ABBUNITROL5000勵(lì)磁系統(tǒng)技術(shù)培訓(xùn)

ABBUNITROL5000

勵(lì)磁系統(tǒng)技術(shù)培訓(xùn)介紹內(nèi)容系統(tǒng)概述系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)與EXC9000系統(tǒng)的比較系統(tǒng)概述原理說明可靠性先進(jìn)性基本介紹UNITROL5000是UNITROL系列的第五代勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，不僅包含了它的前兩代勵(lì)磁調(diào)節(jié)器UNITROLF和UNITROLP的核心技術(shù)，同時(shí)還吸收了目前數(shù)字控制領(lǐng)域內(nèi)最先進(jìn)的研究成果和工藝，如DSP數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)。UNITROL5000系統(tǒng)由UNITROLF和UNITROLP平臺(tái)升級(jí)而成，增添了新的精巧的解決方案和手段,例如:可控硅整流橋動(dòng)態(tài)的智能化均流、低殘壓快速起勵(lì)、以及完善的通訊功能和多種調(diào)試手段，如Windows界面的應(yīng)用程序編程（GAD開發(fā)工程工具）的軟件包以及CMT調(diào)試和維護(hù)工具包）。UNITROL

P的ARCnet網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也被移植到UNITROL

5000中，用于勵(lì)磁系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)部分的串行通訊。

系統(tǒng)框圖可靠性勵(lì)磁系統(tǒng)平均無故障時(shí)間（MTBF）——25.54年ABB

DCS500

專業(yè)直流電流控制平臺(tái)ABBLenzburg可控硅——用于高壓直流輸電、電力機(jī)車牽引瑞士Cesovent風(fēng)機(jī)德國Murr控制電源瑞士ABB

Sechron大功率專業(yè)直流滅磁開關(guān)先進(jìn)性圖形組態(tài)編程技術(shù)——GAD開發(fā)軟件軟件輔助設(shè)計(jì)技術(shù)獨(dú)立的四通道冗余技術(shù)專用的CMT調(diào)試軟件，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷基于DSP技術(shù)的交流采樣內(nèi)部ARCNET網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)智能化功率柜帶冗余的CROWBAR技術(shù)快速脈沖列技術(shù)（60KHz),實(shí)現(xiàn)殘壓起勵(lì)系統(tǒng)硬件調(diào)節(jié)器功率柜滅磁系統(tǒng)起勵(lì)調(diào)節(jié)器

調(diào)節(jié)器配置

UNITROL5000型勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的核心是一塊COB控制板。所有的調(diào)節(jié)和控制功能以及脈沖生成等均由COB實(shí)現(xiàn)。此外，還有一塊帶數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）的測(cè)量單元板（MUB），用于快速處理實(shí)際的測(cè)量值。這兩塊板按上下層結(jié)構(gòu)安裝，并裝入一個(gè)金屬箱中，形成一個(gè)獨(dú)立的調(diào)節(jié)通道。在這樣的配置中，利用一個(gè)擴(kuò)展的門極控制器（結(jié)構(gòu)上是獨(dú)立的EGC）作為備用通道，用于磁場(chǎng)電流調(diào)節(jié)。另外一種配置是采用兩套調(diào)節(jié)器組成一個(gè)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)磁電流可高達(dá)10000A。調(diào)節(jié)器配置調(diào)節(jié)通道冗余—AVR+FCR+BFCR（D5型）12n測(cè)量單元AVR/FCR鎖定供電單元PIS勵(lì)磁電流整定點(diǎn)過流保護(hù)自動(dòng)跟蹤監(jiān)測(cè)單元保護(hù)單元邏輯控制單元l供電單元BFCR調(diào)節(jié)器配置

調(diào)節(jié)通道冗余——雙自動(dòng)通道（A5型）測(cè)量單元AVR/FCR12n供電單元自動(dòng)跟蹤監(jiān)測(cè)單元保護(hù)單元邏輯控制單元測(cè)量單元AVR/FCR供電單元監(jiān)測(cè)單元保護(hù)單元邏輯控制單元調(diào)節(jié)器配置

調(diào)節(jié)通道冗余—A5帶獨(dú)立手動(dòng)型（四通道）備用手動(dòng)IFIF備用手動(dòng)自動(dòng)手動(dòng)UGIGIF12n自動(dòng)手動(dòng)UGIGIF調(diào)節(jié)器配置

