)E0值也將改變，二者的關(guān)系就是發(fā)電機(jī)的空載特性E0=f(If)或發(fā)電機(jī)的磁化特性0=f(Ff)。在發(fā)電機(jī)空載狀態(tài)下，空載電勢(shì)E0就等于發(fā)電機(jī)端電壓Ut，改變勵(lì)磁電流也就改變發(fā)電機(jī)端電壓。完成電壓控制的設(shè)備是由勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，勵(lì)磁電源，發(fā)電機(jī)等組成，同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)框圖的一般形式如圖1-1所示。信號(hào)比較放大給定信號(hào)勵(lì)磁電源發(fā)電機(jī)Ug + Uf UfUt -其他信號(hào) Uc測(cè)量信號(hào)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器圖1-1 同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)框圖在圖1-1中，虛線框內(nèi)是勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的基本原理框圖。按照調(diào)節(jié)原理，一個(gè)控制調(diào)節(jié)裝置，至少要有三個(gè)環(huán)節(jié)或單元。第一是測(cè)量單元，它是一個(gè)負(fù)反饋環(huán)節(jié)；第二是給定單元，它是

23、調(diào)節(jié)中的參考點(diǎn)；第三是比較放大單元，它將測(cè)量值同參考值進(jìn)行比較，并對(duì)比較結(jié)果的差值進(jìn)行放大，從而輸出控制電壓Uk。這里的勵(lì)磁電源是指可控硅整流裝置。對(duì)于一個(gè)勵(lì)磁控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，電壓控制就是維持發(fā)電機(jī)端電壓在設(shè)定位置。為實(shí)現(xiàn)這一目的，首先就要設(shè)定電壓，要有一個(gè)給定信號(hào)Ug，以便明確電壓控制值；其次要測(cè)量電壓，看發(fā)電機(jī)端電壓是多少，這里由發(fā)電機(jī)電壓互感器PT和調(diào)節(jié)器中的測(cè)量板組成，將Ut變?yōu)閁c；最后，由調(diào)節(jié)器比較給定值和測(cè)量值，當(dāng)測(cè)量值小于給定值時(shí)，勵(lì)磁裝置增加勵(lì)磁電流If，使發(fā)電機(jī)端電壓上升，當(dāng)測(cè)量值大于給定值時(shí)，勵(lì)磁裝置減少I(mǎi)f使發(fā)電機(jī)端電壓下降。微機(jī)勵(lì)磁控制器通過(guò)測(cè)量發(fā)電機(jī)三相定子電壓和定子

24、電流以及整流橋的陽(yáng)極交流電流，并計(jì)算出發(fā)電機(jī)端電壓Ut、有功功率 P、無(wú)功功率Q以及勵(lì)磁電流If的當(dāng)前值，同時(shí)測(cè)量可控硅同步電壓并計(jì)算機(jī)組當(dāng)前頻率值。將上述當(dāng)前值與給定值進(jìn)行比較，再按最優(yōu)勵(lì)磁控制的原理計(jì)算出可控硅控制角。三種運(yùn)行方式第一是恒機(jī)端電壓運(yùn)行即自動(dòng)運(yùn)行，它對(duì)發(fā)電機(jī)端電壓偏差進(jìn)行最優(yōu)控制調(diào)節(jié)，并完成自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器的全部功能，是調(diào)節(jié)器的主要運(yùn)行方式。第二是恒勵(lì)磁電流運(yùn)行即手動(dòng)運(yùn)行，它對(duì)勵(lì)磁電流偏差進(jìn)行常規(guī)比例調(diào)節(jié)，由于只能維持勵(lì)磁電流的穩(wěn)定運(yùn)行，故無(wú)法滿足系統(tǒng)的強(qiáng)勵(lì)要求，是調(diào)節(jié)器的備用和試驗(yàn)通道。恒勵(lì)磁電流運(yùn)行方式，一般是在恒機(jī)端電壓運(yùn)行下出現(xiàn)強(qiáng)勵(lì)、PT斷線、功率柜故障等情況時(shí)，調(diào)節(jié)器

25、自動(dòng)轉(zhuǎn)換，故障消除后又自動(dòng)恢復(fù)。第三是恒無(wú)功運(yùn)行，它對(duì)發(fā)電機(jī)無(wú)功偏差進(jìn)行常規(guī)比例調(diào)節(jié)，其投入也是自動(dòng)的，比如調(diào)節(jié)器過(guò)勵(lì)或欠勵(lì)動(dòng)作后，調(diào)節(jié)器就自動(dòng)由恒機(jī)端電壓運(yùn)行轉(zhuǎn)入恒無(wú)功運(yùn)行，起穩(wěn)定無(wú)功的作用。當(dāng)這些限制復(fù)歸后，其運(yùn)行方式也自動(dòng)恢復(fù)到恒機(jī)端電壓運(yùn)行。五種限制功能第一是瞬時(shí)/延時(shí)過(guò)勵(lì)磁電流限制，即強(qiáng)勵(lì)限制。所謂強(qiáng)勵(lì)就是勵(lì)磁電壓的快速上升，衡量強(qiáng)勵(lì)能力的指標(biāo)是強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)，它是指最大勵(lì)磁電壓和額定勵(lì)磁電壓的比值，MEC取1.8倍。由于勵(lì)磁裝置強(qiáng)勵(lì)時(shí)，勵(lì)磁電流大大超過(guò)其額定值，故為了勵(lì)磁裝置設(shè)備的安全，應(yīng)對(duì)強(qiáng)勵(lì)時(shí)的勵(lì)磁電流進(jìn)行限制。MEC的強(qiáng)勵(lì)限制曲線是一個(gè)反時(shí)限曲線，又稱(chēng)為瞬時(shí)/延時(shí)過(guò)勵(lì)磁電流限制，當(dāng)

