励磁系统信号构成概要课件.ppt

1、励磁系统 发电机采用ABB 生产的自并励静止励磁系统，励磁调节器采用UNITROL5000 系列。静止励磁系统通过可控硅整流桥控制励磁电流来调节同步发电机端电压和无功功率，励磁系统主要由机端励磁变压器、可控硅整流装置、自动电压调节器、灭磁和过电压保护装置、起励装置及监控、保护、报警辅助装置等组成，启励回路采用交流400V AC 电源启励方式。启励电源取自本机400V 保 安3B（4B）段。AVR 具有下列基本功能和限制保护功能：机端电压调节、磁场电流调节、恒无功调节、恒功率因数 调节、V/HZ 限制及保护、过励限制及保护、欠励限制、电力系统稳定器(PSS)、转子过电压保护、无功补偿、PT 断线

2、保护、转子接地、转子测温及其它附加功能。励磁系统系统图系统概述静止励磁系统通过可控硅整流桥控制励磁电流，达到调节同步发电机端电压和无功功率的目的。系统框图中，整个系统可分为4个主要部分：励磁变压器、两套相互独立的励磁调节器、可控硅整流器单元、起励单元和灭磁单元。在静止励磁系统（常称自并励或机端励磁）中，励磁电源取自发电机机端同步发电机的磁场电流经由励磁变压器、磁场断路器和可控硅整流桥供给。励磁变压器将发电机端电压降低到可控硅整流桥所需的输入电压、为发电机端电压和磁场绕组提供电气隔离以及为可控硅整流器提供整流阻抗。可控硅整流桥将交流电流转换成受控的直流电流If。起励开始时，发动机的起励能量来自发

3、电机残压。当可控硅整流器的输入电压升到10V20V时，可控硅整流桥和励磁调节器就投入正常工作，由AVR控制进行软起励过程。并网后，励磁系统可工作于AVR方式，调节发电机的端电压和无功功率，或工作于叠加调节方式，包括恒功率因数调节、恒无功调节以及可以接受电厂调度指令的成组调节等。励磁调节器 励磁调节器的核心是控制板COB。所有的调节、控制以及脉冲形成等功能均由COB实现。带数字信号处理器DSP的测量单元板MUB用于实际值的快速测量。这两块板叠装在同一个金属箱内，形成一个独立的调节通道。箱内还可安装一块结构上独立的扩展门极控制板EGC作备用通道，用于励磁电流调节。另一种配置是用两套调节器组成一套完

4、全冗余的系统。两个通道是完全独立的，可以在线维护。每个通道可以控制一个或多个并联的整流桥，输出励磁电流高达10000A。快速输入输出接口板FIO和整流桥接口板CIN等接口装置用于电气隔离和信号转换。这些接口装置一般都放在接近信号源的位置，如整流桥接口板CIN就安装在功率柜内。励磁系统内非实时信号的处理则通过ARCnet网传输。励磁调节器 图所示为励磁调节系统的最小配置。主控制器板COB提供所有调节和制功能（包括励磁电流调节功能）。这里以UG、IG、IF作为信号源送到AVR和FCR控制器进过控制和信号调理处理产生符合需求的控制信号给可控硅整流器。备用调节器-即扩展门极控制器EGC跟踪主控器并在主

5、控制器故障时自动取代主控制器。该配置采用单个无冗余可控硅整流桥。励磁调节器 整流器采用N-1的布置（即有一个整流器作为备用容量），整流器带双套风机冗余配置的冷却系统，采用强制风冷的冷却方式。如图所示，在这些配置中，所有整流桥都同时工作。在其中一个整流桥故障的情况下，该桥被自动关闭，由其余的桥平稳地承接负载。可控硅整流桥的设计为是n-1冗余，即在一个整流桥故障时，其余整流桥能无限制地支持所有工况。励磁调节器 在图所示的配置中，均采用双通道控制器。每个通道都可以工作在“运行”和“备用”方式。除自动电压调节功能外，每个通道还具有PSS、各种限制、保护、监控及手动控制等软件功能。整流器 整流器工作原理