冗余投入的次序調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)主控板（COB）在COB中集成了自動(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AN80186AM，在32MHZ時(shí)鐘下工作。一個(gè)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)的其它裝置接口（ARCnet網(wǎng)絡(luò)控制器）。COB支持與本地控制單元（LCP）、手持編程器（SPA）和CMT工具的通訊。此外，它提供串行端口，具有自診斷功能（看門狗）。為了便于快速診斷和故障查找，COB配有一個(gè)七段數(shù)碼顯示管。

COB還配有一個(gè)瞬時(shí)記錄器和故障記錄器。這些記錄可通過CMT工具（調(diào)試和維護(hù)工具）處理。故障記錄器和瞬時(shí)記錄器還可以與實(shí)時(shí)時(shí)鐘保持同步。

測(cè)量單元板（MUB）

濾波和數(shù)字化交流采樣

計(jì)算磁場(chǎng)電流和電壓、可控硅整流器的輸入電流和電壓、有功和無功功率、功率因數(shù)和發(fā)電機(jī)的頻率

以加速功率和頻率輸入信號(hào)的電力系統(tǒng)穩(wěn)壓器（PSS），其控制算法以IEEEStd.421-2A型為基礎(chǔ)

自適應(yīng)電力系統(tǒng)穩(wěn)壓器（替代PSS）

擴(kuò)展的門極控制器（EGC）

磁場(chǎng)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)的切換

備用瞬時(shí)過電流保護(hù)繼電器（ANSI50）

備用反時(shí)限過電流繼電器（ANSI51）

直流短路保護(hù)

根據(jù)波形監(jiān)測(cè)原理進(jìn)行可控硅整流器導(dǎo)通監(jiān)視

自帶電源

現(xiàn)場(chǎng)總線連接器（FBC）現(xiàn)場(chǎng)總線連接器FBC是COB板的二進(jìn)制信號(hào)擴(kuò)充接口。FBC可將最多4個(gè)設(shè)備接入現(xiàn)場(chǎng)總線，共可提供多達(dá)128路輸入和128路輸出。數(shù)據(jù)交換速率約為50ms。功率信號(hào)接口（PSI）主回路信號(hào)接口板PSI用于實(shí)現(xiàn)電氣隔離，將磁場(chǎng)測(cè)量信號(hào)變換后送到測(cè)量單元板。測(cè)量信號(hào)如下：-同步電壓-勵(lì)磁電壓-勵(lì)磁電流（交流側(cè)）-通過分流器和變送器測(cè)勵(lì)磁電流（直流側(cè)，為可選項(xiàng)）勵(lì)磁電流信號(hào)的測(cè)量可通過系統(tǒng)電纜級(jí)聯(lián)到下一塊板。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器電源所有的電路板的供電電源取自于24V直流母線。24V直流母線源自于兩個(gè)全冗余電源組：-由直流源供電的DC/DC電源組-由勵(lì)磁變壓器的副邊供電的AC/DC電源組

勵(lì)磁系統(tǒng)的內(nèi)部通訊

勵(lì)磁系統(tǒng)內(nèi)的通訊是通過ARCnet網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的,例如：這個(gè)內(nèi)部的通訊線路被用于交換來自于或傳遞到可控硅整流器的控制和狀態(tài)信號(hào)。此外，測(cè)得的數(shù)值和現(xiàn)地控制面板（LCP）的報(bào)警以及本地控制的命令也通過這條通訊線路發(fā)送。

調(diào)節(jié)器的人機(jī)界面—現(xiàn)地觸摸屏(LCP)顯示分辨率240*648*40個(gè)字符8個(gè)模擬量信號(hào)4個(gè)棒圖信號(hào)報(bào)警通知——可滾動(dòng)信息打印——RS232接口現(xiàn)地操作——16個(gè)功能鍵及指示燈調(diào)節(jié)器的人機(jī)界面——現(xiàn)地控制屏(SPA)通過光纖與COB接口現(xiàn)地操作參數(shù)設(shè)定信息顯示W(wǎng)indows界面的調(diào)試維護(hù)工具CMT取代LCP進(jìn)行操作試驗(yàn)錄波故障錄波——顯示COB的故障波形事故歷史記錄Windows界面的調(diào)試維護(hù)工具CMT顯示軟件框圖程序修改參數(shù)設(shè)定與電站控制系統(tǒng)的接口