26、勵(lì)磁電流達(dá)到1.8倍額定值時(shí)，延時(shí)20秒；達(dá)到2.4倍時(shí)，延時(shí)0秒；只有1.1倍時(shí)，延時(shí)無(wú)窮大。強(qiáng)勵(lì)限制動(dòng)作后，調(diào)節(jié)器由恒電壓運(yùn)行方式自動(dòng)轉(zhuǎn)為恒勵(lì)磁電流方式，限制勵(lì)磁電流。第二是功率柜仃風(fēng)或部分功率柜故障退出運(yùn)行時(shí)的勵(lì)磁電流限制。當(dāng)勵(lì)磁整流柜冷卻消失或部分功率柜故障時(shí)，勵(lì)磁裝置的輸出能力就會(huì)下降，此時(shí)若發(fā)生勵(lì)磁強(qiáng)勵(lì)或勵(lì)磁電流太大，就會(huì)造成勵(lì)磁功率柜過(guò)載損壞，故一旦發(fā)生上述情況，調(diào)節(jié)器就有恒電壓運(yùn)行方式自動(dòng)轉(zhuǎn)化為恒勵(lì)磁電流運(yùn)行，相當(dāng)于取消勵(lì)磁強(qiáng)勵(lì)功能，限制勵(lì)磁電流。第三是發(fā)電機(jī)無(wú)功功率過(guò)載限制，其限制值一般為額定無(wú)功功率。這樣當(dāng)發(fā)電機(jī)的無(wú)功超過(guò)其額定值時(shí)，正在恒電壓運(yùn)行方式下的調(diào)節(jié)器則自動(dòng)轉(zhuǎn)為恒

27、無(wú)功運(yùn)行，由于此時(shí)給定值是額定無(wú)功值，這樣就限制了無(wú)功功率過(guò)載。第四是發(fā)電機(jī)無(wú)功功率欠勵(lì)磁限制，也就是發(fā)電機(jī)無(wú)功進(jìn)相限制。發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行，由于系統(tǒng)電壓變高，調(diào)節(jié)器就減少勵(lì)磁電流，當(dāng)勵(lì)磁電流減少過(guò)多時(shí)，定子電流就會(huì)超前端電壓，發(fā)電機(jī)開(kāi)始從系統(tǒng)吸收滯后無(wú)功功率即進(jìn)相運(yùn)行。如果進(jìn)相太深，則有可能使發(fā)電機(jī)失去穩(wěn)定而被迫停機(jī)即失磁保護(hù)動(dòng)作。為配合發(fā)電機(jī)靜穩(wěn)功率圓和熱穩(wěn)限制線，欠勵(lì)限制也是一條直線。圖2-3是一幅典型的發(fā)電機(jī)穩(wěn)定曲線圖，橫坐標(biāo)為有功P，縱坐標(biāo)為無(wú)功Q，直線L1是欠勵(lì)限制線，其上方表示低勵(lì)運(yùn)行區(qū)，可按勵(lì)磁系統(tǒng)要求進(jìn)行整定。曲線L2是發(fā)電機(jī)靜穩(wěn)功率圓，曲線L3發(fā)電機(jī)熱穩(wěn)限制線。第五是伏赫限制，

28、也稱(chēng)為發(fā)電機(jī)變壓器過(guò)激磁保護(hù)。所謂伏赫限制就是在發(fā)電機(jī)頻率下降的情況下降低發(fā)電機(jī)端電壓。我們知道，隨著頻率的下降，發(fā)電機(jī)端電壓也要下降，而自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器為維持發(fā)電機(jī)端電壓就不斷增加勵(lì)磁電流，直到勵(lì)磁電流限制動(dòng)作為止。顯然，此時(shí)應(yīng)對(duì)調(diào)節(jié)器的恒電壓運(yùn)行方式進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，伏赫限制就是調(diào)整的方法之一。MEC的伏赫限制，用電壓百分?jǐn)?shù)與頻率百分?jǐn)?shù)的比值是否大于1.1作為判據(jù)。正常運(yùn)行時(shí)，電壓與頻率的比值為1，當(dāng)頻率下降而電壓不變時(shí)，二者的比值開(kāi)始大于1。若頻率的繼續(xù)下降使二者的比值大于1.1倍時(shí)，伏赫限制動(dòng)作，調(diào)節(jié)器自動(dòng)減少給定值，使發(fā)電機(jī)端電壓下降，保持電壓與頻率的比值不大于1.1。當(dāng)發(fā)電機(jī)頻率下降很

