EXC9100型勵磁系統(tǒng)

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 核心技術功能特點全數(shù)字化系統(tǒng)CAN總線技術用于勵磁系統(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)概述核心技術多CPU架構技術 PSS2B多變量PSS技術 主流ARM + 新型FPGA的嵌入式處理

2、技術高頻脈沖列觸發(fā)技術低殘壓快速起勵技術可控硅整流橋智能均流技術 CAN現(xiàn)場總線技術組態(tài)編程技術智能控制技術一、系統(tǒng)概述二、調(diào)節(jié)器 -系統(tǒng)組成 -硬件配置 軟件設計 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；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。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的快速性，提高了系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度。（2）可以運行復雜的控制程序，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 2）情況2：(Ug + 10%

6、20%) & 同步與PT相關3）情況3：-相當于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)器程序結構優(yōu)化，實現(xiàn)多流程控制采用結構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，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。當機端電壓頻率大于47.5Hz時，低頻信號復歸。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 結構工藝單柜組成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、率冷卻風機組風壓開關，用于風機啟停監(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)風溫風機開停狀態(tài)風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)風機控制智能化風機自動開停當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，自動啟動風機；無“開機令”且本柜輸出電流小于50A時，自動停止風機三、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。 智能均流技術可以確保均流系數(shù)大于95%。而且,當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，可控硅的導通是有間斷性的，當由A相導通換到B相導通時，由于A相可控硅陰極的突然關斷將在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備的容量將會要求很大，并不經(jīng)濟且風險更大。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。事故停機跳滅磁開關將能量轉(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導通，將能量消耗。當故障時滅磁開關跳開，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、基礎參數(shù)額定功率