(北京科電)GEX-2000技術(shù)說明書(出版)

1、GEX-2000發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器技術(shù)說明書北京科電億恒電力技術(shù)有限公司58GEX-2000 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器技術(shù)說明書 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4第三章 主要功能及技術(shù)指標(biāo)73.1 裝置主要功能73.1.1 調(diào)節(jié)及控制功能73.1.2 限制和保護(hù)功能83.1.3 其它輔助功能83.2 主要技術(shù)指標(biāo)93.2.1 模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入?yún)?shù)93.2.2 開關(guān)量輸入輸出容量103.2.3 輸出參數(shù)：103.2.4 網(wǎng)絡(luò)接口103.2.5 電源參數(shù)103.2.6 指標(biāo)參數(shù)11第四章系統(tǒng)配置124.1 電氣配置124.1.1 勵(lì)磁系統(tǒng)框圖124.1.2

2、輸入輸出接口示意圖124.1.3 硬件組成134.1.4 軟件組成134.2 結(jié)構(gòu)配置134.2.1 機(jī)柜構(gòu)成134.2.2 分層介紹14第五章 基本原理195.1 基本原理195.2 單板原理205.3 軟件說明235.3.1 主調(diào)度程序245.3.2 中斷程序24第六章鍵盤、顯示及操作316.1 鍵盤操作說明316.2 主畫面顯示326.3 主菜單顯示336.3.1 測量顯示346.3.2 參數(shù)設(shè)置356.3.3 保護(hù)投退396.3.4 開入狀態(tài)396.3.5 傳動(dòng)試驗(yàn)406.3.6 系統(tǒng)試驗(yàn)416.3.7 故障追憶416.3.8 故障波形426.3.9 事件記錄436.3.10 精度調(diào)整

3、436.3.11 機(jī)組參數(shù)446.3.12 系統(tǒng)設(shè)置446.3.13 試驗(yàn)選項(xiàng)456.3.14 其它試驗(yàn)46第七章 上位機(jī)監(jiān)控程序477.1 主畫面477.2 狀態(tài)顯示487.3 故障記錄及SOE507.4 參數(shù)設(shè)置507.5 波形分析527.6 試驗(yàn)功能527.7 系統(tǒng)選項(xiàng)53附錄一： DCS 關(guān)于勵(lì)磁系統(tǒng)設(shè)計(jì)指南54附錄二： 開停機(jī)步驟及注意事項(xiàng)55附錄三： PSS 試驗(yàn)方法及試驗(yàn)步驟57第一章 前 言 GEX-2000 微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器為依托中國電力科學(xué)研究院的技術(shù)，由北京科電億恒電力技術(shù)有限公司研制、開發(fā)并生產(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)、控制及限制保護(hù)功能，并且在計(jì)算速度、

4、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。GEX-2000適用于從100MW以上從三機(jī)勵(lì)磁到自并勵(lì)等各種方式的可控硅勵(lì)磁，是現(xiàn)代大、中型同步發(fā)電機(jī)理想的勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置。 GEX-2000 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器采用美國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。同時(shí)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，給用戶的使用提供了極大的方便。 值得一提的是，隨著全國聯(lián)網(wǎng)的基本完成，電力系統(tǒng)穩(wěn)定的要求對勵(lì)磁系統(tǒng)提出了更高的指標(biāo)。GEX-2000采用改進(jìn)型的PSS-2A 電力系

5、統(tǒng)穩(wěn)定器的模型，完全解決了單一采用電功率信號的PSS-1A模型帶來的反調(diào)問題。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。 本說明書主要介紹了GEX-2000 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的功能、特點(diǎn)、工作原理等，以便用戶有一個(gè)更全面、詳細(xì)的了解。本手冊有關(guān)技術(shù)文件：（1） GEX-2000發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器邏輯原理圖（2） GEX-2000發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器裝置配線圖（3） ESM V1.0 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)管理軟件包使用說明第二章 裝置主要特點(diǎn)GEX-2000 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