29、多時(shí)，伏赫限制直接逆變滅磁。葛洲壩二江電廠MEC勵(lì)磁調(diào)節(jié)器限制功能整定參數(shù)見(jiàn)表2-2。勵(lì)磁控制器的硬件配置 A、B套主機(jī)插箱層是兩套完全獨(dú)立的可以互換的控制插箱，兩套插箱之間依靠同步串行口進(jìn)行通訊，以實(shí)現(xiàn)互為跟蹤，互為熱備用的功能。同時(shí)通過(guò)節(jié)點(diǎn)將已方狀態(tài)通知對(duì)方，以達(dá)到自動(dòng)切換的目的。當(dāng)兩套均正常工作時(shí)，按任一套上的切換按鈕，即將此套定為主套。當(dāng)某一套出現(xiàn)故障時(shí)，即自動(dòng)切換至另一套。同時(shí)兩套系統(tǒng)間的操作電源及脈沖電源通過(guò)外部端子并聯(lián)輸出。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的主要任務(wù)是維持發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓恒定。為此，SAVR-2000勵(lì)磁調(diào)節(jié)器需采集發(fā)電機(jī)機(jī)端交流電壓Ua、Ub、UC，定子交流電流Ia、Ib、Ic，轉(zhuǎn)子電

30、流等模擬量。調(diào)節(jié)器通過(guò)模擬信號(hào)板將高壓（100V）、大電流（5A）信號(hào)進(jìn)行隔離并轉(zhuǎn)換為±5V電壓信號(hào)，然后傳輸?shù)街鰿PU板上的A/D轉(zhuǎn)換器，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。通常在一個(gè)周波內(nèi)（20ms）進(jìn)行多點(diǎn)采樣，然后計(jì)算出機(jī)端電壓等測(cè)量量。為了能準(zhǔn)確測(cè)量有功及無(wú)功，需對(duì)電壓及電流進(jìn)行瞬態(tài)無(wú)相差采樣，即可計(jì)算出有功及無(wú)功。 在正常運(yùn)行時(shí)，DSP根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的操作信號(hào)進(jìn)行邏輯判斷，判別是否應(yīng)該進(jìn)入用戶程序。一旦開(kāi)機(jī)條件具備，應(yīng)用程序運(yùn)行。程序的計(jì)算模塊根據(jù)工控機(jī)的控制調(diào)節(jié)方式的選擇而進(jìn)行計(jì)算，如按機(jī)端電壓偏差進(jìn)行PID調(diào)節(jié)（即恒機(jī)端電壓運(yùn)行方式），則DSP轉(zhuǎn)入電壓偏差PID調(diào)節(jié)子模塊，計(jì)算程序算

31、出觸發(fā)角，并將此角度送至大規(guī)?？删幊踢壿嬓酒系挠?jì)數(shù)器產(chǎn)生延時(shí)脈沖，脈沖經(jīng)放大板驅(qū)動(dòng)后即完成一次調(diào)節(jié)控制。在控制調(diào)節(jié)的空閑時(shí)間，調(diào)節(jié)器進(jìn)行各種限制判別、故障檢測(cè)、聯(lián)機(jī)調(diào)試、錄波等工作；在雙自動(dòng)通道系統(tǒng)中，備用通道自動(dòng)跟蹤主通道的電壓給定值和觸發(fā)角。 2單板原理主機(jī)插箱的正視圖如圖2-4 所示。 MBD207 面板上的開(kāi)關(guān)用于控制MBD206、MBD205的輸入電源，自上而下三個(gè)燈分別表示：交流220V輸入，直流220V輸入，直流220V輸出。 MBD206 面板上的開(kāi)關(guān)用于控制脈沖電源及操作電源的輸出，自上而下三個(gè)燈分別表示：脈沖電源，開(kāi)出繼電器操作電源，開(kāi)入電源（I）。 MBD205 面板上

32、的開(kāi)關(guān)用于控制主機(jī)電源的輸出，自上而下的三個(gè)燈分別表示：+5V，-12V，+12V。 MBD201 面板上的三個(gè)燈分別表示+5V，+12V，-12V，在燈的下方有一個(gè)測(cè)試窗，將窗的罩蓋取下，可見(jiàn)一個(gè)DB37芯的并行口，通過(guò)專(zhuān)用測(cè)試盒可以測(cè)量各點(diǎn)信號(hào)。另外還可見(jiàn)到五個(gè)可調(diào)電位器，自上而下分別為W1-W5，主要用于經(jīng)過(guò)整流的模擬量的整定（如系統(tǒng)電壓）。具體定義見(jiàn)MBD201板原理圖。 MBD202 面板上共有8只燈，分別表示：+5V，+12V，-12V，主/從，運(yùn)行閃爍，故障，運(yùn)行，調(diào)試?！爸?從”表示該套是主套還是從套，亮表示主套?！斑\(yùn)行閃爍”表示CPU運(yùn)行狀態(tài)，其閃爍的頻率隨運(yùn)行狀態(tài)的不同而變

