1、 四川小金川春堂壩水電站四川小金川春堂壩水電站 EXC9100型勵磁系統型勵磁系統介紹內容一、系統概述二、調節器三、功率整流系統四、滅磁系統五、基本參數一、系統概述 主要功能特點 核心技術功能特點全數字化系統CAN總線技術用于勵磁系統內部互聯 友好完善的人機界面靈活多樣的對外接口方式完善的調試軟件，可實現智能化調試良好的電磁兼容性能獨立的三通道,兩種不同的調節器組態完善的故障檢測系統 功率柜和滅磁柜實現智能化監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滅磁系統完善的通訊功能一、系統概述核心技術多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現場總線技術組態編程技術智能控制技術一、系統概述二、調節器 -系統組成 -硬件配置 軟件設計 功能實現 人機界面 通信規約系統組成二、勵磁調節器現場總線現場總線用于勵磁系統內部進行數據交換，實現了全數字化 減少柜間接線，節省安裝空間，提高工藝水平，安裝、運行、維護方便 實現了分散控制，提高可靠性二、勵磁調節器CAN總線多主總線，無主站從站之分，信息優先級先后順序來決定通信次序自動重發故障節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、勵磁調節器調節通道配置微機/微機/模擬三

3、通道 C通道的勵磁調節從實現的原理和實現的途徑與數字式調節器完全不同，因而能起到很好的后備作用，顯著提高了調節器的安全性和可靠性，還特別方便于發電機組和勵磁的試驗和維護。 二、勵磁調節器AVR：自動電壓調節FCR：勵磁電流調節（手動模式）通道級別通道狀態級別定義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、勵磁調節器通道在自動方式下，正常運行情況時狀態為3級；當出現PT故障時，切到備用通道，本通道變為手動方式并且狀態變為2級，該狀態保持直至PT故障恢復；機端電壓大于10%時，若沒檢測到同步信號，則本通道優先級變為0，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模式發展ARM處理器完成勵磁調節運算、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、頻率補償、同步信號檢測輸出脈沖、脈沖閉鎖優點：（1）內部集成了大容量RAM和多路DSP,極大地提高了調節器的運算速度和響應的快速性，提高了系統的調節精度。（2）可以運行復雜的控制程序，能滿足電網對勵磁控制的高性能要求。調節器的硬件多CPU模式二、勵磁調節器故障檢測系統可檢測的故障 同步回路故障信號 故障判據：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，不影響調節器正確工作，也不改變調節通道的可用狀態級別：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 調節器通過機端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：(U

6、g + 10% 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 對調節器中各調節通道（A或B或C通道）內部的通訊故障、電源系統故障、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，必須完成實時監視。一旦出現故障，由邏輯監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、勵磁調節器程序結構優化，實現多流程控制采用結構化程

7、序語言功能完善調節器軟件二、勵磁調節器調節器的功能按機端電壓調節的自動方式按勵磁電流調節的手動方式恒觸發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%）通道自動跟蹤系統電壓跟蹤（空載時有效的快速起勵，建立機端電壓，并網不再跟蹤）二、勵磁調節器 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） 恒無功功率調節 恒功率因數調節 無功調差 電力系統穩定器PSS 轉子溫度估算二、勵磁調節器調節器的保護 過勵保護正常強勵情況下，勵磁電流限制在2.0倍以內。如果勵磁電流達到3.0倍以上時，判斷為“過勵保護”動作，發“過勵保護”信號，跳滅磁開關，聯跳出口斷路器。 低頻保

8、護發電機空載狀態、機端電壓大于10，當機端電壓頻率低于45Hz時，低頻動作，勵磁調節器進行逆變滅磁，同時發出“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。控制容錯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/欠勵優先權判斷，PSS輸出限幅等。二、勵磁調節器三、功率整流系統 系統組成 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

9、耐壓值的脈沖變壓器分散式阻容保護一臺高功率冷卻風機組風壓開關，用于風機啟停監測一塊智能控制板（脈沖控制單元）三、功率整流系統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、功率整流系統工況檢測智能化單橋總輸出電流橋臂電流快熔狀態風溫風機開停狀態風壓檢測本柜投切狀態 返回三、功率整流系統工況顯示智能化三、功率整流系統信息傳輸實現智能化調節柜1#功率柜現場總線2#功率柜3#功率柜滅磁柜.三、功率整流系統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、

10、功率整流系統智能均流 常規并聯運行的功率柜，目前一般只能采用硅元件參數選配方式均流，對備件的質量和數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生變化，功率柜主回路的接觸電阻也有可能發生變化，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智能均流。三、功率整流系統阻容保護防止各種原因產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相可控硅陽極產生尖峰電壓，這就是換

11、相過電壓。為什么需要換相？因為勵磁系統采用的整流橋是三相全控整流橋，為了使輸出直流連續，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，并不經濟且風險更大。三、功率整流系統四、滅磁系統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、滅磁系統滅磁及過壓保護四、滅磁系統當過壓保護檢測單元（ECB）檢測到轉子過電壓時，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，由于轉子屬于大電感，殘余電流無法流通會產生過電壓，這時通過V2將該能量消耗。五、基礎參數額定功