勵(lì)磁系統(tǒng)信號(hào)構(gòu)成

1、勵(lì)磁系統(tǒng) 發(fā)電機(jī)采用ABB 生產(chǎn)的自并勵(lì)靜止勵(lì)磁系統(tǒng)，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器采用UNITROL5000 系列。靜止勵(lì)磁系統(tǒng)通過(guò)可控硅整流橋控制勵(lì)磁電流來(lái)調(diào)節(jié)同步發(fā)電機(jī)端電壓和無(wú)功功率，勵(lì)磁系統(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)裝置及監(jiān)控、保護(hù)、報(bào)警輔助裝置等組成，啟勵(lì)回路采用交流400V AC 電源啟勵(lì)方式。啟勵(lì)電源取自本機(jī)400V 保 安3B （4B）段。AVR 具有下列基本功能和限制保護(hù)功能：機(jī)端電壓調(diào)節(jié)、磁場(chǎng)電流調(diào)節(jié)、恒無(wú)功調(diào)節(jié)、恒功率因數(shù) 調(diào)節(jié)、V/HZ 限制及保護(hù)、過(guò)勵(lì)限制及保護(hù)、欠勵(lì)限制、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS)、轉(zhuǎn)子過(guò)電壓保護(hù)、 無(wú)功補(bǔ)償、PT

2、斷線保護(hù)、轉(zhuǎn)子接地、轉(zhuǎn)子測(cè)溫及其它附加功能。勵(lì)磁系統(tǒng)系統(tǒng)圖系統(tǒng)概述靜止勵(lì)磁系統(tǒng)通過(guò)可控硅整流橋控制勵(lì)磁電流，達(dá)到調(diào)節(jié)同步發(fā)電機(jī)端電壓和無(wú)功功率的目的。系統(tǒng)框圖中，整個(gè)系統(tǒng)可分為4個(gè)主要部分： 勵(lì)磁變壓器、兩套相互獨(dú)立的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、 可控硅整流器單元 、起勵(lì)單元和滅磁單元。在靜止勵(lì)磁系統(tǒng)（常稱自并勵(lì)或機(jī)端勵(lì)磁）中，勵(lì)磁電源取自發(fā)電機(jī)機(jī)端同步發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng)電流經(jīng)由勵(lì)磁變壓器、磁場(chǎng)斷路器和可控硅整流橋供給。 勵(lì)磁變壓器將發(fā)電機(jī)端電壓降低到可控硅整流橋所需的輸入電壓、為發(fā)電機(jī)端電壓和磁場(chǎng)繞組提供電氣隔離以及為可控硅整流器提供整流阻抗?？煽毓枵鳂?qū)⒔涣麟娏鬓D(zhuǎn)換成受控的直流電流If。起勵(lì)開(kāi)始時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的起

3、勵(lì)能量來(lái)自發(fā)電機(jī)殘壓。當(dāng)可控硅整流器的輸入電壓升到10V20V時(shí)，可控硅整流橋和勵(lì)磁調(diào)節(jié)器就投入正常工作，由AVR控制進(jìn)行軟起勵(lì)過(guò)程。并網(wǎng)后，勵(lì)磁系統(tǒng)可工作于AVR方式，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的端電壓和無(wú)功功率，或工作于疊加調(diào)節(jié)方式，包括恒功率因數(shù)調(diào)節(jié)、恒無(wú)功調(diào)節(jié)以及可以接受電廠調(diào)度指令的成組調(diào)節(jié)等。 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的核心是控制板COB。所有的調(diào)節(jié)、控制以及脈沖形成等功能均由COB實(shí)現(xiàn)。帶數(shù)字信號(hào)處理器DSP的測(cè)量單元板MUB用于實(shí)際值的快速測(cè)量。這兩塊板疊裝在同一個(gè)金屬箱內(nèi)，形成一個(gè)獨(dú)立的調(diào)節(jié)通道。箱內(nèi)還可安裝一塊結(jié)構(gòu)上獨(dú)立的擴(kuò)展門極控制板EGC作備用通道，用于勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)。另一種配置是用兩套調(diào)