33、化。通常，負(fù)載運(yùn)行時(shí)為1次/3秒，空載運(yùn)行時(shí)為1次/1秒，待機(jī)運(yùn)行時(shí)為3次/1秒。錄波停止時(shí)為1次/6秒?！肮收稀北硎驹撎走\(yùn)行不正?；蛲饨缁芈酚泄收?。“運(yùn)行”及“調(diào)試”分別表示該套是自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)還是人工調(diào)試狀態(tài)，它由面板上的“運(yùn)行/調(diào)試”開(kāi)關(guān)位置決定。通常應(yīng)置于“運(yùn)行”。 除了燈以外，MBD202板上的主從切換按鈕用于兩套間的人工切換。該按鈕為自復(fù)位式按鈕，當(dāng)該套正常運(yùn)行時(shí)，按下切換按鈕即可設(shè)置該套為主機(jī)方式。打開(kāi)測(cè)試窗的罩蓋，可見(jiàn)一個(gè)DB9芯的插頭，它主要用于調(diào)試時(shí)通訊；在其下方的按鈕是復(fù)位按鍵，它可以復(fù)位CPU。 MBD203板的上面三個(gè)燈分別表示：開(kāi)入24V電源（I），開(kāi)出電源及故障。當(dāng)

34、主CPU板檢測(cè)到調(diào)節(jié)器故障及硬件看門(mén)狗動(dòng)作時(shí)，該故障燈亮。下面兩排燈分別表示開(kāi)入開(kāi)出的狀態(tài)，亮表示通，滅表示斷。X1-X16為開(kāi)入信號(hào)，Y1-Y16為開(kāi)出信號(hào)。 脈沖放大板MBD204板上的三個(gè)燈分別表示脈沖電源，脈沖輸出和脈沖故障。其中脈沖輸出燈亮表示該套為主套，脈沖由此套供給；脈沖故障表示該插件輸入的未經(jīng)放大的脈沖信號(hào)故障或脈沖電源有問(wèn)題。各單板的作用及其原理簡(jiǎn)單闡述如下：模擬信號(hào)板（MBD201）該板主要的作用是進(jìn)行電平隔離及變換。它通過(guò)48芯的J2口將100V的電壓及5A電流信號(hào)、同步信號(hào)信號(hào)引入隔離變壓器，在變壓器副方通過(guò)運(yùn)放將信號(hào)放大變?yōu)殡妷盒盘?hào)；再通過(guò)96芯J1口將上述弱電信號(hào)傳

35、輸至主機(jī)。同時(shí)將同步信號(hào)整型成為方波，供主CPU板產(chǎn)生脈沖。主CPU板（MBD202）該板是主控板。它包括：一片DSP，一片大規(guī)?？删幊踢壿嬓酒?，兩片14位高速 A/D轉(zhuǎn)換器，一個(gè)異步串口，一個(gè)同步串口，以及可擴(kuò)展的并行口。主CPU板是整個(gè)裝置的核心，其性能優(yōu)劣是裝置能否長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。因此，SAVR-2000發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器主機(jī)板無(wú)論從設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)上還是在制造工藝上都力求精益求精，成為優(yōu)良品質(zhì)的重要保證。DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）是整個(gè)系統(tǒng)的核心，大規(guī)模可編程邏輯芯片輔助DSP對(duì)外操作。開(kāi)關(guān)信號(hào)板（MBD203）J2口將外部16路開(kāi)入量引入，通過(guò)光隔進(jìn)行電氣隔離，并通過(guò)J1口傳送至主CPU板；

36、同時(shí)主CPU板發(fā)出的16路開(kāi)出信號(hào)由J1口輸入，經(jīng)光電隔離后傳送至J2口。開(kāi)關(guān)信號(hào)板上還有兩套串口，一套用于與上位機(jī)通訊，另一套用于與工控機(jī)通訊。脈沖放大板（MBD204）由J1口將主CPU板上形成的小脈沖通過(guò)光電隔離及電平轉(zhuǎn)換送至6片CMOS管放大，通過(guò)J2輸出。脈沖切換繼電器主要控制脈沖是否輸出。常閉節(jié)點(diǎn)可保證在操作電源消失時(shí)仍然能輸出脈沖。該板的另一功能是將發(fā)出的脈沖進(jìn)行取樣，并回讀至主CPU板，以檢查脈沖是否丟失。脈沖電源板（MBD206）脈沖電源板輸出5路相互隔離的電源。脈沖電源VX：該電源通常為24V、50W，特殊情況應(yīng)在訂貨時(shí)說(shuō)明。脈沖檢測(cè)電源+24V，該電源與脈沖電源共地，當(dāng)脈

