(并網(wǎng))用PLC實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組自動化控制

1、目錄一、設(shè)計(jì)要求 31 .硬件條件 32 .設(shè)計(jì)目的 33 .設(shè)計(jì)內(nèi)容 34 .設(shè)計(jì)要求 3二、電力系統(tǒng) 41 .電力系統(tǒng)組成及作用 42 .電力系統(tǒng)自動化 5三、發(fā)電機(jī)組的介紹 61 .發(fā)電機(jī)簡介 61.1 主要結(jié)構(gòu) 61.2 發(fā)電機(jī)工作原理 62 .發(fā)電機(jī)組實(shí)驗(yàn)概述 63 .發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng) 83.1 發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)的條件 83.2 并網(wǎng)運(yùn)行的優(yōu)勢 83.3 發(fā)電機(jī)同期并網(wǎng)操作 9134 .發(fā)電機(jī)組自動化控制的原理 10四、發(fā)電機(jī)組PLC控制流程1 .發(fā)電機(jī)組的各過程 132 .發(fā)電機(jī)組的各過程的流程 142.1 自動開機(jī)流程 142.2 發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)流程 142.3 發(fā)電機(jī)組正常停機(jī)流程 1

2、52.4 事故和緊急停機(jī)流程 162.5 事故停機(jī)流程就流程圖 163 .發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)流程 183.1 發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)系統(tǒng)圖 183.2 發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)流程圖 18EEL、名吉獻(xiàn) 2120六、參考文、設(shè)計(jì)要求1 .硬件條件交流發(fā)電機(jī)實(shí)驗(yàn)機(jī)組、S7-200PLC單元(CPU226/EM235)、通訊電纜、通用電腦、彩色 LCD觸 摸屏、模擬輔機(jī)與蝶閥控制。2 .設(shè)計(jì)目的培養(yǎng)學(xué)生參閱國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，掌握發(fā)電機(jī)組啟停車控制的基本要求、系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理；初 步學(xué)會PLC的控制方法以及高級HMI的應(yīng)用；同組同學(xué)應(yīng)分別選擇實(shí)現(xiàn)機(jī)組開機(jī)準(zhǔn)備、開機(jī)、并網(wǎng)、 正常停機(jī)、事故停機(jī)、事故緊急停機(jī)等邏輯控制功能；初步

3、熟悉 HMI的應(yīng)用方法。3 .設(shè)計(jì)內(nèi)容1、發(fā)電機(jī)組構(gòu)成和系統(tǒng)工作原理、工作過程；2、基于PLC的系統(tǒng)總原理圖，各部分工作原理、工作過程；3、分別以機(jī)組開機(jī)準(zhǔn)備、開機(jī)、并網(wǎng)、正常停機(jī)、事故停機(jī)、事故緊急停機(jī)等過程為側(cè)重點(diǎn)簡 單編制PLC程序框圖；4、與調(diào)速系統(tǒng)、勵磁系統(tǒng)、同期裝置的協(xié)調(diào)控制。4 .設(shè)計(jì)要求1、通過設(shè)計(jì)原理圖，掌握實(shí)驗(yàn)裝置的接線方法、完成上述功能。2、設(shè)計(jì)驗(yàn)收時必須現(xiàn)場示、提交課程設(shè)計(jì)報(bào)告（電子版）。二、電力系統(tǒng)1 .電力系統(tǒng)組成及作用上圖為電力系統(tǒng)組成上圖為電力系統(tǒng)、動力系統(tǒng)區(qū)別電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、輸電網(wǎng)、配電網(wǎng)和電力用戶組成的整體，是將一次能源轉(zhuǎn)換成電能并輸送 和分配到用戶的一

4、個統(tǒng)一系統(tǒng)（如上圖所示）。輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)統(tǒng)稱為電網(wǎng)，是電力系統(tǒng)的重要組成 部分。發(fā)電廠將一次能源轉(zhuǎn)換成電能，經(jīng)過電網(wǎng)將電能輸送和分配到電力用戶的用電設(shè)備，從而完成 電能從生產(chǎn)到使用的整個過程。電力系統(tǒng)還包括保證其安全可靠運(yùn)行的繼電保護(hù)裝置、安全自動裝置、調(diào)度自動化系統(tǒng)和電力通信等相應(yīng)的輔助系統(tǒng) （一般稱為二次系統(tǒng)）。2 .電力系統(tǒng)自動化電力系統(tǒng)是世界上最為復(fù)雜的人工系統(tǒng)之一，其安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行是其它產(chǎn)業(yè)正常發(fā)展， 乃至社會穩(wěn)定的基礎(chǔ)。因此精確、有效的對電力系統(tǒng)進(jìn)行控制是十分重要的。為保持電力系統(tǒng)正常運(yùn) 行的穩(wěn)定性和頻率、電壓的正常水平，系統(tǒng)應(yīng)有足夠的靜態(tài)穩(wěn)定儲備和有功、無功備用容量，并有