6、信號處理器（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)GEX-2000具有以下特點(diǎn)：1、 模型清晰、準(zhǔn)確GEX-2000勵(lì)磁控制系統(tǒng)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)過計(jì)算機(jī)仿真和動(dòng)態(tài)信號分析儀實(shí)測證明該模型在離散化過程中誤差小，精度高。2、 PSS-2A模型國內(nèi)首家研制成功經(jīng)過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GEX-2000微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器應(yīng)用，開創(chuàng)了國內(nèi)調(diào)節(jié)器的先河，使得GEX-2000微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器更有利于提高勵(lì)磁系統(tǒng)對電力系統(tǒng)穩(wěn)定的貢獻(xiàn)。3、 測量精度高GEX-2000 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器采用每周波24點(diǎn)交流采樣，快速

7、傅立葉變換，完全消除了零漂等對測量精度的影響，同時(shí)采用高速14位A/D變換器，保證了測量通道的精度和快速性。4、 強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能GEX-2000 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)器及功率柜之間通過可靠的現(xiàn)場總線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DCS系統(tǒng)的連接。5、 方便、友好的人機(jī)界面GEX-2000 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），采用樹型菜單結(jié)構(gòu)，方便直觀，可以結(jié)合鍵盤進(jìn)行參數(shù)整定、測量顯示、試驗(yàn)控制等功能，并能在此屏幕上顯示

8、試驗(yàn)波形和故障波形，以及故障類型和事件SOE。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。6、 方便實(shí)用的上位機(jī)軟件ESM-V1.0為GEX-2000微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器專門配套使用的上位機(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)的的顯示、參數(shù)整定、故障記錄、歷史趨勢曲線顯示、故障波形顯示、定值報(bào)告、試驗(yàn)報(bào)告的自動(dòng)生成系統(tǒng)及打印輸出等系統(tǒng)性功能。7、 國內(nèi)速度最快的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器GEX-2000 采用美國TI公司的32位DSP產(chǎn)品，最高速度可達(dá)150MHz，DSP強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力及快速的浮點(diǎn)計(jì)算為勵(lì)磁調(diào)節(jié)器模型的精準(zhǔn)數(shù)字化和勵(lì)磁調(diào)節(jié)器其它輔助功能的實(shí)現(xiàn)提供了保證。8、 高度集成化

9、的硬件設(shè)計(jì)GEX-2000 采用超大規(guī)模邏輯器件CPLD，該器件通過靈活編程能實(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的所有外圍電路。硬件的簡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。9、 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GEX-2000 采用標(biāo)準(zhǔn)的4U機(jī)箱，背插結(jié)構(gòu)，使得信號流流向一致，減少了信號交叉的影響，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。10、獨(dú)特的抗干擾設(shè)計(jì)GEX-2000通過精心的設(shè)計(jì)，合理的處理接地、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

10、等級三級以上的IEC標(biāo)準(zhǔn)。11、運(yùn)行方式靈活多樣GEX-2000 可以工作在雙柜均流工作方式，也可以工作在主/備用工作方式，用戶可根據(jù)具體情況自行選擇。2.2 裝置適用范圍GEX-2000 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)、帶永磁機(jī)的三機(jī)（無刷）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3000米2、環(huán)境溫度：-10403、相對濕度：不大于90%4、沒有火災(zāi)及爆炸危險(xiǎn)的場所5、無導(dǎo)電塵埃及化學(xué)腐蝕氣體的場所6、無強(qiáng)的電磁干擾的場所第三章 主要功能及技術(shù)指標(biāo)3.1 裝置主要功能GEX-20

11、00 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，通過合理的調(diào)差設(shè)置來保證并列運(yùn)行的機(jī)組間無功功率的合理分配，通過快速的勵(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，GEX-2000還具有故障錄波、事件記錄、系統(tǒng)自檢、智能調(diào)試等輔助功能。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)各種方式下無擾動(dòng)切換4. 通道之間相互跟蹤，實(shí)現(xiàn)通道之間無擾動(dòng)切換5. 發(fā)電機(jī)恒定觸發(fā)角運(yùn)行6. 無功調(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)，級差0