37、沖電源也為+24V時(shí)，兩電源并接。開(kāi)入電源（I）（）：它提供開(kāi)入信號(hào)的+24V電源。電源（I）用于X1-X8，電源（）用于X9-X16。開(kāi)出電源：它提供操作邏輯電源及開(kāi)出繼電器與光隔的電源。系統(tǒng)電源（MBD205）它提供+5V及±12V三路電源，其中+5V與±12V 不共地。+5V主要為DSP、大規(guī)?？删幊踢壿嬓酒葦?shù)字芯片提供電源。±12V主要為運(yùn)放等模擬芯片提供電源，最后在A/D芯片上三個(gè)電源的地連接。雙重供電板（MBD207）MBD207為交直流供電板，通過(guò)J2口輸入DC220V及AC220V電源，AC220V經(jīng)隔離變壓器隔離后進(jìn)行整流，然后與DC220V并

38、接。DC220V及AC220V任一路輸入電源掉電時(shí)均可保證無(wú)擾動(dòng)輸出直流220V，供MBD206及MBD205板用。2 測(cè)量系統(tǒng)a 定子電壓Ut 交流采樣發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓經(jīng)機(jī)端電壓互感器PT降壓后，進(jìn)入調(diào)節(jié)器內(nèi)的電壓變換器(PT1一PT6)，其副邊第一繞組輸出三相交流電壓，經(jīng)濾波板后進(jìn)入A/D板進(jìn)行交流采樣。b 定子電流It交流采樣發(fā)電機(jī)定子電流互感器CT二次電流，進(jìn)入調(diào)節(jié)器內(nèi)的電流電壓變換器(CT 1一CT3)，其副邊繞組輸出三相交流電流，該電流經(jīng)電阻變換成三相交流電壓，再經(jīng)濾波板進(jìn)入A/D板進(jìn)行交流采樣。c 勵(lì)磁電流If直流采樣整流橋陽(yáng)極電流互感器二次電流經(jīng)調(diào)節(jié)器內(nèi)的電流電壓變換器（CT4一

39、CT6），其副邊繞組輸出三相交流電流，經(jīng)三相整流濾波變換成一個(gè)直流電壓，再進(jìn)入A/D板進(jìn)行直流采樣。d 定子比較電壓直流采樣此定子電壓作為主機(jī)判斷PT斷線的依據(jù)，不同于交流采樣的定子電壓 (Ut)，它是調(diào)節(jié)器內(nèi)的電壓變換器(PT1一PT6)副邊第二繞組輸出電壓，經(jīng)三相整流濾波后進(jìn)入A/D板進(jìn)行直流采樣。e 機(jī)組頻率測(cè)量它利用STD同步模板(LD6020)中的同步方波信號(hào)，采用數(shù)字測(cè)頻方法獲得發(fā)電機(jī)頻率當(dāng)前值，以供控制及顯示用。調(diào)節(jié)器程序流程圖MEC31多微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的軟件包括：主程序，中斷服務(wù)程序，智能AD程序，控制量計(jì)算程序，各種功能程序，開(kāi)關(guān)量及鍵盤(pán)命令程序，通訊跟蹤程序，診斷程序，通用

40、子程序庫(kù)等。MEC31勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的主程序簡(jiǎn)化工作流程框圖見(jiàn)圖2-4，同步信號(hào)中斷服務(wù)程序框圖見(jiàn)圖2-5。角中斷程序框圖見(jiàn)圖2-6，起勵(lì)程序框圖圖2-7。同步信號(hào)中斷服務(wù)程序和角中斷程序，是數(shù)字移相觸發(fā)器的主要軟件。角中斷就是將角折算成一定延時(shí)完成后的中斷，600中斷在一個(gè)周期內(nèi)觸發(fā)其它五個(gè)可控硅的中斷。同步信號(hào)斷線判據(jù)是MEC軟件重要的容錯(cuò)措施，該措施在三相同步信號(hào)中只選取一相同步電壓信號(hào)，當(dāng)選取的那相同步信號(hào)斷線，MEC則使用其它相同步信號(hào)，保證觸發(fā)脈沖的正常。開(kāi)始開(kāi)始保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)初 始 化讀頻率計(jì)數(shù)值開(kāi) 中 斷同步信號(hào)斷線判據(jù)調(diào)主程序計(jì)算是否為工作相是否停機(jī)狀態(tài) N判斷及處理 N Y設(shè)置中斷

41、Y鍵盤(pán)譯碼及顯示恢 復(fù) 現(xiàn) 場(chǎng)停機(jī)狀態(tài)處理返 回圖2-4主程序框圖圖2-5同步信號(hào)中斷服務(wù)程序框圖開(kāi)始開(kāi)始允許發(fā)脈沖為真保護(hù)現(xiàn)場(chǎng) N是否停機(jī)狀態(tài) Y取起勵(lì)方式狀態(tài) YN發(fā)觸發(fā)脈沖是否有試驗(yàn)令 Y設(shè)置600中斷 N是否有開(kāi)機(jī)令設(shè)置LED第一位閃爍標(biāo)志 Y是否有轉(zhuǎn)速令NY N恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)脈沖準(zhǔn)備起勵(lì)返 回返 回 圖2-6角中斷程序框圖圖2-7起勵(lì)程序框圖勵(lì)磁系統(tǒng)的操作1 勵(lì)磁系統(tǒng)投入運(yùn)行準(zhǔn)備工作勵(lì)磁系統(tǒng)投入正式運(yùn)行之前，應(yīng)進(jìn)行全面檢查，檢查的內(nèi)容有：a. 勵(lì)磁系統(tǒng)所有操作電源、工作電源是否全部投入運(yùn)行狀態(tài)；b. 勵(lì)磁功率柜所有開(kāi)關(guān)、刀閘是否全部合閘到位；c. 自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器工作狀態(tài)是否正常（循環(huán)檢測(cè)