5、必 要的調(diào)節(jié)手段。在正常負(fù)荷波動和調(diào)節(jié)有功、無功潮流時，均不應(yīng)發(fā)生自發(fā)振蕩。電力系統(tǒng)自動化的主要目的是采取各種措施使系統(tǒng)盡可能運(yùn)行在正常運(yùn)行狀態(tài)。在正常運(yùn)行狀態(tài)下，通過制定運(yùn)行計(jì)劃和運(yùn)用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時進(jìn)行電力系統(tǒng)運(yùn)行信息的收集和處理，在線安全監(jiān) 視和安全分析等，使系統(tǒng)處于最優(yōu)的正常運(yùn)行狀態(tài)。同時，在正常運(yùn)行時，確定各項(xiàng)預(yù)防性控制，以 對可能出現(xiàn)的緊急狀態(tài)提高處理能力。當(dāng)電力系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障進(jìn)入緊急狀態(tài)后，則系統(tǒng)能夠自動（也可手動）做出反應(yīng)，采取控制措 施。這些控制措施包括繼電保護(hù)裝置正確快速動作和各種穩(wěn)定控制裝置。通過緊急控制將系統(tǒng)恢復(fù)到 正常狀態(tài)或事故后狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)處于事故后狀態(tài)時，系統(tǒng)

6、采取恢復(fù)措施，使其重新進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)。在現(xiàn)代化的電力系統(tǒng)中，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的快速發(fā)展，電力系統(tǒng)自動化建設(shè)發(fā)展 越加完善，尤其是在電力系統(tǒng)監(jiān)控和電力調(diào)度自動化系統(tǒng)中，廣泛采用了最新的計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技 術(shù)和圖像處理等技術(shù)。借助當(dāng)今計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大快速綜合處理能力，實(shí)施對大電網(wǎng)運(yùn)行管理的計(jì)算機(jī)監(jiān) 控，實(shí)現(xiàn)對投入系統(tǒng)運(yùn)行的發(fā)電廠（火力、水力等形式的發(fā)電廠）進(jìn)行遙測、遙控、遙信、遙調(diào)（四 遙技術(shù)），并進(jìn)行統(tǒng)一的調(diào)度管理，密切監(jiān)視大電網(wǎng)運(yùn)行，使電力系統(tǒng)能夠安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定的運(yùn)行。 從八十年代以后，我國電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)發(fā)展非常迅速，整體功能和設(shè)備水平有很大程度提高，特 別是從九十年代開始，電

7、力調(diào)度自動化系統(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)，已從 80年代的封閉式、集中式系統(tǒng)向 開放式、分布式、集散式的集成系統(tǒng)發(fā)展，在保證電網(wǎng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方面發(fā)揮了重要作用， 已成為我國各級調(diào)度部門指揮電網(wǎng)穩(wěn)定、可靠、長久運(yùn)行不可缺少的重要方法和必要手段，同時也為 我國的電力系統(tǒng)提供了穩(wěn)定、可靠的解決方案。三、發(fā)電機(jī)組的介紹1 .發(fā)電機(jī)簡介發(fā)電機(jī)是將其他形式的能源轉(zhuǎn)換成電能的機(jī)械設(shè)備，它由水輪機(jī)、汽輪機(jī)、柴油機(jī)或其他動 力機(jī)械驅(qū)動，將水流，氣流，燃料燃燒或原子核裂變產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能傳給發(fā)電機(jī)，再由發(fā)電 機(jī)轉(zhuǎn)換為電能。發(fā)電機(jī)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防、科技及日常生活中有廣泛的用途。發(fā)電機(jī)的形式很多，但其工作原理都

