ABBUNITROL5000

勵磁系統技術培訓介紹內容系統概述系統硬件結構與EXC9000系統的比較系統概述原理說明可靠性先進性基本介紹UNITROL5000是UNITROL系列的第五代勵磁調節器，不僅包含了它的前兩代勵磁調節器UNITROLF和UNITROLP的核心技術，同時還吸收了目前數字控制領域內最先進的研究成果和工藝，如DSP數字信號處理技術。UNITROL5000系統由UNITROLF和UNITROLP平臺升級而成，增添了新的精巧的解決方案和手段,例如:可控硅整流橋動態的智能化均流、低殘壓快速起勵、以及完善的通訊功能和多種調試手段，如Windows界面的應用程序編程（GAD開發工程工具）的軟件包以及CMT調試和維護工具包）。UNITROL

P的ARCnet網絡技術也被移植到UNITROL

5000中，用于勵磁系統內各個部分的串行通訊。

系統框圖可靠性勵磁系統平均無故障時間（MTBF）——25.54年ABB

DCS500

專業直流電流控制平臺ABBLenzburg可控硅——用于高壓直流輸電、電力機車牽引瑞士Cesovent風機德國Murr控制電源瑞士ABB

Sechron大功率專業直流滅磁開關先進性圖形組態編程技術——GAD開發軟件軟件輔助設計技術獨立的四通道冗余技術專用的CMT調試軟件，實現遠程診斷基于DSP技術的交流采樣內部ARCNET網絡互聯技術智能化功率柜帶冗余的CROWBAR技術快速脈沖列技術（60KHz),實現殘壓起勵系統硬件調節器功率柜滅磁系統起勵調節器

調節器配置

UNITROL5000型勵磁調節器的核心是一塊COB控制板。所有的調節和控制功能以及脈沖生成等均由COB實現。此外，還有一塊帶數字信號處理器（DSP）的測量單元板（MUB），用于快速處理實際的測量值。這兩塊板按上下層結構安裝，并裝入一個金屬箱中，形成一個獨立的調節通道。在這樣的配置中，利用一個擴展的門極控制器（結構上是獨立的EGC）作為備用通道，用于磁場電流調節。另外一種配置是采用兩套調節器組成一個完全冗余的系統。兩個通道是完全獨立的，可以在線維護。每個通道可以控制一個或多個并聯的整流橋，輸出勵磁電流可高達10000A。調節器配置調節通道冗余—AVR+FCR+BFCR（D5型）12n測量單元AVR/FCR鎖定供電單元PIS勵磁電流整定點過流保護自動跟蹤監測單元保護單元邏輯控制單元l供電單元BFCR調節器配置

調節通道冗余——雙自動通道（A5型）測量單元AVR/FCR12n供電單元自動跟蹤監測單元保護單元邏輯控制單元測量單元AVR/FCR供電單元監測單元保護單元邏輯控制單元調節器配置

調節通道冗余—A5帶獨立手動型（四通道）備用手動IFIF備用手動自動手動UGIGIF12n自動手動UGIGIF調節器配置

冗余投入的次序調節器結構主控板（COB）在COB中集成了自動電壓調節、各種限制、保護和控制功能。COB所使用的CPU是增強型的微處理器AN80186AM，在32MHZ時鐘下工作。一個專用的集成芯片（ASIC）負責交換和儲存數據，控制脈沖生成、A/D和D/A轉換以及與勵磁系統內的其它裝置接口（ARCnet網絡控制器）。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配有一個七段數碼顯示管。

COB還配有一個瞬時記錄器和故障記錄器。這些記錄可通過CMT工具（調試和維護工具）處理。故障記錄器和瞬時記錄器還可以與實時時鐘保持同步。

測量單元板（MUB）

濾波和數字化交流采樣

計算磁場電流和電壓、可控硅整流器的輸入電流和電壓、有功和無功功率、功率因數和發電機的頻率

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

自適應電力系統穩壓器（替代PSS）

擴展的門極控制器（EGC）

磁場電流調節

通道跟蹤，以便在COB故障時實現平穩的切換

備用瞬時過電流保護繼電器（ANSI50）

備用反時限過電流繼電器（ANSI51）

直流短路保護

根據波形監測原理進行可控硅整流器導通監視

自帶電源

現場總線連接器（FBC）現場總線連接器FBC是COB板的二進制信號擴充接口。FBC可將最多4個設備接入現場總線，共可提供多達128路輸入和128路輸出。數據交換速率約為50ms。功率信號接口（PSI）主回路信號接口板PSI用于實現電氣隔離，將磁場測量信號變換后送到測量單元板。測量信號如下：-同步電壓-勵磁電壓-勵磁電流（交流側）-通過分流器和變送器測勵磁電流（直流側，為可選項）勵磁電流信號的測量可通過系統電纜級聯到下一塊板。勵磁調節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全冗余電源組：-由直流源供電的DC/DC電源組-由勵磁變壓器的副邊供電的AC/DC電源組