12、.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)載等工況下的機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行及無功的平滑調(diào)節(jié)9. 參數(shù)的在線修改及記錄，保證掉電數(shù)據(jù)不遺失10. 可通過串行口或以太網(wǎng)將GEX-2000發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)接入電廠DCS系統(tǒng)，將調(diào)節(jié)過程中的數(shù)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斷線保護(hù)，通過兩組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，勵(lì)磁PT斷線切手動(dòng)，儀表PT斷線發(fā)信號。2、V/

13、Hz保護(hù)（壓/頻保護(hù)），保護(hù)發(fā)電機(jī)和主變過磁通，實(shí)施V/Hz分段限制和保護(hù)3、過勵(lì)限制與保護(hù)，保護(hù)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，分段實(shí)施過勵(lì)限制和保護(hù)4、欠勵(lì)限制及保護(hù)5、空載過電壓保護(hù)6、觸發(fā)脈沖丟失的檢測7、通訊故障檢測8、可控硅故障檢測9、電源檢測，監(jiān)視CPU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、所有的限制及保護(hù)定值以及每一種保護(hù)的投退均可在現(xiàn)場進(jìn)行整定3.1.3 其它輔助功能 1、故障錄波功能：GEX-2000 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器記錄故障前10秒故障后10秒的測量數(shù)據(jù)，記錄的量包括，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)

14、角ARF、有功功率P、無功功率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?；竞w了所有模擬量，故障波形能夠在控制器自帶的液晶顯示器進(jìn)行顯示，也可以通過串口上傳到筆記本電腦，在EMS V1.0上進(jìn)行顯示，處理并打印。 2、試驗(yàn)錄波功能：GEX-2000 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器能夠通過手動(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，甩負(fù)荷等波形，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次故障動(dòng)作值、故障時(shí)間（精確到毫秒）、故障類型，所有信息均可在液晶顯

15、示或上位機(jī)上進(jìn)行顯示。 4、事件記錄：能夠按先進(jìn)先出的原則記錄20次事件發(fā)生的類型和動(dòng)作時(shí)間（精確到毫秒）例如滅磁開關(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：GEX-2000采用標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS協(xié)議，可以通過靈活的通訊方式，如RS232，RS485，CAN等，進(jìn)行通道之間的通訊以及勵(lì)磁調(diào)節(jié)器與DCS系統(tǒng)或電廠其它監(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：通過控制器上的鍵盤操作，方便的進(jìn)行調(diào)節(jié)器的各項(xiàng)試驗(yàn)，如開關(guān)量傳動(dòng)試驗(yàn)、過勵(lì)限制、欠勵(lì)限制、階躍響應(yīng)試驗(yàn)、PSS的

16、有補(bǔ)償試驗(yàn)、PSS無補(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)?、?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)說明見ESM V1.0發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)管理軟件包使用說明。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機(jī)端電壓PT2：額定值100V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)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）備用測試信號

17、：-2V+2V（不隔離）3.2.2 開關(guān)量輸入輸出容量16路光電隔離輸入；10路開關(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)：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；同時(shí)可提供單相全（半）控橋觸發(fā)脈沖。D/A輸出：2路隔離的D/A轉(zhuǎn)換器，每一路D/A輸出均可以在菜單具體選擇要輸出的變量。D/A量程：-2V+2V（隔離）420mA（可選）:每一個(gè)控制器均可輸出2路420mA信號（隔離），可在菜單選擇任意輸出變量。3.2.4 網(wǎng)絡(luò)接口 串口1：RS-232 （隔離） 串口2：RS-485 （隔

18、離） CAN總線：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：來自勵(lì)磁變副邊或永磁機(jī)輸出（三機(jī)） 工作直流電源：DC220V±20%或DC110V±20% 輔助交流電源：廠用AC220V±15% 電源功率： 小于400瓦3.2.6 指標(biāo)參數(shù)GEX-2000 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器全面滿足或優(yōu)于GB/T 7409.3-1997對大、中型同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)技術(shù)要求。具體指標(biāo)參數(shù)如下：1. CPU類型：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