8、基于電磁感應(yīng)定律和電磁力定律。因此，其構(gòu)造的一般原則 是：用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)磁和導(dǎo)電材料構(gòu)成互相進(jìn)行電磁感應(yīng)的磁路和電路，以產(chǎn)生電磁功率，達(dá)到能量轉(zhuǎn)換 的目的。1.1 主要結(jié)構(gòu)發(fā)電機(jī)通常由定子、轉(zhuǎn)子、端蓋及軸承等部件構(gòu)成。定子由定子鐵芯、線包繞組、機(jī)座以及固定 這些部分的其他結(jié)構(gòu)件組成。轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵芯（或磁極、磁扼）繞組、護(hù)環(huán)、中心環(huán)、滑環(huán)、風(fēng)扇及 轉(zhuǎn)軸等部件組成。由軸承及端蓋將發(fā)電機(jī)的定子，轉(zhuǎn)子連接組裝起來，使轉(zhuǎn)子能在定子中旋轉(zhuǎn)，做切割磁力線的運(yùn) 動，從而產(chǎn)生感應(yīng)電勢，通過接線端子引出，接在回路中，便產(chǎn)生了電流。1.2 發(fā)電機(jī)工作原理和電動機(jī)一樣在定子鐵芯槽內(nèi)放有 A、B、C三相并且線圈匝數(shù)相等的線

9、圈， 在轉(zhuǎn)子鐵芯槽上也有 線圈分N極和S極，當(dāng)外面的直流電經(jīng)電刷、滑環(huán)通入轉(zhuǎn)子線圈后在轉(zhuǎn)子線圈上會產(chǎn)生磁力線，這磁力線的方向從N極到S極，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子被汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子帶動以 n1（3000轉(zhuǎn)每分鐘）速旋轉(zhuǎn)時，相當(dāng)于該 轉(zhuǎn)子磁力線也以n1的速度在旋轉(zhuǎn)，這過程被定子線圈所切割在定子線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢（感應(yīng)電 壓），發(fā)電機(jī)和外面線路上的負(fù)載連接后輸出發(fā)電，這是基本的原理。2 .發(fā)電機(jī)組實(shí)驗(yàn)概述電力系統(tǒng)動模與自動化綜合實(shí)驗(yàn)臺是一個自動化的電力系統(tǒng)綜合試驗(yàn)裝置。該裝置功能集成了發(fā)電機(jī)運(yùn)行動態(tài)實(shí)驗(yàn)，發(fā)電機(jī)運(yùn)行保護(hù)實(shí)驗(yàn)，線路保護(hù)實(shí)驗(yàn)，變壓器保護(hù)，數(shù)字繼電器保護(hù)曲線實(shí)驗(yàn)等。 發(fā)電機(jī)動模實(shí)驗(yàn)裝置主體是由電動機(jī)（作為

10、該實(shí)驗(yàn)裝置的原動機(jī)）、同步發(fā)電機(jī)、調(diào)速器、勵磁器、PLC和觸摸屏組成。無論從結(jié)構(gòu)還是工作效果來看，它都可以說就是一個小型的發(fā)電廠。該裝置能夠 反映現(xiàn)代電能的生產(chǎn)、傳輸和使用的全過程，體現(xiàn)現(xiàn)代電力系統(tǒng)自動化、信息化、數(shù)字化的特點(diǎn)，實(shí) 現(xiàn)電力系統(tǒng)的檢測、控制、監(jiān)視、保護(hù)的自動化。本裝置基本結(jié)構(gòu)如下圖所示：*自勵方式自并勵可控硅勵磁*他勵方式有副勵磁機(jī)的他勵可控硅勵磁3 .發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)一臺發(fā)電機(jī)組在未并入系統(tǒng)運(yùn)行之前，它的電壓與并列母線電壓的狀態(tài)量往往不等，須對待并 發(fā)電機(jī)組進(jìn)行適當(dāng)?shù)牟僮?，使之符合條件后才允許斷路器合閘作并網(wǎng)運(yùn)行。這一系列的操作稱為“并 網(wǎng)”。3.1 發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)的條件發(fā)電機(jī)的頻

11、率與系統(tǒng)頻率相同。發(fā)電機(jī)出口電壓與系統(tǒng)電壓相同，其最大誤差應(yīng)在5%以內(nèi)。發(fā)電機(jī)相序與系統(tǒng)相序相同。發(fā)電機(jī)電壓相位與系統(tǒng)電壓相位一致。當(dāng)滿足以上四個條件時，可以合上并網(wǎng)開關(guān)，使發(fā)電機(jī)組并入系統(tǒng)運(yùn)行。若以上條件中的任何一 個不滿足則在開關(guān)K的兩端，會出現(xiàn)差額電壓，如果閉合 K,在發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)組成的回路中必然會出 現(xiàn)瞬態(tài)沖擊電流。上述條件中，除相序一致是絕對條件外，其它條件都是相對的，因?yàn)橥ǔｋ姍C(jī)可以承受一些小的沖擊電流。并網(wǎng)的準(zhǔn)備工作是檢查并網(wǎng)條件和確定合閘時刻。通常用電壓表測量電網(wǎng)電壓，并調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵磁電流使得發(fā)電機(jī)的輸出電壓 U=U1。再借助同步指示器檢查并調(diào)整頻率和相位以確定合閘時刻。下圖