4、節(jié)器組成一套完全冗余的系統(tǒng)。兩個(gè)通道是完全獨(dú)立的，可以在線維護(hù)。每個(gè)通道可以控制一個(gè)或多個(gè)并聯(lián)的整流橋，輸出勵(lì)磁電流高達(dá)10000A。 快速輸入輸出接口板FIO和整流橋接口板CIN等接口裝置用于電氣隔離和信號(hào)轉(zhuǎn)換。這些接口裝置一般都放在接近信號(hào)源的位置，如整流橋接口板CIN就安裝在功率柜內(nèi)。勵(lì)磁系統(tǒng)內(nèi)非實(shí)時(shí)信號(hào)的處理則通過(guò)ARCnet網(wǎng)傳輸。 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器 圖所示為勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的最小配置。主控制器板COB提供所有調(diào)節(jié)和制功能（包括勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)功能）。這里以UG、IG、IF作為信號(hào)源送到AVR和FCR控制器進(jìn)過(guò)控制和信號(hào)調(diào)理處理產(chǎn)生符合需求的控制信號(hào)給可控硅整流器。備用調(diào)節(jié)器-即擴(kuò)展門極控制器EG

5、C跟蹤主控器并在主控制器故障時(shí)自動(dòng)取代主控制器。該配置采用單個(gè)無(wú)冗余可控硅整流橋。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器 整流器采用N-1的布置（即有一個(gè)整流器作為備用容量），整流器帶雙套風(fēng)機(jī)冗余配置的冷卻系統(tǒng)， 采用強(qiáng)制風(fēng)冷的冷卻方式。如圖所示，在這些配置中，所有整流橋都同時(shí)工作。在其中一個(gè)整流橋故障的情況下，該橋被自動(dòng)關(guān)閉，由其余的橋平穩(wěn)地承接負(fù)載?？煽毓枵鳂虻脑O(shè)計(jì)為是n-1冗余，即在一個(gè)整流橋故障時(shí)，其余整流橋能無(wú)限制地支持所有工況。 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器 在圖所示的配置中，均采用雙通道控制器。每個(gè)通道都可以工作在“運(yùn)行”和“備用”方式。除自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)功能外，每個(gè)通道還具有PSS、各種限制、保護(hù)、監(jiān)控及手動(dòng)控制等軟件功能。

6、 整流器 整流器工作原理主要的控制板 控制板 (COB) COB集成了自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)、各種限制、保護(hù)和控制功能。COB所使用的CPU是增強(qiáng)型的微處理器、時(shí)鐘32MHz。1片專用的集成芯片ASIC負(fù)責(zé)交換和儲(chǔ)存數(shù)據(jù)，控制脈沖生成、A/D和D/A轉(zhuǎn)換以及與勵(lì)磁系統(tǒng)內(nèi)其它裝置通訊的ARCnet現(xiàn)場(chǎng)總線連接。COB支持與就地控制面板LCP、手持編程器SPA和CMT工具的通訊。此外，它還提供串行端口和看門狗自診斷功能。為方便快速診斷和故障查找，COB配有一個(gè)七段數(shù)碼顯示管。 此外，COB還配有一個(gè)故障錄波器和故障記錄器。這些記錄可通過(guò)調(diào)試和維護(hù)工具CMT處理。故障錄波器和故障記錄器可與實(shí)時(shí)鐘保持同步。主要

7、的控制板 測(cè)量單元板 (MUB) 測(cè)量單元板MUB由數(shù)字信號(hào)處理器DSP和Intel DSP 56303構(gòu)成。用于完成實(shí)際測(cè)量值的快速處理、電氣隔離和信號(hào)轉(zhuǎn)換。測(cè)量單元板MUB有下述功能： 濾波和數(shù)字式交流采樣 勵(lì)磁電流和電壓、可控硅整流橋輸入電流和電壓、有功功率和無(wú)功功率、功率因數(shù)和發(fā)電機(jī)頻率的計(jì)算 以加速功率和頻率為輸入信號(hào)，控制算法基于IEEE Std. 421-2A的電力系統(tǒng)穩(wěn)壓器PSS - 自適應(yīng)電力系統(tǒng)穩(wěn)壓器（PSS的一種方案） 主要的控制板擴(kuò)展門極控制板(EGC) 擴(kuò)展門極控制板EGC可在單通道配置中作備用通道使用，或在非50/60Hz額定頻率系統(tǒng)中用做脈沖形成。在后一種情況下，

