R-R 勵磁調(diào)節(jié)器AVR 運行說明手冊

1、 332*300 MW汽輪發(fā)電機2 靜止33勵磁系統(tǒng)·第三部分 第1章 運行說明手冊XX發(fā)電廠300 MW 汽輪發(fā)電機靜態(tài)勵磁系統(tǒng)安裝、調(diào)試、操作、運行和維護(hù)手冊第三部分 第1章運 行 說 明 手 冊（譯自Rolls-Royce 公司資料）2003年8月 運行使用說明書目 錄章節(jié)標(biāo)題頁碼1 勵磁系統(tǒng)概述1.1 環(huán)境1.2 系統(tǒng)參數(shù)2 AVR 說明2.1 冗余2.1.1TMR三模冗余原理2.1.2冗余和系統(tǒng)輸入輸出2.2功能描述2.2.1標(biāo)幺值定義2.2.2AVR2.2.2a)電壓、有功、無功及轉(zhuǎn)速的測量2.2.2b)運行方式選擇2.2.2c)AVR自動運行方式2.2.2d)AVR手動

2、運行方式2.2.2e)AVR與整流器手動同步2.2.2f)手動整流柜控制2.2.2g)AVR與整流器手動控制的關(guān)系2.2.2h)給定值控制2.2.2i)勵磁和滅磁2.2.2j)動態(tài)限制2.2.2k)電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS）2.2.2l)無功補償（調(diào)差）2.2.2m)恒功率因數(shù)運行方式2.2.2n) 恒無功功率運行方式2.2.2o) 操作員接口2.3 事故檢測2.4 VT和CT接口2.5 轉(zhuǎn)子平均溫度測量方法2.6繼電器模塊2.6.1高度集成繼電器表決模塊2.6.2單繼電器表決模塊2.7系統(tǒng)輸入和輸出2.8可整定參數(shù)2.9 可編程試驗輸出指示2.10AVR通過串行接口到DCS傳送數(shù)據(jù)3整流器輔助

3、柜系統(tǒng)描述3.1勵磁系統(tǒng)中的主要控制信號3.2 EG809整流器輔助功能模塊3.2.1 輸入/輸出3.2.1a) 輸入3.2.1b) 輸出3.2.1c) 觸發(fā)脈沖3.2.2 故障檢測3.2.2a)“看門狗”（watchdog）3.2.3整流器輔助模塊的邏輯功能3.2.3a)勵磁和滅磁邏輯3.2.3b)AVR或整流器手動控制選擇3.2.3c)通訊3.2.3d)脈沖與模塊之間電壓協(xié)調(diào)3.2.3e)起勵順序3.2.3f)風(fēng)機故障檢測邏輯3.2.3g)風(fēng)機事故檢測邏輯3.2.3h)整流器跳閘邏輯3.2.3i)風(fēng)機選擇邏輯3.2.1j)可控硅故障檢測3.2.4選擇整流器組開關(guān)3.2.4a) 選擇A組和停

4、止B組3.2.5CROWBAR跨接器3.2.6過濾器報警3.3通訊手動控制器模塊EG810功能說明3.3.1 定義3.3.1a)同步電壓與勵磁電流3.3.1b)最小整流控制角3.3.1c)最大逆變角3.3.1d)換相角3.3.1e)相位微調(diào)3.3.1f)數(shù)字信號輸入/輸出3.3.2 電路結(jié)構(gòu)3.3.2a)通訊與報警接口3.3.2b)手動控制原理圖3.3.3 觸發(fā)脈沖輸出3.3.4 報警輸出3.4系統(tǒng)電源3.4.1電源故障3.5繼電器輸出3.6系統(tǒng)輸入/輸出3.6.1輸入3.6.2輸出3.6.3報警輸入3.6.4模擬量輸入信號3.6.5可調(diào)整參數(shù)3.6.5a)整流器B存在3.6.5b)故障設(shè)置旋

5、轉(zhuǎn)開關(guān)3.6.5c)正常設(shè)置旋轉(zhuǎn)開關(guān)3.7邏輯圖4 整流器4.1EX4014 +ve可插拔式可控硅模塊4.2EX4015 -ve可插拔式可控硅模塊4.3EX4029 扼流圈裝配單元4.4EX3006 觸發(fā)脈沖板5 硬件說明5.1AVR柜5.1.1電源配電5.1.1a)110V直流控制電源5.1.1b)220V 50Hz控制電源5.1.1c)220V 50Hz 伺服電源5.1.2 EG8503 AVR機箱分裝配5.1.3 EG800 自動控制器模塊5.1.4 EG802 自動電源模塊5.1.4a)輸入數(shù)據(jù)5.1.4b)輸出數(shù)據(jù)5.1.5EG812 VT和CT 信號調(diào)理單元（PC3170）5.1.