12、為三相發(fā)電機(jī)整步3.2 并網(wǎng)運(yùn)行的優(yōu)勢電網(wǎng)供電比單機(jī)供電有許多優(yōu)點(diǎn)：提高了供電的可靠性，一臺電機(jī)發(fā)生故障或定期檢修不會引起停電事故。提高了供電的經(jīng)濟(jì)性和靈活性，例如水電廠與火電廠并聯(lián)時，在枯水期和旺水期，兩種電 廠可以調(diào)配發(fā)電，使得水資源得到合理使用。在用電高峰期和低谷期，可以靈活地決定投入電網(wǎng)的發(fā) 電機(jī)數(shù)量，提高了發(fā)電效率和供電靈活性。提高了供電質(zhì)量，電網(wǎng)的容量巨大(相對于單臺發(fā)電機(jī)或者個別負(fù)載可視為無窮大 )，單臺 發(fā)電機(jī)的投入與停機(jī)，個別負(fù)載的變化，對電網(wǎng)的影響甚微，衡量供電質(zhì)量的電壓和頻率可視為恒定 不變的常數(shù)。電網(wǎng)對單臺發(fā)電機(jī)來說可視為無窮大電網(wǎng)或無窮大匯流排。同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)到電網(wǎng)后

13、， 它的運(yùn)行情況要受到電網(wǎng)的制約，也就是說它的電壓、頻率要和電網(wǎng)一致而不能單獨(dú)變化。3.3 發(fā)電機(jī)同期并網(wǎng)操作發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同期并列的基本原理：設(shè)并列斷路器兩側(cè)電壓分別為 網(wǎng)和Ux,并列斷路器主觸頭閉合瞬間所出現(xiàn)的沖擊電流值以及進(jìn)入同步運(yùn)行的暫態(tài)過程，決定于合閘時的電壓差 5和滑差角頻率/。因此，準(zhǔn)同期并列主要是脈動 電壓U.和滑差角頻率w.進(jìn)行檢測和控制，并選擇合適的時間發(fā)出合閘信號，使合閘瞬間的見 值在允許值以內(nèi)。檢測信息也就取自斷路器兩側(cè)的電壓，而且主要是對明進(jìn)行檢測提取信息。(1)發(fā)電機(jī)自動同期并網(wǎng)：通常采用恒定越前時間原理工作，這個越前時間可按斷路器的合閘時間整定。準(zhǔn)同期控制器根據(jù) 給定的

14、允許壓差和允許頻差，不斷地檢查準(zhǔn)同期條件是否滿足，在不滿足要求時閉鎖合閘并且發(fā)出均 壓均頻控制脈沖。當(dāng)所有條件均滿足時，在整定的越前時刻送出合閘脈沖。恒定越前時間：最理想的合閘瞬間是在兩電壓相量 Uj和Ux重合瞬間?？紤]到斷路器操動機(jī)構(gòu)和 合閘回路控制電器的固有動作時間，必須在兩電壓相量重合之前發(fā)出合閘信號，即取一提前量。這一 段時間一般稱為“越前時間”。由于越前時間只需按斷路器的合閘時間（準(zhǔn)同期裝置的動作時間可忽 略）進(jìn)行整定，整定值和滑差及壓差無關(guān)，故稱其為“恒定越前時間”。恒定越前并列裝置的組成：滑差檢測、電壓檢測、合閘信號控制邏輯、頻差控制、壓差控制。其中，滑差檢測和壓差檢測主要是獲取

15、信息。 合閘信號控制邏輯是在滑差、壓差在允許范圍內(nèi)時, 在越前信號測得的瞬間就發(fā)出合閘控制操作。頻差控制單元的任務(wù)是將待并發(fā)電機(jī)的頻率調(diào)整到接近于電網(wǎng)頻率，使頻率差趨向并列條件允許范圍內(nèi)，以促成并列的實(shí)現(xiàn)。頻率差控制單?？捎深l率差方 向測量環(huán)節(jié)和頻率調(diào)整執(zhí)行環(huán)節(jié)兩部分組成。前者判別 仁和U*問頻率的高低，作為發(fā)升速或降速脈 沖的依據(jù)。后者按比例調(diào)節(jié)的要求，調(diào)整發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速。電壓控制單元的任務(wù)是在并列操作過程中， 自動調(diào)節(jié)待并發(fā)電機(jī)的電壓，使電壓差條件符合并列的要求，也由電壓差方向測量環(huán)節(jié)和脈沖展寬電 路兩部分組成。發(fā)電機(jī)自動同期并網(wǎng)流程：將同期調(diào)整開關(guān)切至細(xì)調(diào)位置，同期開關(guān)切至投入位置，同期