19、-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：軟件無功調(diào)差、正負(fù)大小任選級差為±1%。10. 頻率特性：頻率每變化1%，發(fā)電機(jī)端電壓變化不大小額定值的±0.25%。11. 整定值調(diào)節(jié)速度：可編程，滿足不大于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)給定階躍為±10%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)量不超過額定電壓的10%，振蕩次數(shù)

20、小于2次，調(diào)節(jié)時(shí)間小于5秒14. 工作方式：雙柜均流（三機(jī)系統(tǒng)），主備用（自勵(lì)方式）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)抗國標(biāo)嚴(yán)酷等級為3級電磁干擾試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，在受到上述級別的干擾時(shí)不應(yīng)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 GEX-2000以簡單、可靠為原則，針對不同勵(lì)磁方式進(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GEX-2000 應(yīng)用于三機(jī)勵(lì)磁方式時(shí)的系統(tǒng)方框圖。在這

21、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)行無擾動(dòng)切換。對于三機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)，用戶也可以選擇GEX-2000配置為雙柜均流方式。在這種方式下，單柜運(yùn)行即能滿足發(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)信號示意如下： 儀表PT D/A 1 滅磁開關(guān) 自動(dòng)運(yùn)行 量測PT D/A 2 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(輸出)電流 4-20mA 增 磁 恒無功轉(zhuǎn)子(輸出)電壓 減 磁 恒功率因數(shù)測試信號 RS-232

22、 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 跳開關(guān) 脈沖輸出 圖 4-1 輸入輸出接口模擬量輸入 信號輸出開關(guān)量輸入 開關(guān)量 輸出4.1.3 硬件組成 GEX-2000 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、開關(guān)電源組件1 （+5V，±12V） 2、開關(guān)電源組件2 （24V1，24V2） 3、主機(jī)板 4、開關(guān)量輸入輸出板 5、脈沖放大板 6、模擬量信號處理板 7、PT/CT及同步變壓器板 8、總線后底板 9、鍵盤及液晶顯示面板4.1.4 軟件組成 GE

23、X-2000 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GEX-2000 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)度大大優(yōu)于焊接柜，柜體前后設(shè)門。柜體表面采用噴塑工藝，顏色由買方選擇色標(biāo)。柜內(nèi)配線走向按強(qiáng)弱電分開，避免相互干擾?？刂齐娎|電流回路用2.5mm的導(dǎo)線，其它用1.5mm導(dǎo)線。導(dǎo)線顏色按國標(biāo)規(guī)定進(jìn)行區(qū)分，交流按黃綠紅區(qū)分，所有的線纜不允許分支和絞接。所有的線號及號牌用專用的打號機(jī)打印，要做到整齊一致、有序可查。水平接地銅母線尺寸

24、不小于6×25mm2，每個(gè)屏的接地由螺栓接地母線連至裸露的金屬來實(shí)現(xiàn)。在母線兩端提供接線柱來連接從電站接地網(wǎng)來的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控開關(guān)控制的照明設(shè)備。調(diào)節(jié)器柜帶透明玻璃前門，便于監(jiān)視。柜內(nèi)20%的空端子預(yù)留。標(biāo)準(zhǔn)柜體外形尺寸為800×600×2260mm（也可由用戶自定），柜子設(shè)上下通風(fēng)窗。4.2.2 分層介紹圖 4-3 為自并勵(lì)機(jī)柜正面及背面的視圖。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，對于雙柜

25、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)軌安裝信號擴(kuò)充繼電器，用于開關(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。對于選擇平板電腦的 GEX-2000 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，便能很方便的對勵(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 （1）主備用工作方式，圖 4-3 正視圖本層安裝4個(gè)操作開關(guān)，用于在現(xiàn)地對調(diào)節(jié)器進(jìn)行操作。通道選擇開關(guān)用來選擇調(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