8、典型應(yīng)用是作為脈沖形成板用于供電電源頻率高達(dá)500Hz的帶副勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器。EGC 連同COB、MUB一起安裝在同一個(gè)金屬箱中，但在結(jié)構(gòu)上是獨(dú)立的。 EGC還具有下列功能： 勵(lì)磁電流調(diào)節(jié) 通道跟蹤，以便在COB故障時(shí)實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)切換 備用瞬時(shí)過(guò)電流保護(hù)繼電器備用反時(shí)限過(guò)電流繼電器直流側(cè)短路保護(hù) 根據(jù)尖峰檢測(cè)原理設(shè)計(jì)的可控硅整流橋?qū)ūO(jiān)視 自帶電源 可控硅整流橋 靜止勵(lì)磁系統(tǒng)的可控硅整流橋滿足下列要求： - 可控硅整流橋連續(xù)提供1.1倍額定勵(lì)磁電流。 - 可控硅整流橋能提供強(qiáng)勵(lì)頂值電流，如提供短時(shí)（如10秒）1.6倍額定勵(lì)磁電流。在電網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)，強(qiáng)勵(lì)能力可以使發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓、無(wú)功功率、有功功率

9、、負(fù)荷角和電網(wǎng)參數(shù)等更快地達(dá)到平衡。 - 可控硅整流橋能承受發(fā)電機(jī)機(jī)端或主變高壓側(cè)三相短路而產(chǎn)生的感應(yīng)電流。 - 可控硅反向重復(fù)峰值電壓和斷態(tài)重復(fù)峰值電壓不低于勵(lì)磁變壓器次級(jí)峰值電壓的2.7倍。 - 根據(jù)系統(tǒng)對(duì)冗余度的要求，可控硅整流橋的配置可以是一個(gè)可控硅整流橋（經(jīng)濟(jì)型，無(wú)冗余）、兩個(gè)可控硅整流橋（具有100%冗余度的互備雙橋）或若干個(gè)整流橋并聯(lián)運(yùn)行。最后一種配置在一個(gè)可控硅整流橋退出運(yùn)行后仍允許在所有工況下運(yùn)行，為n-1配置。 每個(gè)可控硅整流橋都是由模塊化部件構(gòu)成的獨(dú)立單元，出現(xiàn)在一臺(tái)整流橋內(nèi)的故障不會(huì)影響與其并聯(lián)的其它可控硅整流橋的正常運(yùn)行。起勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)的起勵(lì)運(yùn)行在正常情況下起勵(lì)，調(diào)節(jié)器

10、應(yīng)采用自動(dòng)方式，合上勵(lì)磁開(kāi)關(guān)后定子電壓將會(huì)自動(dòng)升至18KV，檢查定/轉(zhuǎn)子電壓、電流正常。等待30秒后將調(diào)節(jié)器切至手動(dòng)方式，然后小幅度調(diào)節(jié)手動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)把手，將定子電壓緩慢升至額定電壓，然后再降回至18KV。等待30秒后將調(diào)節(jié)器切至自動(dòng)方式，然后小幅度調(diào)節(jié)自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)把手，將定子電壓緩慢升至額定電壓，無(wú)論是在起勵(lì)還是在手動(dòng)升壓過(guò)程中，都應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)視定子三相電流為零，如發(fā)現(xiàn)定子任一相電流不為零時(shí)，應(yīng)立即拉開(kāi)勵(lì)磁開(kāi)關(guān)滅磁。當(dāng)定子電壓升至額定電壓后，應(yīng)檢查空載勵(lì)磁電壓/電流正常、GEB盤上無(wú)任何報(bào)警，然后將調(diào)節(jié)器切至自動(dòng)方式運(yùn)行，并在切換過(guò)程中注意觀察定子電壓基本穩(wěn)定，切換后檢查切換正常、GEB盤上無(wú)任何報(bào)警。備用起勵(lì)回路需要的電流很小，這使得直流起勵(lì)在大容量發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)中的應(yīng)用成為可能。進(jìn)一步講，由于起勵(lì)電阻的阻值可以很高，起勵(lì)時(shí)的勵(lì)磁時(shí)間常數(shù)L/R）也隨之大為減小。滅磁