16、閉鎖裝置在“閉鎖”位置，觀察 組合同期表開始轉(zhuǎn)動；自動同期：將自動準(zhǔn)同期轉(zhuǎn)換開關(guān)切至試驗(yàn)位置；按自動準(zhǔn)同期裝置啟動按鈕，此按鈕上方的 紅燈亮；將自動準(zhǔn)同期轉(zhuǎn)換開關(guān)切至投入位置；觀察同期表停在 12點(diǎn)位置，觀察有功功率表有指示 顯示，并網(wǎng)成功；將同期開關(guān)切至退出位置，退出同期表，將自動準(zhǔn)同期開關(guān)切至退出位置，紅燈滅 ；將同期閉鎖裝置切至解除位，同期調(diào)整切至斷開位；將發(fā)電機(jī)出口主開關(guān)打在合后位置（豎直位置），開關(guān)上方紅燈亮（2）發(fā)電機(jī)手動同期并網(wǎng)將同期調(diào)整開關(guān)切至細(xì)調(diào)位置，同期開關(guān)切至投入位置，同期閉鎖裝置在“閉鎖”位置，觀察 組合同期表開始轉(zhuǎn)動；手動同期：將發(fā)電機(jī)出口主開關(guān)打在預(yù)合位置（豎直位置

17、）；觀察左側(cè)的組合同期表轉(zhuǎn)至靠近 12點(diǎn)位置，手動合主開關(guān)，紅燈亮，并網(wǎng)成功；4 .發(fā)電機(jī)組自動化控制的原理首先，對于原動機(jī)即直流電機(jī)，采用他勵的勵磁方式對其進(jìn)行勵磁，它的勵磁是獨(dú)立的，不受控 制的。而在轉(zhuǎn)子的電樞繞組上改變感應(yīng)電動勢 Ea，由于Ea Ce n ,通過改變感應(yīng)電勢就可以改變轉(zhuǎn) 速。在電樞繞組上獨(dú)立加上三相交流電，經(jīng)過整流變后接到SCR上，用電流互感器將整流變后的電流采集出來然后經(jīng)過整流濾波， 變成矩形脈沖經(jīng)過A/D 口進(jìn)入PLC電動機(jī)的轉(zhuǎn)速通過轉(zhuǎn)速傳感器與變 送器變?yōu)槊}沖送入PLC,與準(zhǔn)同期裝置發(fā)出的“加速”、“減速”脈沖經(jīng)過調(diào)速器作用后再與 A/D進(jìn)來 的電流共同通過電流環(huán)后

18、經(jīng) D/A發(fā)出“加速”、“減速”脈沖來改變SCR的觸發(fā)角，構(gòu)成雙閉環(huán)控制 系統(tǒng)。從而改變的大小，即就可以改變直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速。發(fā)電機(jī)又是和電動機(jī)同軸相連的，所以發(fā)電 機(jī)的轉(zhuǎn)速也就可以改變了，而發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速公式f np/60,就可以改變頻率。頻率的改變就有利于并網(wǎng)。也可以通過手動進(jìn)行改變直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速，采用能耗制動。當(dāng)啟動能耗制動時，電樞繞組與SCR斷開，與能耗電阻構(gòu)成回路，將消耗在電阻上，轉(zhuǎn)速就可以改變。發(fā)電機(jī)是與電動機(jī)同軸相連的，對于同步發(fā)電機(jī)，其原理上面已經(jīng)講到，對于它的本次采用兩種 勵磁方式：自并勵方式和他勵方式。自并勵磁用發(fā)電機(jī)自身作為勵磁電源的方法，即以接于發(fā)電機(jī)出 口的變壓器作為勵磁

19、電源，經(jīng)整流硅供給發(fā)電機(jī)勵磁，而他勵只是從別處接電壓到變壓器，后面部分 與自并勵相同。同步發(fā)電機(jī)的勵磁系統(tǒng)一般由勵磁功率單元和勵磁控制器兩部分組成，如下圖：勵磁系統(tǒng)自動控制框圖勵磁功率單元向同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子提供直流電流，即勵磁電流；勵磁控制器根據(jù)輸入信號和給定 的調(diào)節(jié)準(zhǔn)則控制勵磁功率單元的輸出。整個勵磁自動控制系統(tǒng)是由勵磁控制器、勵磁功率單元和發(fā)電 機(jī)構(gòu)成一個反饋控制系統(tǒng)。本次控制器為 PLC,功率單元是SCR不管是自并勵還是他勵都是交流電， 經(jīng)過勵磁變進(jìn)行降壓，然后接到 SCR而勵磁變出來的電流經(jīng)過電流互感器采集出來，再經(jīng)過整流濾 波輸入到PLC,與準(zhǔn)同期裝置發(fā)出的“增磁”、“減磁”和斷路器