26、以通過此開關(guān)進(jìn)行通道之間無擾動(dòng)切換。方式選擇用來選擇調(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 開關(guān)為自復(fù)歸型開關(guān)，用來調(diào)整發(fā)電機(jī)電壓或無功功率的大小,為了防止增/減磁開關(guān)節(jié)點(diǎn)粘連,程序設(shè)置若連續(xù)增/減超過三秒,即閉鎖增減命令,將開關(guān)復(fù)歸一次,閉鎖命令方能解除。主控/就地 開關(guān)用來選擇調(diào)節(jié)器接受就地命令還是主控的命令，若該開關(guān)打到主控位置，上述三個(gè)開關(guān)作用全部失效，調(diào)節(jié)器受主控制臺(tái)上的開關(guān)控制；該開關(guān)打到就地位置，調(diào)節(jié)器接受屏上操作開關(guān)的命令，主控室相應(yīng)的操作開關(guān)失去作用。運(yùn)行中進(jìn)行主控就地切換操作前，應(yīng)先將主控就地相應(yīng)的開關(guān)位置先對應(yīng)成一致狀態(tài)。 交流電源 直流電源 1

27、ZJ 2ZJ 3ZJ 4ZJ 5ZJ 6ZJ COM1 COM2 J1 J2 J3 J4 J5 J6 J7 J8J1 J2 J3 J4 J5 J6 J7 J8 強(qiáng)電 弱電端子 端子 DYB LEM FL1 電源變 輸出測量 分流器 背 視 圖 正 視 圖 子AV a) 柜體表面采用噴塑工藝，顏色由買方提供色標(biāo)。b) 柜內(nèi)配線走向按強(qiáng)弱電分開，避免相互干擾。c) 控制電纜電流回路用2.5mm的導(dǎo)線，其它用1.5平方的導(dǎo)線。導(dǎo)線的顏色按國標(biāo)規(guī)定進(jìn)行區(qū)分，交流按黃綠紅區(qū)分，所有的線纜不允許分支和絞接。d) 所有的線號及號牌用專用的打印機(jī)打印，要做到整齊一致。e) 水平接地銅母線尺寸不小于6×

28、;25mm2，每個(gè)屏的接地是由螺栓接地母線連至裸露的金屬來實(shí)現(xiàn)。在母線兩端應(yīng)提供接線柱來連接從電站接地網(wǎng)來的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。f) 柜內(nèi)可以加裝防潮加熱器g) 柜內(nèi)有照明設(shè)備h) 調(diào)節(jié)器柜帶玻璃前門，便于監(jiān)視i) 預(yù)留20%的空端子GEX-2000 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器EE 機(jī)端電壓 勵(lì)磁電流 觸摸屏（選件） 通道選擇 主控/就地 方式選擇 增/減 控制器 A 控制器 B 功率單元 A 功率單元 B 1KK1 1KK2 2KK1 2KK2 圖 4-3 GEX-2000 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器布置圖 4、控制層 控制層是

29、GEX-2000 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。控制器采用4U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 4-4 a/b為 GEX-2000 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、鍵盤控制器以及運(yùn)行指示燈，在面板右下方為RS232接口。 圖 4-4a GEX-2000 微機(jī)勵(lì)磁控制器前面板圖圖 4-4b GEX-2000 微機(jī)勵(lì)磁控制器后面板圖 如圖 4-4a所示主控單元的面板的左上角為調(diào)節(jié)器的型號標(biāo)識(shí)，左下角為公司名稱；中部為大屏幕液晶顯示器和操作鍵盤，具體內(nèi)容見第六章 鍵盤、顯示及操作；在面板

30、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（對于100MW以下發(fā)電機(jī)組，無需配置PSS，此處為備用）、恒無功、恒功率因數(shù)（對于100M W以上機(jī)組，無此運(yùn)行方式，此處為備用）、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)作的故障類型，更加詳細(xì)的動(dòng)作類型、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。從圖4-4b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，