42、狀態(tài)）；e. 勵(lì)磁操作系統(tǒng)應(yīng)無(wú)器件故障，各部信號(hào)指示正確。2 起勵(lì)升壓操作a 手動(dòng)起勵(lì)升壓機(jī)組開(kāi)機(jī)后檢查機(jī)組轉(zhuǎn)速不低于95%額定轉(zhuǎn)速，手動(dòng)操作ZK合閘，操作FMK合閘。設(shè)置自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器起勵(lì)方式為“Ut ”或“If”，還可通過(guò)小鍵盤(pán)“+”“-”來(lái)設(shè)置發(fā)電機(jī)電壓或勵(lì)磁電流給定值。手動(dòng)按調(diào)節(jié)器面板上“手動(dòng)起勵(lì)”按鈕AN7，調(diào)節(jié)器將自動(dòng)檢測(cè)勵(lì)磁系統(tǒng)工作狀態(tài)，并發(fā)出“起勵(lì)”命令，驅(qū)動(dòng)QLC，投入起勵(lì)電源，使發(fā)電機(jī)建立初始電壓。當(dāng)機(jī)組機(jī)端電壓或勵(lì)磁電流達(dá)到最低閉環(huán)條件時(shí)，起勵(lì)命令解除，機(jī)組及勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)入閉環(huán)自動(dòng)調(diào)節(jié)狀態(tài)。手動(dòng)操作按鈕AN1、AN2，可以增減機(jī)組的機(jī)端電壓或勵(lì)磁電流。b 自動(dòng)開(kāi)機(jī)升壓自動(dòng)開(kāi)

43、機(jī)升壓可以完全由機(jī)組LCU裝置控制。機(jī)組LCU裝置接到上位機(jī)或運(yùn)行人員的升壓命令后，自動(dòng)開(kāi)啟發(fā)電機(jī)和投入勵(lì)磁系統(tǒng)相應(yīng)設(shè)備，當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速達(dá)到95%額定轉(zhuǎn)速以上時(shí)，發(fā)出“起勵(lì)升壓”命令，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器接到起勵(lì)升壓命令以后，按照運(yùn)行人員予先設(shè)置的起勵(lì)方式和給定值起勵(lì)，其后的閉環(huán)操作和手動(dòng)起勵(lì)完全一樣。一般情況下，采用自動(dòng)起勵(lì)方式時(shí)，給定值設(shè)置為額定機(jī)端電壓。3 滅磁開(kāi)關(guān)的操作滅磁開(kāi)關(guān)（FMK）的操作分現(xiàn)地手動(dòng)操作和機(jī)組LCU遠(yuǎn)方控制兩種方式。FMK的現(xiàn)地手動(dòng)操作就是使用操作開(kāi)關(guān)61KK進(jìn)行分閘和合閘操作。FMK的遠(yuǎn)方控制由LCU裝置根據(jù)運(yùn)行人員以及上位機(jī)的指令發(fā)出操作命令，勵(lì)磁裝置再根據(jù)操作命令執(zhí)行。FM

44、K的操作還有一項(xiàng)重要的內(nèi)容是執(zhí)行繼電保護(hù)的分閘指令。當(dāng)發(fā)電機(jī)發(fā)生電氣事故時(shí)，滅磁開(kāi)關(guān)迅速斷開(kāi)滅磁，以保證發(fā)電機(jī)和勵(lì)磁裝置的運(yùn)行安全。4 發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓（無(wú)功功率）的調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置的作用之一就是維持發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓保持在給定水平，作用之二就是合理分配并聯(lián)機(jī)組之間的無(wú)功功率。這兩個(gè)作用分別體現(xiàn)在發(fā)電機(jī)并網(wǎng)前后，并都是靠改變調(diào)節(jié)器給定值來(lái)達(dá)到的。調(diào)節(jié)器給定值的改變可以在調(diào)節(jié)器操作面板上進(jìn)行，也可以通過(guò)上位機(jī)和機(jī)組LCU裝置進(jìn)行遠(yuǎn)方調(diào)控，還可以在中控室使用無(wú)功功率調(diào)節(jié)把手進(jìn)行。在調(diào)節(jié)器面板上調(diào)節(jié)機(jī)端電壓（無(wú)功功率）時(shí)，操作按鈕AN1和AN2。使用機(jī)組LCU裝置調(diào)節(jié)機(jī)組無(wú)功功率時(shí)，首先在LCU上設(shè)定無(wú)功給定