6、主要的控制板 控制板(COB)COB集成了自动电压调节、各种限制、保护和控制功能。COB所使用的CPU是增强型的微处理器、时钟32MHz。1片专用的集成芯片ASIC负责交换和储存数据，控制脉冲生成、A/D和D/A转换以及与励磁系统内其它装置通讯的ARCnet现场总线连接。COB支持与就地控制面板LCP、手持编程器SPA和CMT工具的通讯。此外，它还提供串行端口和看门狗自诊断功能。为方便快速诊断和故障查找，COB配有一个七段数码显示管。此外，COB还配有一个故障录波器和故障记录器。这些记录可通过调试和维护工具CMT处理。故障录波器和故障记录器可与实时钟保持同步。主要的控制板 测量单元板(MUB)

7、测量单元板MUB由数字信号处理器DSP和Intel DSP 56303构成。用于完成实际测量值的快速处理、电气隔离和信号转换。测量单元板MUB有下述功能：滤波和数字式交流采样 励磁电流和电压、可控硅整流桥输入电流和电压、有功功率和无功功率、功率因数和发电机频率的计算 以加速功率和频率为输入信号，控制算法基于IEEE Std.421-2A的电力系统稳压器PSS-自适应电力系统稳压器（PSS的一种方案）主要的控制板扩展门极控制板(EGC)扩展门极控制板EGC可在单通道配置中作备用通道使用，或在非50/60Hz额定频率系统中用做脉冲形成。在后一种情况下，典型应用是作为脉冲形成板用于供电电源频率高达5

8、00Hz的带副励磁机的励磁调节器。EGC 连同COB、MUB一起安装在同一个金属箱中，但在结构上是独立的。EGC还具有下列功能：励磁电流调节 通道跟踪，以便在COB故障时实现平稳切换 备用瞬时过电流保护继电器备用反时限过电流继电器直流侧短路保护 根据尖峰检测原理设计的可控硅整流桥导通监视 自带电源 可控硅整流桥 静止励磁系统的可控硅整流桥满足下列要求：-可控硅整流桥连续提供1.1倍额定励磁电流。-可控硅整流桥能提供强励顶值电流，如提供短时（如10秒）1.6倍额定励磁电流。在电网出现故障时，强励能力可以使发电机机端电压、无功功率、有功功率、负荷角和电网参数等更快地达到平衡。-可控硅整流桥能承受发

9、电机机端或主变高压侧三相短路而产生的感应电流。-可控硅反向重复峰值电压和断态重复峰值电压不低于励磁变压器次级峰值电压的2.7倍。-根据系统对冗余度的要求，可控硅整流桥的配置可以是一个可控硅整流桥（经济型，无冗余）、两个可控硅整流桥（具有100%冗余度的互备双桥）或若干个整流桥并联运行。最后一种配置在一个可控硅整流桥退出运行后仍允许在所有工况下运行，为n-1配置。每个可控硅整流桥都是由模块化部件构成的独立单元，出现在一台整流桥内的故障不会影响与其并联的其它可控硅整流桥的正常运行。起励励磁系统的起励运行在正常情况下起励，调节器应采用自动方式，合上励磁开关后定子电压将会自动升至18KV，检查定/转子

10、电压、电流正常。等待30秒后将调节器切至手动方式，然后小幅度调节手动励磁调节把手，将定子电压缓慢升至额定电压，然后再降回至18KV。等待30秒后将调节器切至自动方式，然后小幅度调节自动励磁调节把手，将定子电压缓慢升至额定电压，无论是在起励还是在手动升压过程中，都应严密监视定子三相电流为零，如发现定子任一相电流不为零时，应立即拉开励磁开关灭磁。当定子电压升至额定电压后，应检查空载励磁电压/电流正常、GEB盘上无任何报警，然后将调节器切至自动方式运行，并在切换过程中注意观察定子电压基本稳定，切换后检查切换正常、GEB盘上无任何报警。备用起励回路需要的电流很小，这使得直流起励在大容量发电机励磁系统中的应用成为可能。进一步讲，由于起励电阻的阻值可以很高，起励时的励磁时间常数L/R）也随之大为减小。灭磁 灭磁过程由来自发电机保护的或内部的励磁保护跳闸命令启动，同时作用于断开直流灭磁开关，整流桥转逆变运行，触发跨接器将转子电流导入灭磁电阻 灭磁电阻的额定值与磁场断路器的弧压和励磁绕组允许的最大电压相匹配。其能容选择则以能够吸收故障条件下励磁绕组中因感应电流而存储的最大灭磁能量为准。典型的故障条件是机端三相短路和空载误强励。