31、其中含可擴(kuò)展的備板兩塊。機(jī)箱內(nèi)的插件板需要嚴(yán)格按順序插入對應(yīng)的導(dǎo)軌內(nèi)，插錯(cuò)順序，會(huì)導(dǎo)致插件板損壞。5、功率單元層 GEX-2000 發(fā)電機(jī)微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器針對三機(jī)系統(tǒng)為雙調(diào)節(jié)通道，雙功率單元配置，每一個(gè)調(diào)節(jié)通道對應(yīng)控制相應(yīng)的功率單元，正常工作時(shí)，只有一組調(diào)節(jié)通道和其相應(yīng)的功率單元工作，另外的調(diào)節(jié)通道和功率單元處于熱備用狀態(tài)?？煽毓杈捎媚K結(jié)構(gòu)，打開功率單元的蓋板，可以對功率單元進(jìn)行檢查，松掉后面板的螺絲，既可方便的拆卸和更換可控硅。每個(gè)功率單元的交流進(jìn)入和直流輸出均經(jīng)過開關(guān)隔離，便于運(yùn)行中拉掉開關(guān)可以將整個(gè)功率單元拆卸下來進(jìn)行更換或檢修。對于帶大功率整流柜的靜止勵(lì)磁系統(tǒng),功率柜需要單獨(dú)配置。具

32、體配置需根據(jù)機(jī)組勵(lì)磁電流的大小,按n-1的原則進(jìn)行配置（即停用其中一個(gè)功率柜后，其余的功率柜完全滿足包括強(qiáng)勵(lì)在內(nèi)的所有運(yùn)行工況）。工作方式為n個(gè)功率柜均流運(yùn)行,其中任一主控單元可以最多帶四個(gè)均流運(yùn)行的整流柜。6、電源開關(guān)層 GEX-2000 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)過空氣開關(guān)為控制單元內(nèi)的開關(guān)電源進(jìn)行供電。7、變壓器層 包括電源變壓器和同步變壓器。電源變壓器將給調(diào)節(jié)器供電的交流電變到副邊為165V±5%，整流后為DC220V，與廠用直流經(jīng)過逆止二極管并聯(lián)給調(diào)節(jié)器提供工作電源。對于功率電源電壓高于220V的勵(lì)磁系統(tǒng)，同步信號需經(jīng)過同步變壓器降壓。同步

33、變壓器裝在機(jī)柜內(nèi)，變壓器副邊電壓降為100V，然后改信號作為同步信號進(jìn)入PTCT卡，變壓器的接線方式Y(jié)/Y0，如果功率電壓低于220V，則同步信號直接進(jìn)入控制單元的PTCT卡；在PTCT卡上，有三個(gè)小變壓器對同步信號進(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)行無功功率的合理分配；對于電力系統(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)器的輸入電氣信號有發(fā)電機(jī)量測PT電壓、儀表PT電壓及從發(fā)電機(jī)電流互感器傳來的三相定子電流信號。直流信號有發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流及調(diào)節(jié)器輸出電流和

34、反映裝置電源電壓的信號。各路信號經(jīng)各自的信號處理及變換電路對信號濾波、隔離放大，變換成適合于 A/D采樣的信號。這些信號送入A/D變換器，由程序控制依次進(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、無功功率Q等。 主控或就地對調(diào)節(jié)器工作方式的選擇，增、減勵(lì)磁操作，滅磁開關(guān)等狀態(tài)量作為開關(guān)量輸入信號以及故障告警等開關(guān)量輸出信號是經(jīng)過光電隔離與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，故

35、障指示信號，以開關(guān)量輸出的方式，經(jīng)過光耦和繼電器隔離后進(jìn)入電廠的聲光報(bào)警系統(tǒng)。同時(shí)，調(diào)節(jié)器提供通訊接口，可以和發(fā)電廠的DCS（ECS）系統(tǒng)進(jìn)行通訊。DVR -2100 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器共有16路開關(guān)量輸入，10路開關(guān)量輸出通道，開關(guān)量輸入輸出的通道數(shù)量可以根據(jù)用戶需要進(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

36、應(yīng)控制角的觸發(fā)脈沖信號，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)差信號得到一個(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、低勵(lì)磁限制、過勵(lì)限制、V/Hz限制、PT斷線保護(hù)等都是用后臺(tái)軟件控制來實(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。對于微機(jī)型勵(lì)磁調(diào)節(jié)器來說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，電源用開關(guān)電源

37、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始執(zhí)行，恢復(fù)正常工作狀態(tài)。 調(diào)節(jié)器柜的前面板設(shè)有操作顯示界面供人機(jī)對話使用。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。另外開關(guān)量輸入的實(shí)時(shí)狀態(tài)顯示，開關(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)對話窗口上實(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；24供脈沖回路，24供繼電器及操作回路用。電源采用