20、發(fā)電機(jī)側(cè)檢測到得電壓、電流脈沖同 時進(jìn)入勵磁控制器，經(jīng)過勵磁控制器的計(jì)算，發(fā)出控制脈沖作用于SCR來控制勵磁電流。電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時，負(fù)荷是經(jīng)常波動的，同步發(fā)電機(jī)的功率也就相應(yīng)的變化，所以需要對勵磁 電流進(jìn)行調(diào)節(jié)機(jī)端的電壓，勵磁自動控制系統(tǒng)主要是維持電壓的穩(wěn)定，就是通過不斷地調(diào)節(jié)勵磁電流 來維持電壓符合并網(wǎng)的要求。而由于發(fā)電機(jī)的有功功率只受調(diào)速器控制，與勵磁電流的大小無關(guān)。所 以調(diào)節(jié)勵磁電流可以改變發(fā)電機(jī)的無功功率的數(shù)值。勵磁電流不僅與電壓、無功功率有關(guān)，還與系統(tǒng) 的穩(wěn)定性有關(guān)。通過手動也可以減小勵磁電流，采用滅磁裝置。當(dāng)轉(zhuǎn)子磁場建立起來以后，如果由于某種原因（發(fā) 電機(jī)內(nèi)部故障等）需強(qiáng)迫發(fā)電機(jī)

21、立即退出工作時，在斷開發(fā)電機(jī)斷路器的同時，必須使轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)部 的磁場盡快消失，否則發(fā)電機(jī)會因過勵磁而產(chǎn)生過電壓，或者會使定子繞組內(nèi)部的故障繼續(xù)擴(kuò)大。就 需采用滅磁裝置。滅磁就是將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵磁繞組的磁場盡快地減弱到最小程度。一般是將勵磁回路 斷開，但由于勵磁繞組是個大電感，將轉(zhuǎn)子勵磁繞組接入到放電電阻滅磁。還有就是控制與保護(hù)模塊，準(zhǔn)同期裝置的合閘不僅滿足它檢測到的電壓、電流、相角差有關(guān)，還 與系統(tǒng)的保護(hù)有關(guān)，他們共同控制合閘機(jī)構(gòu)。還有發(fā)電機(jī)的起勵、電動機(jī)的停機(jī)、電動機(jī)轉(zhuǎn)速是否正 常的控制與保護(hù)。最后就是人機(jī)接口模塊，將 PLC與觸摸屏通過通訊接口連接，可以通過觸摸屏進(jìn)行參數(shù)顯示、參 數(shù)整定、開

22、停機(jī)的控制以及查看趨勢曲線。還可以將 PLC與監(jiān)控機(jī)相連，來監(jiān)視整個系統(tǒng)的運(yùn)行。如 果發(fā)電機(jī)系統(tǒng)建在無人區(qū)，也可以通過遠(yuǎn)程控制來監(jiān)視整個系統(tǒng)的運(yùn)行。發(fā)電機(jī)自動化控制原理圖如 下：四、發(fā)電機(jī)組PLC控制流程本系統(tǒng)按照發(fā)電機(jī)組工藝流程來設(shè)定工作流程，通過完成機(jī)組的自動開機(jī)、停機(jī)、緊急和事故停 機(jī)等功能，從而保證發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行。1.發(fā)電機(jī)組的各過程（1） 開機(jī)過程當(dāng)開機(jī)條件具備時（斷路器跳位，無電氣故障等），若按下開機(jī)指令，啟動調(diào)速器（如果調(diào)速器 啟動失敗，則跳出開機(jī)過程）。當(dāng)調(diào)速器升速至95%額定轉(zhuǎn)速，若滅磁開關(guān)合閘，勵磁裝置合起勵開 關(guān)（起勵過程一般小于5s,若大于20s,則起勵失敗，由勵磁