常規(guī)I/O接口方式（利用光電耦合輸入和繼電器輸出）

數(shù)字量和模擬量命令以及一些狀態(tài)信號(hào)是通過快速輸入/輸出板（FIO）傳遞的。

每個(gè)快速輸入/輸出板（FIO）包括：-16個(gè)帶光電隔離的數(shù)字量輸入信號(hào)，用于24V回路；-18個(gè)輸出繼電器，帶有轉(zhuǎn)換接點(diǎn)用于狀態(tài)指示和報(bào)警；-4個(gè)多功能模擬量輸入，輸入信號(hào)為±10V或±20mA；-4個(gè)多功能模擬量輸出，輸出信號(hào)為4~20mA；-3個(gè)溫度測(cè)量回路用于勵(lì)磁變壓器溫度測(cè)量，測(cè)溫電阻為PTC或PT100。

每個(gè)系統(tǒng)最多可配置兩塊快速輸入/輸出板（FIO），這對(duì)于大多數(shù)系統(tǒng)要求是足夠用的。在要求有更多的數(shù)字量輸入和輸出的情況下，可以增加數(shù)字量輸入接口（DII）和繼電器輸出接口（ROI）。這兩個(gè)接口由ARCnet網(wǎng)控制。

與電站控制系統(tǒng)的接口

常規(guī)I/O接口方式（利用光電耦合輸入和繼電器輸出）

與電站控制系統(tǒng)的接口

串行通訊方式

除了常規(guī)的I/O接口方式，UNITROL5000型勵(lì)磁系統(tǒng)還可配有串行通訊方式用于與更高層次的、不同規(guī)約的控制系統(tǒng)通訊。所有運(yùn)行所需要的信號(hào)包括轉(zhuǎn)換的模擬量信號(hào)，都可以通過這種方式接收或發(fā)送。可利用下述串行接口中的一種來實(shí)現(xiàn)與另一個(gè)智能系統(tǒng)的串行通訊：-

NMBA-01，Modbus適配器-

NMBP-01,ModbusPlus適配器-

NMBA-02,Profibus適配器-

AC70BAS,Advant根據(jù)協(xié)議，還可以提供其他形式的通訊規(guī)約。根據(jù)實(shí)際需要，在項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)也可在應(yīng)用程序中添加某些功能模塊。

功率柜

單橋組成6個(gè)可控硅6個(gè)快熔，帶熔斷指示帶冗余的（2+2）風(fēng)扇組交流過電壓吸收器整流器接口單元（CIN）門極驅(qū)動(dòng)接口單元（GDI）整流器顯示單元（CDP）二個(gè)霍爾變送器一個(gè)測(cè)溫元件整流器接口單元（

CIN）功率柜控制核心智能監(jiān)測(cè)智能控制智能傳輸——實(shí)現(xiàn)與調(diào)節(jié)器ARCNET連接智能均流智能顯示—配合CDP門極驅(qū)動(dòng)接口單元（GDI）門極驅(qū)動(dòng)板用于GDI用于單相或三相可控硅整流橋的控制運(yùn)行。整流橋的所有控制功能由前級(jí)設(shè)備提供，一般為CIN板。門極驅(qū)動(dòng)板根據(jù)可控硅元件的不同，內(nèi)置或外接脈沖變壓器。功率柜顯示單元（CDP）顯示橋臂故障顯示輸出電流顯示CIN信號(hào)取消常規(guī)表計(jì)和指示燈風(fēng)機(jī)單元每柜獨(dú)立的風(fēng)道冗余的風(fēng)扇組（2+2）通風(fēng)量——6400m3/h交流側(cè)阻容過電壓吸收保護(hù)裝置接線簡(jiǎn)單損耗小要求硅元件能承受較高的dv/dt滅磁回路

組成采用ABB直流側(cè)滅磁開關(guān)帶20%余量的碳化硅非線性電阻ABB

CROWBAR轉(zhuǎn)子滅磁和過電壓保護(hù)滅磁方式

正常停機(jī)逆變滅磁，事故時(shí)跳滅磁開關(guān)將能量轉(zhuǎn)移到滅磁電阻進(jìn)行滅磁。

采用SiC電阻,既用于事故滅磁，也用于轉(zhuǎn)子側(cè)過壓保護(hù)。

正反向過壓保護(hù)采用可控硅跨接器(CROWBAR)，整定方法簡(jiǎn)單，無須維護(hù)。

采用獨(dú)特的熄滅線技術(shù)，轉(zhuǎn)子出現(xiàn)瞬間過電壓動(dòng)作時(shí)，可由用戶選擇停機(jī)或不停機(jī)處理方式。UNITROL5000與EXC9000的硬件比較調(diào)節(jié)器輸入/輸出接口單元智能顯示單元測(cè)量回路電源回路風(fēng)機(jī)控制回路起勵(lì)回路交直流過壓保護(hù)回路調(diào)節(jié)器比較

