1、GE EX2100MB励磁系统技术交流材料励磁系统技术交流材料GE2007.11.01 优化与控制优化与控制额定电压 Un 27 kV额定电流 I n 23950A 额定容量 Sn 1112 MVA额定功率 Pn 1000 MW额定功率因数 COS 0.9空载额定励磁电流 1866 A 空载额定励磁电压 166V额定励磁电流 5360 A 额定励磁电压 563VR75 0.07723Xd 0.269Xd 0.214百万发电机组基本参数通过计算，GE公司选用四桥并联方式的EX2100系统做为百万机组的励磁系统设计方案。GE2007.11.01 优化与控制优化与控制GE EX2100是GE公司第三
2、代数字式励磁系统，具有较高的可靠性，而且设计灵活，操作方便。EX2100MB励磁系统由调节屏（AVR）、可控硅整流屏（SCR），交流进线屏和直流出线屏组成。其中交流进线柜中包含交流滤波器，直流出线柜中包括灭磁开关。EX2100MB励磁系统GE2007.11.01 优化与控制优化与控制1.调节器（AVR）2.可控硅整流装置（SCR）3.灭磁及过电压保护装置（DE-EX）4.起励装置（FLASHING）5.软件（SOFTWARE）EX2100MB励磁系统GE2007.11.01 优化与控制优化与控制 调节器的硬件 采用三重冗余的控制器，M1、M2和C控制器，三个控制器同时对输入的信号 进行计算并且
3、比较。C控制器对M1和M2进行监控，来决定M1和M2哪一个控 制器做为主控制器工作。三重冗余系统的应用增加了系统的可靠性。励磁系统独立的的电源模块为每一个控制器M1,M2,C单独提供电源。控制器中的各板件通过底板的高速通讯母线ISBUS相互连接进行通讯。励磁系统的输入电源通常为三路电源（两路交流、一路直流）并联，提高了可靠性。一.调节器（AVR）调节器GE2007.11.01 优化与控制优化与控制控制器由以下板卡构成:DSPX-数字信号处理器控制板 ACLE-应用控制层板 EISB-励磁装置IS母线板 EMIO-励磁装置主I/O板 ESEL-励磁装置选择器板 DSPX板是主控制器，并与ACLE
4、分担控制任务。它提供的功能包括如下所述的整流桥触发回路控制、I/O处理、以及内部环路调节：励磁电压调节器（FVR）送至ESEL板的SCR触发信号。起动-停机功能起励控制报警和跳闸逻辑发电机仿真控制器GE2007.11.01 优化与控制优化与控制ACLE板ACLE提供与外部系统（DCS等系统）的以太网通讯，并运行如下的外部环路控制功能：自动电压调节器 （AVR）电力系统稳定器 （PSS）低励磁限制调节器 （UEL）VAR/功率因数调节器 （VAR/PF）EISB板励磁装置IS母线板（EISB）是M1、M2和C控制模块之间的特殊通讯接口板。EISB是高速通讯母线，用于提供在M1、M2和C中的3个D
5、SPX之间的通讯。控制器GE2007.11.01 优化与控制优化与控制EMIO板EMIO板管理励磁装置所有的I/O信号。该I/O信号包括PT和CT信号，节点输入、输出继电器驱动器和跳闸控制继电器的驱动。通过底板，它也送出逻辑电平的触发脉冲信号到ESEL板，ESEL将它们送到功率整流柜中的脉冲触发放大板。ESEL板励磁装置选择器板ESEL从与它相对应EMIO接收逻辑电平的6个触发脉冲信号。两个ESEL板，一个由M1驱动，另一个由M2驱动。工作的ESEL由控制器C选择，由它将所需的控制信号送到脉冲放大板（EHPA）。控制器GE2007.11.01 优化与控制优化与控制DPMACLEM1DSPXM1
6、单通道控制冗余控制ACLEM2DPMDSPXM2DSPXC以太网高速链路以太网高速链路(以太网全球数据链路规约以太网全球数据链路规约,Modbus)ISBus -(基于基于 VME标准的高速背板通信标准的高速背板通信)M1:1号控制器号控制器M2:2号控制器号控制器C:控制保护模件控制保护模件DPM:双端口内存双端口内存EGD:以太网全球数据链路以太网全球数据链路Simplex/单一控制模式三冗余控制模式三冗余控制模式GE2007.11.01 优化与控制优化与控制发电机磁场接地检测装置采用了三冗余的方式，解决了接地检测不能实现冗余的技术难题。接地检测装置采用低频对地方波电压监测流过高阻抗接地电