23、裝置跳起勵開關(guān)）。當(dāng)機(jī)端電壓大于40% 額定電壓時，跳起勵開關(guān)。當(dāng)機(jī)端電壓為 95%額定電壓時，進(jìn)行并網(wǎng)調(diào)節(jié)，直到并網(wǎng)條件滿足，合并 網(wǎng)斷路器。并網(wǎng)后，調(diào)速器和勵磁器進(jìn)入負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)。至此，開機(jī)過程結(jié)束。（2） .并網(wǎng)過程對待并發(fā)電機(jī)組進(jìn)行適當(dāng)?shù)牟僮?，使之符合相位、相序、頻率、電壓大小相同等條件后才允許斷 路器合閘作并網(wǎng)運(yùn)行，使發(fā)電機(jī)組并入系統(tǒng)運(yùn)行的過程。并網(wǎng)的準(zhǔn)備工作是檢查并網(wǎng)條件和確定合閘 時刻。通常用電壓表測量電網(wǎng)電壓，并調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵磁電流使得發(fā)電機(jī)的輸出電壓U=U1。再借助同步指示器檢查并調(diào)整頻率和相位以確定合閘時刻。（3） .停機(jī)過程發(fā)停機(jī)指令給調(diào)速器，調(diào)速器自動卸掉負(fù)載進(jìn)入空載狀

24、態(tài)，之后斷路器跳閘，機(jī)組解列。當(dāng)轉(zhuǎn)速 降至80%額定值時，勵磁逆變滅磁（若小于 3%轉(zhuǎn)速則滅磁結(jié)束，否則自動跳滅磁開關(guān)，設(shè)故障標(biāo)志 以阻止下次開機(jī)）。當(dāng)轉(zhuǎn)速降至35%額定值時，機(jī)組制動裝置啟動制動，直至轉(zhuǎn)速降為5%額定值，解除制動。到機(jī)組完全停機(jī)后，復(fù)歸制動回路。至此，正常停機(jī)過程結(jié)束。當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速大于115%額定值，調(diào)速器啟動失敗，勵磁器故障以及電氣事故時，啟動事故停機(jī)。 此時，斷路器跳閘，跳滅磁開關(guān)。之后，發(fā)出事故停機(jī)信號（信號保持，應(yīng)手動解除），進(jìn)入停機(jī)過程。（4） .事故停機(jī)過程當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速大于115%額定值，調(diào)速器啟動失敗，勵磁器故障以及電氣事故時，啟動事故停機(jī)。 此時，斷路器跳閘，跳滅

25、磁開關(guān)。之后，發(fā)出事故停機(jī)信號（信號保持，應(yīng)手動解除），進(jìn)入停機(jī)過程。（5） .緊急停機(jī)過程當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速達(dá)到140%額定值或緊急停機(jī)按鈕按下時，啟動緊急停機(jī)過程。此時，斷路器跳閘，跳滅磁開關(guān)。之后，發(fā)出緊急停機(jī)信號(信號保持，應(yīng)手動解除)，進(jìn)入停機(jī)過程。2 .發(fā)電機(jī)組的各過程的流程2.1 自動開機(jī)流程當(dāng)工作人員發(fā)出開機(jī)命令后，PLC檢查機(jī)組是否具備以下條件：(1)機(jī)組無事故；(2)制動系統(tǒng)接點(diǎn)開；(3)發(fā)電機(jī)斷路器處于跳閘位置；(4)開機(jī)準(zhǔn)備好燈亮。上述開機(jī)條件表明了機(jī)組目前的狀態(tài)，只要其中有一個不滿足就堅(jiān)決不能開機(jī)，否則會造成重大 的機(jī)組事故。開機(jī)條件具備后，開機(jī)準(zhǔn)備好燈亮，PLC按流程投入原

26、動機(jī)電源，并在觸摸屏上顯示調(diào)速器參數(shù)設(shè)定，延時10s按默認(rèn)參數(shù)投調(diào)速器。當(dāng) PLC檢測到機(jī)組95%額定轉(zhuǎn)速信號后投入勵磁回 路交流電源開關(guān)和滅磁開關(guān)，起勵建壓；當(dāng)檢測到勵磁屏95%額定電壓信號時，檢查機(jī)組同期轉(zhuǎn)換開關(guān)位置，以判定是否投入自動準(zhǔn)同期裝置；當(dāng)機(jī)端電壓和頻率接近系統(tǒng)頻率時，在適當(dāng)?shù)臅r間合發(fā)電 機(jī)斷路器，機(jī)組與系統(tǒng)并列。在規(guī)定的時間內(nèi)，PLC如沒有檢測到斷路器合位信號， 則取消本次開機(jī)， 切除自動準(zhǔn)同期并停勵磁和調(diào)速器， 延時10秒彈出并網(wǎng)失敗畫面。如檢測到合位信號，則延時20秒 切除自動準(zhǔn)同期裝置，彈出并網(wǎng)成功畫面。調(diào)速器在檢測到機(jī)組并網(wǎng)信號后，將輸出加到10%額定有功，機(jī)組帶上負(fù)荷