勵磁系統的內部通訊

勵磁系統內的通訊是通過ARCnet網實現的,例如：這個內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信號。此外，測得的數值和現地控制面板（LCP）的報警以及本地控制的命令也通過這條通訊線路發送。

調節器的人機界面—現地觸摸屏(LCP)顯示分辨率240*648*40個字符8個模擬量信號4個棒圖信號報警通知——可滾動信息打印——RS232接口現地操作——16個功能鍵及指示燈調節器的人機界面——現地控制屏(SPA)通過光纖與COB接口現地操作參數設定信息顯示Windows界面的調試維護工具CMT取代LCP進行操作試驗錄波故障錄波——顯示COB的故障波形事故歷史記錄Windows界面的調試維護工具CMT顯示軟件框圖程序修改參數設定與電站控制系統的接口

常規I/O接口方式（利用光電耦合輸入和繼電器輸出）

數字量和模擬量命令以及一些狀態信號是通過快速輸入/輸出板（FIO）傳遞的。

每個快速輸入/輸出板（FIO）包括：-16個帶光電隔離的數字量輸入信號，用于24V回路；-18個輸出繼電器，帶有轉換接點用于狀態指示和報警；-4個多功能模擬量輸入，輸入信號為±10V或±20mA；-4個多功能模擬量輸出，輸出信號為4~20mA；-3個溫度測量回路用于勵磁變壓器溫度測量，測溫電阻為PTC或PT100。

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

與電站控制系統的接口

常規I/O接口方式（利用光電耦合輸入和繼電器輸出）

與電站控制系統的接口

串行通訊方式

除了常規的I/O接口方式，UNITROL5000型勵磁系統還可配有串行通訊方式用于與更高層次的、不同規約的控制系統通訊。所有運行所需要的信號包括轉換的模擬量信號，都可以通過這種方式接收或發送。可利用下述串行接口中的一種來實現與另一個智能系統的串行通訊：-

NMBA-01，Modbus適配器-

NMBP-01,ModbusPlus適配器-

NMBA-02,Profibus適配器-

AC70BAS,Advant根據協議，還可以提供其他形式的通訊規約。根據實際需要，在項目設計時也可在應用程序中添加某些功能模塊。

功率柜

單橋組成6個可控硅6個快熔，帶熔斷指示帶冗余的（2+2）風扇組交流過電壓吸收器整流器接口單元（CIN）門極驅動接口單元（GDI）整流器顯示單元（CDP）二個霍爾變送器一個測溫元件整流器接口單元（

CIN）功率柜控制核心智能監測智能控制智能傳輸——實現與調節器ARCNET連接智能均流智能顯示—配合CDP門極驅動接口單元（GDI）門極驅動板用于GDI用于單相或三相可控硅整流橋的控制運行。整流橋的所有控制功能由前級設備提供，一般為CIN板。門極驅動板根據可控硅元件的不同，內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信號取消常規表計和指示燈風機單元每柜獨立的風道冗余的風扇組（2+2）通風量——6400m3/h交流側阻容過電壓吸收保護裝置接線簡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直流側滅磁開關帶20%余量的碳化硅非線性電阻ABB

CROWBAR轉子滅磁和過電壓保護滅磁方式

正常停機逆變滅磁，事故時跳滅磁開關將能量轉移到滅磁電阻進行滅磁。

采用SiC電阻,既用于事故滅磁，也用于轉子側過壓保護。

正反向過壓保護采用可控硅跨接器(CROWBAR)，整定方法簡單，無須維護。

采用獨特的熄滅線技術，轉子出現瞬間過電壓動作時，可由用戶選擇停機或不停機處理方式。UNITROL5000與EXC9000的硬件比較調節器輸入/輸出接口單元智能顯示單元測量回路電源回路風機控制回路起勵回路交直流過壓保護回路調節器比較