7、阻上的电流。通过软件计算可以测出交、直流侧接地点的位置，使检修人员快速查找出转子接地点并及时处理，减少停机时间。三冗余接地检测GE2007.11.01 优化与控制优化与控制 Versamax PLC为励磁系统提供与远方DCS所需要信号的I/O结点。结点容量大，正常设计为16DI、32DO，4AO，可以满足各种不同需要的设计。支持I/O扩充PLC两路快速电压、电流变送器能够提供给保护和故障录波所需要的磁场电压和磁场电流信号。GE2007.11.01 优化与控制优化与控制 现地操作员接口（KEYPAD）直接安装在EX2100的控制柜上，可以进行控制和维修操作。起动/停机调节器切换和调节器选择 显示
8、系统状态 发电机的 MW 和 MVARS励磁电流和电压调节器平衡诊断显示 报警历史应用数据I/O 接口状态现地人机接口GE2007.11.01 优化与控制优化与控制 2.可控硅整流柜可控硅整流柜包括整流元件、脉冲触发放大板（EHPA）、桥臂电感线圈和缓冲器（SNUBER）、冷却风机和五极开关等。可控硅整流桥采用N+1冗余设计，采用4英寸大功率整流管，单桥出力可达到3000A。应用的并联整流桥支路数减少，均流效果好。对于百万机组的励磁系统，设计为4桥并联运行方式，当一个整流桥因故障退出后，其余三桥可以满足包括发电机强励在内的所有运行工况；当两桥因故障退出后整流桥可以满足发电机额定条件下的长期连续
9、运行工况。整流装置GE2007.11.01 优化与控制优化与控制 冷却风机可控硅整流桥采用强迫风冷。每个整流柜安装一台（或两台）风机，风机由双路380V AC电源供电，励磁系统提供双电源切换装置，采用抽屉式风机，可以在励磁系统运行时方便地在线更换。触发脉冲放大板（EHPA）脉冲板从控制器中的ESEL板获得导通命令对6个可控硅发出触发脉冲。同时它也是导通电流反馈、整流桥通风和温度监测信号的接口。五极开关整流桥加装五极开关，使得其交直流两侧具有明显的分断点，使检修人员能方便地在线更换故障整流桥的故障元件。整流装置GE2007.11.01 优化与控制优化与控制 3.灭磁及过电压保护装置GERAPID
10、8007正常停机时，系统采用逆变灭磁。事故状态下，控制器发出的跳闸指令发送给灭磁开关，同时也发送给灭磁模块的触发回路。灭磁模块将线性灭磁电阻接入灭磁，再经过20ms后灭磁开关动作。励磁系统的最大灭磁开断容量为120KA。可以保证发电机在机端短路、空载误强励等极端的情况下快速可靠的灭磁。每个灭磁模块上设有两个独立的霍尔效应导通传感器回路。当任何一个回路导通或者当转子电压超过过电压整定值时，灭磁模块将灭磁电阻接入进行灭磁。线性方案GE2007.11.01 优化与控制优化与控制当发电机电压上升到规定值时，起励回路自动退出。4.起励模块：起励模块采用两相380V AC电压经过整流后并滤波（或直流电源）
11、，通过起励继电器的接点，将电压加到发电机的励磁回路。在起励过程中，起励模块为发电机转子绕组提供10%-15%的空载励磁电流（AFNL）。起励继电器由控制器上EMIO板的驱动器进行控制。起励GE2007.11.01 优化与控制优化与控制多重的保护和限制功能确保励磁装置、发电机组和电力系统的安全、稳定、经济的运行。5.励磁调节器的软件（Toolbox）软件是通过笔记本电脑下载励磁调节器上的，并储存于三个控制器中。该软件具有诊断，趋势变化和逻辑强制能力，还具有应用软件、I/O口分配、参数整定所用的编辑器。动态数据分析功能动态数据分析不需要将附加的试验设备连接到EX2100励磁系统上就能进行AVR，F