27、，至此開機(jī)流程結(jié)束。1、開機(jī)自檢：需檢查有無故障信號或事故信號、斷路器跳位信號，避免非同期并列損壞發(fā)電機(jī)。2、開啟蝶閥：若檢測不到蝶閥開啟信號，發(fā)出報(bào)警信號、取消開機(jī)操作。3、開啟調(diào)速器：如果調(diào)速器啟動失敗，則跳出開機(jī)過程。4、檢測機(jī)組轉(zhuǎn)速：當(dāng)調(diào)速器升速至95%額定轉(zhuǎn)速，若滅磁開關(guān)合閘，勵磁裝置合起勵磁開關(guān)(起 勵過程一般小于5s,若大于20s,則起勵失敗，由勵磁裝置跳起勵開關(guān))。5、同期操作：當(dāng)機(jī)端電壓大于 40%額定電壓時，跳起勵開關(guān)。當(dāng)機(jī)端電壓為 95%額定電壓時， 進(jìn)行并網(wǎng)調(diào)節(jié)，直到并網(wǎng)條件滿足6、并網(wǎng)：合并網(wǎng)斷路器。7、結(jié)束；開機(jī)過程流程圖如下：2.2 發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)流程KQK1開關(guān)已

28、合，KQK2開關(guān)已合，Q7開關(guān)已合，投入勵磁，電壓至 95% ,轉(zhuǎn)子正極絕緣良好， 轉(zhuǎn)子負(fù)極絕緣良好，定子絕緣良好，DEH允許，TK投入，微機(jī)同期已投入，并網(wǎng)完成。機(jī)組并網(wǎng)初負(fù)荷產(chǎn)生過程如下圖：在并網(wǎng)過程中DEH、自動準(zhǔn)同期裝置、勵磁調(diào)節(jié)器三者的關(guān)系、作用如下圖：2.3 發(fā)電機(jī)組正常停機(jī)流程機(jī)組正常停機(jī)的條件是卸掉負(fù)荷，進(jìn)入空載狀態(tài)。1、調(diào)速器卸載：調(diào)速器自動卸掉負(fù)載進(jìn)入空載狀態(tài)。2、解列操作：斷路器跳閘，停勵磁。3、滅磁：當(dāng)轉(zhuǎn)速降至80%額定值時，勵磁逆變滅磁（若小于 3%轉(zhuǎn)速則滅磁結(jié)束，否則自動跳 滅磁開關(guān)，設(shè)故障標(biāo)志以阻止下次開機(jī)）。4、當(dāng)轉(zhuǎn)速降至35%額定值時，機(jī)組制動裝置啟動制動。5

29、、直至轉(zhuǎn)速降為5%額定值，關(guān)閉蝶閥。解除制動，到機(jī)組完全停機(jī)后，復(fù)歸制動回路。6、結(jié)束2.4 事故和緊急停機(jī)流程當(dāng)機(jī)組出現(xiàn)軸承（包括定子）溫度過高，調(diào)速器油壓過低，電氣事故、風(fēng)機(jī)故障（實(shí)驗(yàn)臺面板上 相關(guān)模擬開關(guān)）等事故，直接跳發(fā)電機(jī)斷路器、滅磁開關(guān)，向調(diào)速器發(fā)停機(jī)令，將原動機(jī)迅速關(guān)閉而 無需經(jīng)過先卸負(fù)荷后停機(jī)的動作程序，從而加快停機(jī)過程以免事故擴(kuò)大。當(dāng)機(jī)組飛逸（140%）或在其它重大保護(hù)動作時，立即緊急停機(jī)，并關(guān)閉原動機(jī)。1、機(jī)組轉(zhuǎn)速達(dá)到140%額定值或緊急停機(jī)按鈕按下時，啟動緊急停機(jī)過程。2、解列操作：斷路器跳閘。3、滅磁：滅磁開關(guān)跳開。4、發(fā)出緊急停機(jī)信號（信號保持，應(yīng)手動解除）。5、檢測轉(zhuǎn)速：制動，關(guān)閉蝶閥。6、手動解除制動。7、結(jié)束。2.5 事故停機(jī)流程1、信號檢測：當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速大于115%額定值，調(diào)速器啟動失敗，勵磁器故障以及電氣事故時，啟 動事故停機(jī)。2