EXC9000UNITORL5000硬件CPU板，DSP板，I/O板COB板，MUB板，EGC板功能AVR，AIR，PSS，預(yù)置值設(shè)置，各種限制保護(hù)功能，容錯(cuò)功能AVR，AIR，PSS，預(yù)置值設(shè)置，各種限制保護(hù)功能，容錯(cuò)功能主從關(guān)系A(chǔ)通道主用，B通道備用，A可自動(dòng)切至B，B不能自動(dòng)切回A運(yùn)行通道主用，另一通道備用，通道間可自動(dòng)互切備用通道C通道如果配置有EGC，自動(dòng)通道故障后切至EGC運(yùn)行；如果配置無EGC，自動(dòng)方式故障后切至手動(dòng)方式運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)總線CAN總線ARCnet總線輸入/輸出接口單元

EXC9000UNITORL5000I/O接口智能I/O板FIO，DII（數(shù)字量輸入接口），ROI（繼電器輸出接口）輸入信號(hào)無開關(guān)量，模擬量輸出信號(hào)RS485，開關(guān)量開關(guān)量，模擬量輸入/輸出信號(hào)數(shù)量一共可輸出48個(gè)開關(guān)量，不能擴(kuò)展每個(gè)FIO包括：16個(gè)帶光電隔離的數(shù)字量輸入信號(hào)，18個(gè)輸出繼電器，4個(gè)多功能模擬量輸入，4個(gè)多功能模擬量輸出，3個(gè)溫度測(cè)量回路；每個(gè)DII包括16個(gè)帶光電隔離的數(shù)字量輸入信號(hào)；每個(gè)ROI包括16個(gè)輸出繼電器

智能顯示單元

EXC9000UNITROL5000調(diào)節(jié)柜觸摸屏，可顯示勵(lì)磁系統(tǒng)內(nèi)部部分模擬量及開關(guān)量，進(jìn)行系統(tǒng)功能選擇、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、試驗(yàn)功能等；增減磁操作、通道切換等則通過屏幕以外的按鈕實(shí)現(xiàn)，滅磁開關(guān)的操作在滅磁柜實(shí)現(xiàn)；不能修改調(diào)節(jié)器參數(shù)液晶顯示屏，可顯示勵(lì)磁系統(tǒng)內(nèi)部全部模擬量及部分開關(guān)量，進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，試驗(yàn)功能需通過CMT完成；所有操作均可在顯示屏上實(shí)現(xiàn)；不能修改調(diào)節(jié)器參數(shù)工控機(jī)電腦，可顯示勵(lì)磁系統(tǒng)有關(guān)的全部模擬量及開關(guān)量，可完成所有勵(lì)磁系統(tǒng)操作，并可直接修改調(diào)節(jié)器參數(shù)，設(shè)置用戶權(quán)限功率柜液晶顯示屏，可顯示功率柜橋臂電流及總輸出電流，功率柜狀態(tài)監(jiān)測(cè)，顯示校準(zhǔn)等；數(shù)字化顯示數(shù)碼管顯示屏，僅顯示功率柜總輸出電流，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)及橋臂電流監(jiān)測(cè)報(bào)警；電流為數(shù)字化顯示，報(bào)警為指示燈顯示滅磁柜液晶顯示屏，可顯示勵(lì)磁電流、勵(lì)磁電壓值，并可進(jìn)行滅磁開關(guān)分合操作，顯示校準(zhǔn)等；數(shù)字化顯示無顯示屏測(cè)量回路