38、兩路供電：一路來自蓄電池，另一路來自陽極電壓整流。兩路電源通過逆止二極管并聯(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)節(jié)器不需要外加的變送器，如電壓、有功功率、無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)，其可靠性對于機(jī)組和電網(wǎng)的安全穩(wěn)定至關(guān)重要，因此GEX-2000 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)定的硬件測控平臺(tái)是提高系統(tǒng)可靠性的基礎(chǔ)。GEX-2000 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

39、擬量處理及旋轉(zhuǎn)二極管檢測板w 開關(guān)量輸入輸出板w 脈沖放大板w PT/CT板w 總線底板w 顯示面板 以上幾塊控制板卡如圖4-4b插在一個(gè)專用的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，保證信號流向的唯一性，避免了信號之間的串?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，來自勵(lì)磁變壓器或廠用電的交流電源經(jīng)過隔離變壓器隔離后，經(jīng)過整流變?yōu)橹绷?，?/p>

40、經(jīng)過二極管和來自廠用蓄電池的直流電并聯(lián)運(yùn)行，共同為機(jī)箱內(nèi)的開關(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) CPU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，用于開關(guān)量的輸入輸出，對于雙通道的勵(lì)磁系統(tǒng)，其兩個(gè)通道的24V2經(jīng)過二極管并聯(lián)，提供操作信號。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

41、最流行，并且經(jīng)過多年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的32位DSP芯片和大規(guī)模可編程邏輯陣列CPLD組成這塊板，由于采用了可編程邏輯陣列，使我們的系統(tǒng)具有一定的開放性用戶可以根據(jù)自己的現(xiàn)場實(shí)際，進(jìn)行邏輯組態(tài)，并且大大簡化了電路，從而做到了總線不出板，提高系統(tǒng)可靠性。本板由以下部分組成。 DSP（數(shù)字信號處理器）：本系統(tǒng)采用的芯片為著名的DSP廠商德州儀器專門為控制領(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6.67ns2) 32位的數(shù)據(jù)線，24位地址線使得它的尋址空間達(dá)到了4M3) 哈佛結(jié)構(gòu)，高速的流水線指令操作，進(jìn)一步提

42、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

43、EEPROM存儲(chǔ)參數(shù)和重要的故障數(shù)據(jù)。9） 看門狗電路：采用專門的看門狗監(jiān)視芯片。10）通訊部分：本板提供一路RS232，一路RS485，一路CAN-BUS，其隔離和電平變換采用模塊化產(chǎn)品。RS232從前面板輸出，RS485從鳳凰端子輸出，CAN 通過鳳凰端子輸出。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，用來作為變送器信號，提供給表記或其它設(shè)備使用。13）四路光耦隔離的開關(guān)量輸入，要求操作電源電壓等級為24V。14) 四路光耦隔離的開關(guān)量輸出，輸出為本通道24V2 有源信號。 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

44、，所以電流、電壓回路經(jīng)過高精度CT和PT隔離后，進(jìn)行濾波和電平轉(zhuǎn)換適配到A/D測量范圍內(nèi)進(jìn)入主機(jī)板。直流量有轉(zhuǎn)子電流經(jīng)過濾波電平轉(zhuǎn)換后進(jìn)行采樣。同時(shí)將同步信號整形為方波，供主機(jī)板CPU產(chǎn)生脈沖。w 開關(guān)量輸入繼電器輸出板本板將16路開關(guān)量輸入信號經(jīng)過光電隔離后，進(jìn)入測控CPU板，進(jìn)行狀態(tài)判斷，另外所有的電源檢測電路也在這塊板上。將10路開關(guān)量輸出信號經(jīng)過光電隔離后驅(qū)動(dòng)繼電器，進(jìn)行信號輸出。w 脈沖放大板本板將主CPU板產(chǎn)生的雙窄脈沖進(jìn)行功率放大輸出，每一路脈沖功率可驅(qū)動(dòng)5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，本板上可以通過跨接器選擇脈沖變壓器是內(nèi)置式，還是外置式。