EXC9000UNITORL5000硬件CPU板，DSP板，I/O板COB板，MUB板，EGC板功能AVR，AIR，PSS，預置值設置，各種限制保護功能，容錯功能AVR，AIR，PSS，預置值設置，各種限制保護功能，容錯功能主從關系A通道主用，B通道備用，A可自動切至B，B不能自動切回A運行通道主用，另一通道備用，通道間可自動互切備用通道C通道如果配置有EGC，自動通道故障后切至EGC運行；如果配置無EGC，自動方式故障后切至手動方式運行現場總線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（數字量輸入接口），ROI（繼電器輸出接口）輸入信號無開關量，模擬量輸出信號RS485，開關量開關量，模擬量輸入/輸出信號數量一共可輸出48個開關量，不能擴展每個FIO包括：16個帶光電隔離的數字量輸入信號，18個輸出繼電器，4個多功能模擬量輸入，4個多功能模擬量輸出，3個溫度測量回路；每個DII包括16個帶光電隔離的數字量輸入信號；每個ROI包括16個輸出繼電器

智能顯示單元

EXC9000UNITROL5000調節柜觸摸屏，可顯示勵磁系統內部部分模擬量及開關量，進行系統功能選擇、狀態監測、系統參數設置、試驗功能等；增減磁操作、通道切換等則通過屏幕以外的按鈕實現，滅磁開關的操作在滅磁柜實現；不能修改調節器參數液晶顯示屏，可顯示勵磁系統內部全部模擬量及部分開關量，進行狀態監測，試驗功能需通過CMT完成；所有操作均可在顯示屏上實現；不能修改調節器參數工控機電腦，可顯示勵磁系統有關的全部模擬量及開關量，可完成所有勵磁系統操作，并可直接修改調節器參數，設置用戶權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，功率柜狀態監測，顯示校準等；數字化顯示數碼管顯示屏，僅顯示功率柜總輸出電流，實現風機及橋臂電流監測報警；電流為數字化顯示，報警為指示燈顯示滅磁柜液晶顯示屏，可顯示勵磁電流、勵磁電壓值，并可進行滅磁開關分合操作，顯示校準等；數字化顯示無顯示屏測量回路

EXC9000UNITROL5000同步電壓勵磁變副邊電壓經同步變壓器，送至開關量板，再接入調節器；A/B套共用一路同步信號勵磁變副邊電壓經兩塊PSI板轉換隔離后，分別送入兩個調節器；兩個調節器測量回路獨立交流側勵磁電流勵磁變副邊CT接入模擬量板，再轉接至調節器DSP板；兩個調節器及C通道共用一路測量信號；輸入3相電流勵磁變副邊CT接入PSI板，再轉接至調節器；兩個調節器及EGC共用一路測量信號；輸入可為3相電流，也可為A、C兩相電流直流側勵磁電流分流器分流器整流橋輸出電流交流側霍爾變送器直流側霍爾變送器勵磁電壓直流側輸出電壓經滅磁柜變送器板轉換后，送至滅磁柜智能板，并在滅磁柜顯示直流側輸出電壓經兩塊PSI板后，分別送入調節器；兩個調節器測量回路獨立測量回路

EXC9000UNITROL5000機端PT電壓機端PT二次側電壓輸入經模擬量總線板，轉接至調節器DSP板；兩個調節器測量回路獨立機端PT二次側電壓直接接入各調節器的MUB板；兩個調節器測量回路獨立機端CT電流機端CT二次側電流經模擬量總線板，轉接至調節器DSP板；兩個調節器測量回路獨立機端CT二次側電流直接接入各調節器的MUB板；兩個調節器測量回路獨立系統PT電壓機端PT二次側電壓輸入經模擬量總線板，轉接至調節器DSP板；兩個調節器共用一路測量回路一般不測量系統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，作為內部風機、變送器、照明燈及插座電源外部輸入一路三相廠用電，作為內部風機、變送器、照明燈及插座電源，有些項目的照明燈、風機電源可能單獨輸入一相交流電DC220V電源外部輸入兩路DC220V電源作為內部控制回路電源，一路DC220V電源作為起勵電源外部輸入兩路DC220V電源作為內部控制回路電源，一路DC220V電源作為起勵電源DC24V電源一路取自DC220V，另一路取自勵磁變副邊一路取自DC220V，另一路取自勵磁變副邊調節柜風機電源無風機取自廠用電功率柜風機電源取自兩路廠用電，互為備用一路取自廠用電或專用的風機電源，另一路取自勵磁變副邊，經變壓器轉換隔離后送入風機電源回路備注EXC9000的電源系統相對而言較為固定，UNITROL5000的電源系統根據每個項目的要求均有所不同，因此在檢查電源回路時一定要特別注意風機控制回路

EXC9000UNITROL5000數量單風機或雙風機4個風機，2個為一組主備用風機選擇通過功率柜顯示屏選擇，功率柜智能板