45、值，然后由LCU比較給定值與測(cè)量值，并根據(jù)比較結(jié)果向勵(lì)磁調(diào)節(jié)器發(fā)出調(diào)節(jié)脈沖，直到無(wú)功的測(cè)量與給定之差小于調(diào)節(jié)死區(qū)。通過(guò)上位機(jī)進(jìn)行機(jī)組無(wú)功功率調(diào)節(jié)時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)全廠機(jī)組的AVC控制調(diào)節(jié)，此時(shí)各機(jī)組的無(wú)功給定值由AVC設(shè)定；也可以在上位機(jī)操作鍵盤(pán)上直接設(shè)置無(wú)功給定值。一旦上位機(jī)將各機(jī)組的無(wú)功功率設(shè)定好，就向各機(jī)組的LCU裝置發(fā)出調(diào)節(jié)指令，機(jī)組LCU裝置再向勵(lì)磁調(diào)節(jié)器發(fā)出調(diào)節(jié)指令。5.1 勵(lì)磁系統(tǒng)的運(yùn)行5.1.1 系統(tǒng)概述5.1.1.1 勵(lì)磁系統(tǒng)組成:本系統(tǒng)主要由機(jī)端勵(lì)磁變壓器、可控硅整流裝置、自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器、滅磁和過(guò)電壓保護(hù)裝置、起勵(lì)裝置、必要的監(jiān)測(cè)、保護(hù)、報(bào)警輔助裝置等組成。5.1.1.2 靜態(tài)勵(lì)

46、磁控制系統(tǒng)設(shè)備是ABB公司生產(chǎn)的Unitrol 5000系列。本裝置使用ABB生產(chǎn)的型號(hào)為：A5S-O/U231-A2500。其含義如下：A：雙自動(dòng)通道，每一通道含手動(dòng)控制5：5000系列微處理器S：標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，即可控硅為N-1冗余0：沒(méi)有附加功能U2：UNL13300可控硅橋3：3個(gè)并聯(lián)可控硅1：可控硅橋臂數(shù)為1，即每橋無(wú)串并聯(lián)元件A：勵(lì)磁變壓器低壓側(cè)交流開(kāi)關(guān)2500：滅磁開(kāi)關(guān)額定電流2500A5.1.1.3 勵(lì)磁變壓器信號(hào)和保護(hù)設(shè)置1) 繞組溫度：(A) 線圈溫度I段（130）過(guò)熱報(bào)警；(B) 線圈溫度II段（150）過(guò)熱滅磁停機(jī)。5.1.1.4 勵(lì)磁電壓調(diào)節(jié)裝置(AVR) 1) AVR采用

47、雙通道數(shù)字式微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，具有穩(wěn)定發(fā)電機(jī)電壓和合理分配無(wú)功以及提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的作用。本調(diào)節(jié)器具有手動(dòng)和雙自動(dòng)通道，各通道之間相互獨(dú)立，可隨時(shí)停用任一通道進(jìn)行檢修。各備用通道可相互跟蹤，保證無(wú)擾動(dòng)切換。AVR與DCS接口實(shí)現(xiàn)控制室內(nèi)對(duì)AVR的遠(yuǎn)方操作。2) AVR采用強(qiáng)迫通風(fēng)，風(fēng)機(jī)故障時(shí)能保證AVR正常運(yùn)行。AVR柜為封閉式，進(jìn)風(fēng)口有空氣過(guò)濾器，柜體的保護(hù)接地與工作接地分開(kāi)，以提高設(shè)備的抗干擾能力。3) 電壓調(diào)節(jié)、監(jiān)測(cè)和保護(hù)功能：(A) 發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)給定值調(diào)整；有功補(bǔ)償和無(wú)功功率補(bǔ)償；V/Hz限制器；軟起勵(lì)；自動(dòng)跟蹤；PID控制器。(B) 監(jiān)視和保護(hù)功能a) PT 故障檢測(cè)；b) 轉(zhuǎn)子溫

48、度測(cè)量；c) 勵(lì)磁變壓器溫度測(cè)量；d) 反時(shí)限過(guò)流保護(hù)和瞬時(shí)過(guò)流保護(hù)；e) 失勵(lì)保護(hù)（P/Q 保護(hù)）；f) 過(guò)激磁保護(hù)（V/Hz 繼電器）；g) 電子控制板自診斷功能；h) 具有下列可控硅整流器監(jiān)視功能：(a) 電力電子器件具有帶熔斷報(bào)警接點(diǎn)的熔斷器；(b) 導(dǎo)通監(jiān)視；(c) 冷卻流量及風(fēng)機(jī)監(jiān)視；(d) 整流橋溫度監(jiān)視；(e) 整流橋柜門(mén)鎖閉監(jiān)視；(f) 交流側(cè)過(guò)壓保護(hù)具有帶熔斷報(bào)警接點(diǎn)的熔斷器。4) AVR的自動(dòng)調(diào)節(jié)模式為PID+PSS，手動(dòng)調(diào)節(jié)采用PI方式。5) AVR各通道設(shè)恒電流調(diào)節(jié)手動(dòng)單元，手動(dòng)跟蹤自動(dòng)，切換無(wú)擾動(dòng)。6) AVR兩個(gè)通道，各通道裝設(shè)獨(dú)立的PT接口，每個(gè)通道功能齊全，都