EXC9000UNITROL5000同步電壓勵(lì)磁變副邊電壓經(jīng)同步變壓器，送至開關(guān)量板，再接入調(diào)節(jié)器；A/B套共用一路同步信號(hào)勵(lì)磁變副邊電壓經(jīng)兩塊PSI板轉(zhuǎn)換隔離后，分別送入兩個(gè)調(diào)節(jié)器；兩個(gè)調(diào)節(jié)器測(cè)量回路獨(dú)立交流側(cè)勵(lì)磁電流勵(lì)磁變副邊CT接入模擬量板，再轉(zhuǎn)接至調(diào)節(jié)器DSP板；兩個(gè)調(diào)節(jié)器及C通道共用一路測(cè)量信號(hào)；輸入3相電流勵(lì)磁變副邊CT接入PSI板，再轉(zhuǎn)接至調(diào)節(jié)器；兩個(gè)調(diào)節(jié)器及EGC共用一路測(cè)量信號(hào)；輸入可為3相電流，也可為A、C兩相電流直流側(cè)勵(lì)磁電流分流器分流器整流橋輸出電流交流側(cè)霍爾變送器直流側(cè)霍爾變送器勵(lì)磁電壓直流側(cè)輸出電壓經(jīng)滅磁柜變送器板轉(zhuǎn)換后，送至滅磁柜智能板，并在滅磁柜顯示直流側(cè)輸出電壓經(jīng)兩塊PSI板后，分別送入調(diào)節(jié)器；兩個(gè)調(diào)節(jié)器測(cè)量回路獨(dú)立測(cè)量回路

EXC9000UNITROL5000機(jī)端PT電壓機(jī)端PT二次側(cè)電壓輸入經(jīng)模擬量總線板，轉(zhuǎn)接至調(diào)節(jié)器DSP板；兩個(gè)調(diào)節(jié)器測(cè)量回路獨(dú)立機(jī)端PT二次側(cè)電壓直接接入各調(diào)節(jié)器的MUB板；兩個(gè)調(diào)節(jié)器測(cè)量回路獨(dú)立機(jī)端CT電流機(jī)端CT二次側(cè)電流經(jīng)模擬量總線板，轉(zhuǎn)接至調(diào)節(jié)器DSP板；兩個(gè)調(diào)節(jié)器測(cè)量回路獨(dú)立機(jī)端CT二次側(cè)電流直接接入各調(diào)節(jié)器的MUB板；兩個(gè)調(diào)節(jié)器測(cè)量回路獨(dú)立系統(tǒng)PT電壓機(jī)端PT二次側(cè)電壓輸入經(jīng)模擬量總線板，轉(zhuǎn)接至調(diào)節(jié)器DSP板；兩個(gè)調(diào)節(jié)器共用一路測(cè)量回路一般不測(cè)量系統(tǒng)PT電壓電源回路

EXC9000UNITORL5000交流電源外部輸入兩路三相廠用電互為備用，作為內(nèi)部風(fēng)機(jī)、變送器、照明燈及插座電源外部輸入一路三相廠用電，作為內(nèi)部風(fēng)機(jī)、變送器、照明燈及插座電源，有些項(xiàng)目的照明燈、風(fēng)機(jī)電源可能單獨(dú)輸入一相交流電DC220V電源外部輸入兩路DC220V電源作為內(nèi)部控制回路電源，一路DC220V電源作為起勵(lì)電源外部輸入兩路DC220V電源作為內(nèi)部控制回路電源，一路DC220V電源作為起勵(lì)電源DC24V電源一路取自DC220V，另一路取自勵(lì)磁變副邊一路取自DC220V，另一路取自勵(lì)磁變副邊調(diào)節(jié)柜風(fēng)機(jī)電源無風(fēng)機(jī)取自廠用電功率柜風(fēng)機(jī)電源取自兩路廠用電，互為備用一路取自廠用電或?qū)Ｓ玫娘L(fēng)機(jī)電源，另一路取自勵(lì)磁變副邊，經(jīng)變壓器轉(zhuǎn)換隔離后送入風(fēng)機(jī)電源回路備注EXC9000的電源系統(tǒng)相對(duì)而言較為固定，UNITROL5000的電源系統(tǒng)根據(jù)每個(gè)項(xiàng)目的要求均有所不同，因此在檢查電源回路時(shí)一定要特別注意風(fēng)機(jī)控制回路

EXC9000UNITROL5000數(shù)量單風(fēng)機(jī)或雙風(fēng)機(jī)4個(gè)風(fēng)機(jī)，2個(gè)為一組主備用風(fēng)機(jī)選擇通過功率柜顯示屏選擇，功率柜智能板