45、w PT/CT 板PT/CT板將發(fā)電機(jī)量測PT、儀表PT、系統(tǒng)PT、同步電壓信號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。將定子電流互感器來的信號經(jīng)過內(nèi)部電流互感器隔離后，適配為A/D量程內(nèi)的弱電信號。 5.3 軟件說明 GEX-2000 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)控制軟件包 EXPID V1.0 是基于DSP 語言編制的，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

46、始化，硬件初始化包括對CPU及其他智能芯片的初始化，軟件初始化是指對一些變量置初值。2. 鍵盤分析及液晶顯示在程序每個(gè)循環(huán)周期內(nèi)，對小鍵盤進(jìn)行采樣，不同的鍵按下，對應(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。通過鍵盤和液晶顯示的配合，可以完成人機(jī)對話，包括：運(yùn)行參數(shù)的實(shí)時(shí)顯示、開關(guān)量狀態(tài)的在線監(jiān)視、用于調(diào)試的開關(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，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)測量 PT輸出電壓和儀表 PT輸出電壓以及

47、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位DSP芯片通過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。GEX-2000 采用串聯(lián)校正模型，本系統(tǒng)傳遞函數(shù)如 圖5-2 所示。5. 電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS)為了抑制系統(tǒng)的

48、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)穩(wěn)定器采用改進(jìn)型的 PSS-2A 模型，其輸入信號為電功率P和角速度信號。模型框圖 圖 5-1 所示： DW+ DP 限幅 圖 5-1 PSS 框圖Ks3 轉(zhuǎn)子電壓負(fù)反饋 超前滯后環(huán)節(jié) 可控硅環(huán)節(jié) 發(fā)電機(jī) _ 測量環(huán)節(jié) 圖 5-2 自動(dòng)環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)方框圖 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輸出信號的模擬量測量接口以及PSS相加點(diǎn)模擬量信號輸入口，方便測量整定PSS特性。6. 給定子程序

49、，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，和無功功率調(diào)節(jié)附加給定值。在自動(dòng)運(yùn)行方式下，按下置位按鈕，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斷線程序?qū)y量到的儀表PT值和量測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斷線信號，如果是量測PT斷線，除發(fā)信號外，運(yùn)行方式由自動(dòng)運(yùn)行切換到手動(dòng)運(yùn)行方式。Ø 失脈沖檢測六組觸發(fā)脈沖重新被CPU重新回讀，并

50、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。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，為限制線，為保護(hù)線。需要說明的是，在調(diào)節(jié)器控制程序中，有一個(gè)恒無功PI閉環(huán)計(jì)算環(huán)節(jié)，簡稱無功環(huán)。在發(fā)電機(jī)無功功率未進(jìn)入欠勵(lì)限制線內(nèi)，自動(dòng)控制環(huán)起作用，此時(shí)無功環(huán)節(jié)跟蹤，計(jì)算出的控制量不輸出。當(dāng)發(fā)電機(jī)無功功率進(jìn)入低勵(lì)限制區(qū)時(shí)，無功環(huán)計(jì)算出的控制量輸出給可控硅，調(diào)節(jié)器進(jìn)入恒無功功率運(yùn)行，控制無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。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)

51、環(huán)。如果調(diào)節(jié)器在某種工況下進(jìn)入限制區(qū)，而沒有被控制住，無功功率繼續(xù)減少，當(dāng)無功功率低于保護(hù)線時(shí)，調(diào)節(jié)器發(fā)報(bào)警信號并且切手動(dòng)方式運(yùn)行。低勵(lì)限制線和低勵(lì)環(huán)參數(shù)可以在菜單上進(jìn)行整定。保護(hù)線為對應(yīng)的限制線上無功功率的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 過勵(lì)限制過勵(lì)限制是為了防止發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組長期過負(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)過勵(lì)值； (b) Ifd1.1Ifdn、 Ifd1.0Ifdn時(shí)計(jì)算反時(shí)限等效時(shí)間： Heat=(Ifd2- 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，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)歸過勵(lì)信號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