49、具有獨(dú)立工作能力。7) AVR可顯示和修改參數(shù)并可故障自檢。8) AVR工作邏輯：(A) 正常時(shí)，雙通道自動(dòng)運(yùn)行，同時(shí)發(fā)脈沖；(B) 一個(gè)自動(dòng)通道故障時(shí)，故障通道無(wú)擾動(dòng)退出、報(bào)警。9) AVR主要性能：(A) 空載到額定負(fù)載調(diào)壓精度不大于±0.5%；(B) 調(diào)差率±10%可調(diào)；(C) 調(diào)節(jié)范圍：a) 自動(dòng)調(diào)節(jié) 20%110%UNb) 手動(dòng)調(diào)節(jié)10%Ifo110%IfN10) AVR報(bào)警信號(hào)(A) AVR1通道故障；(B) AVR2通道故障；(C) 過(guò)磁通報(bào)警；(D) 低勵(lì)限制動(dòng)作報(bào)警；(E) 轉(zhuǎn)子反時(shí)限限制動(dòng)作報(bào)警；(F) 有功/無(wú)功限制報(bào)警；(G) 勵(lì)磁電流限制報(bào)警；(H

50、) 定子電流限制/過(guò)勵(lì)限制報(bào)警；(I) PT斷線報(bào)警；(J) 強(qiáng)勵(lì)動(dòng)作信號(hào)；(K) 勵(lì)磁控制回路電源消失信號(hào)；(L) 自動(dòng)運(yùn)行顯示；(M) 手動(dòng)運(yùn)行顯示(N) AVR正常運(yùn)行顯示(O) PSS投入顯示(P) PSS退出顯示5.1.1.5 可控硅整流裝置1) 整流方式為三相全控橋，具有逆變能力。2) 整流柜數(shù)量五個(gè)，如一個(gè)柜故障退出報(bào)警，另四個(gè)柜可滿足包括1.1倍額定勵(lì)磁和強(qiáng)勵(lì)在內(nèi)的各種運(yùn)行工況的要求；退出二個(gè)柜能保證發(fā)電機(jī)在額定工況下連續(xù)運(yùn)行。3) 每個(gè)可控硅元件設(shè)快速熔斷器保護(hù)，可及時(shí)切除短路故障電流。4) 每柜交流側(cè)設(shè)浪涌吸收措施抑制尖峰過(guò)電壓，直流過(guò)壓保護(hù)采用電壓濾波器。5) 冷卻方式采

51、用強(qiáng)迫開(kāi)啟空冷，具有100%備用。在風(fēng)壓或風(fēng)量不足時(shí)備用風(fēng)機(jī)能自動(dòng)投入。提供二路冷卻風(fēng)機(jī)電源，二路電源能自動(dòng)切換。6) 可控硅整流裝置報(bào)警信號(hào)(A) 任一個(gè)整流柜退出運(yùn)行報(bào)警(B) 可控硅熔絲熔斷報(bào)警(C) 散熱器或空氣過(guò)熱報(bào)警(D) 冷卻風(fēng)扇故障報(bào)警(E) 空氣流量過(guò)低報(bào)警5.1.1.6 交流側(cè)過(guò)壓保護(hù)置于每個(gè)整流橋的交流側(cè)的交流側(cè)過(guò)壓保護(hù)裝置可吸收晶閘管換相過(guò)壓尖峰。主要由 1 個(gè)三相二極管整流橋及其直流側(cè)連接的電容組成。在出現(xiàn)高頻過(guò)電壓時(shí)，電容器呈現(xiàn)出低阻抗特性，起到濾波作用。將一個(gè)放電電阻器與電容并聯(lián)，可以吸收電容器內(nèi)儲(chǔ)存的過(guò)壓能量。在二極管整流橋的交流側(cè)裝有帶報(bào)警接點(diǎn)的保護(hù)熔斷器。5.1.1.7 滅磁與過(guò)電壓保護(hù)滅磁與過(guò)電壓保護(hù)裝置主要由直流滅磁開(kāi)關(guān)、跨接器及相串的非線性電阻（觸發(fā)電子板、雪崩二極管、兩個(gè)正反相連接的可控硅）、碳化硅非線性電阻組成。其作用是在發(fā)電機(jī)正?；蚬收蠒r(shí)迅速切除勵(lì)磁電源并滅磁、抑制正向和反向轉(zhuǎn)子過(guò)電壓或出現(xiàn)大滑差以及非全相運(yùn)行時(shí)保護(hù)轉(zhuǎn)子。發(fā)電機(jī)正常停機(jī)時(shí)，可切斷滅磁開(kāi)關(guān)或使可控硅橋逆變退勵(lì)磁；當(dāng)發(fā)電機(jī)故障時(shí)，DAVR接受到信號(hào)瞬時(shí)起跳滅磁開(kāi)關(guān)同時(shí)