12、VR，OEL和UEL及PSS各种功能的频率响应分析。软件操作界面友好，可以查看运行信号，对进行系统的参数修改，设置简单、方便。功能强大的ToolboxGE2007.11.01 优化与控制优化与控制AVR(Generator Terminal Voltage Regulator)发电机自动电压调节器FVR(Generator Field Voltage)发电机励磁电压调节器Software implemented Auto and Manual Reference Adjusters 由软件实现的自动和手动给定调整Automatic and Manual Reference Followers自
13、动和手动给定跟踪器VAR/PF Controller无功/功率因数控制器RCC(Reactive Current Compensation)无功电流补偿Generator Field Temperature Calculation 发电机磁场温度计算PSS(Power System Stabilizer)电力系统稳定器Generator Simulator for Check-Out,Testing,and Training使用软件仿真器进行检验调试与培训控制功能GE2007.11.01 优化与控制优化与控制V/Hz Limiter V/Hz限制器Generator Field Current
14、 Online Over Excitation Limiter 发电机磁场电流负载过励限制器Generator Field Current Offline Over Excitation Limiter 发电机磁场电流空载过励限制器Under Excitation Limiter 欠励限制器Manual Restrictive Limiter 手动限制器Stator Current Limiter 定子电流限制器限制器功能GE2007.11.01 优化与控制优化与控制Thyristor Bridge Conduction Monitor可控硅整流桥导通监视PT Failure Detectio
15、n PT故障检测Fan Failure Detection 风机故障检测Bridge Over Temperature Detection整流桥超温检测Field Flashing Failure Detection起励失败检测监视功能GE2007.11.01 优化与控制优化与控制V/Hz ProtectionV/Hz保护Generator Over Voltage Protection发电机过压保护Loss of Excitation Protection 失磁保护Generator Field Current Over Excitation Protection发电机磁场电流过励保护Ins
16、tantaneous Bridge Over Current Protection 整流桥瞬时过流保护保护功能GE2007.11.01 优化与控制优化与控制 仿真器（Simulator）励磁系统软件中含有一个精确的发电机模型。它可以配置成很近似地描述发电机的实际运行状态。在机组初次启动之前或机组停运时，可以用它对调节器、限制器和保护功能进行校验，节约了整组启动时的调试时间。另外可以用该软件对运行人员进行现场调试的培训，节约培训时间及培训费用。仿真器GE2007.11.01 优化与控制优化与控制电力系统稳定器（PSS）GE EX2100MB励磁控制系统采用基于加速功率积分的原理全集成的数字式PSS，可以有效地抑制电力系统的低频震荡，避免了传统的PSS存在的有功反调现象。PSS采用IEEE PSS2B模型，具有三阶超前一滞后校正，增加了系统的鲁棒性。PSS采用自身的白噪声信号，调试方便，减少了试验中的接线工作。PSSGE2007.11.01 优化与控制优化与控制通讯通过通过Modbus RTU直接与用户的DCS系统相连接，增加了灵活性。通过Versamax PLC的硬接点也可以将信号传输到监控系统。系统内部各控制器及其他单元之间采用ISBUS总线进行数据交换和通讯。通讯