6、6EG901單繼電器表決輸出模塊（PC3108）5.1.7EG903三重繼電器輸出模塊（PC3107）5.2整流器柜5.2.1電源配電5.2.1a)220V 50Hz伺服電源5.2.1b)380V 3相 50Hz電源5.2.1c)743V 3相 50Hz電源5.2.2EX4014 ac/dc +Ve整流器模塊組件5.2.3EX4015 ac/dc -Ve整流器模塊組件5.2.4EX4029 扼流圈組件5.2.5 EX3006 觸發(fā)脈沖板5.2.5a)邏輯要求5.3整流器輔助柜5.3.1電源配電5.3.1a)220V 50Hz伺服電源5.3.1b)110V dc 控制電源5.3.1c)380V

7、3相 50Hz電源5.3.1d)整流器 3相 50Hz電源5.3.2EX4107整流器輔助柜就地控制盤5.3.3EG8506 三模冗余整流器輔助柜機箱分裝配5.3.4EG809 三模冗余整流器輔助柜邏輯模塊5.3.4a)輸入5.3.4b)輸出5.3.5EG810 通訊手動控制器模塊5.3.5a)電源5.3.5b)附件5.3.5c)盤后連線5.4磁場斷路器（滅磁開關(guān)）柜5.4.1電源配電5.4.1a)220V 50Hz輔助電源5.4.1b)110V dc控制電源5.4.1c)380V 3相 50Hz起勵電源5.4.2磁場斷路器（滅磁開關(guān)）5.4.3EX4018起勵回路5.4.4EX4021轉(zhuǎn)子電

8、壓隔離器表 格 標(biāo) 題1 容量與特性2 AVR參數(shù) 3高集成繼電器表決模塊觸點容量4單繼電器表決模塊觸點容量 5系統(tǒng)輸入和輸出代碼 6模擬量和數(shù)字量輸入/輸出 7可整定參數(shù)8 可編程試驗輸出指示9 輔助通訊信號列表10 通訊故障標(biāo)志11 硬接線數(shù)字量輸入/輸出12 通訊/手動到AVR數(shù)據(jù)位格式 13 手動控制器觸發(fā)角數(shù)據(jù)位格式 14 通訊控制器觸發(fā)角數(shù)據(jù)位格式15 AVR至通訊/手動數(shù)據(jù)位格式16 控制器配置參數(shù)表 17背板安裝繼電器接點容量 18數(shù)字量輸入 19 模擬輸入信號范圍 20 模擬輸入信號 20 EG802模塊電氣輸入特性21 EG802模塊電氣輸出特性22 EX3006單個觸發(fā)脈

9、沖卡輸入和輸出23 EX3006單個觸發(fā)脈沖卡頻率選擇 24 EG809輸入DIN 41612聯(lián)接器PL1安裝 25 EG809輸入DIN 41612聯(lián)接器PL2安裝 26 EG809輸出DIN 41612聯(lián)接器安裝 27 EG810 DIN41612聯(lián)接器PL1安裝 28 EG810 DIN41612聯(lián)接器PL2安裝圖 表 目 錄1典型勵磁系統(tǒng) 2典型輸入輸出方框圖 3 AVR冗余策略 4AVR方式選擇 5AVR自動控制器方框圖 6 AVR手動控制器方框圖 7整流器手動控制器方框圖 8動態(tài)限制能力特性 9電力系統(tǒng)穩(wěn)定器方框圖 10 無功功率補償 11 恒功率因數(shù)和恒無功運行方式 12 整流器

10、輔助柜方框圖 13 主要控制信號 14 整流器手動控制狀態(tài)圖 15 勵磁滅磁邏輯 16 起始勵磁波形圖 17 滅磁波形圖 18 滅磁示意圖 19 事件序列波形20 運行序列原理框圖21 公共 FPGA通訊22 輔助 FPGA通訊23 機器初始狀態(tài)及Abel列表24 機器發(fā)送狀態(tài)及Abel列表 25 機器接收狀態(tài)及Abel列表26 起勵回路選擇項27 跨接器運行原理方塊圖28 EG810 通訊/手動模塊方框圖29 EG810模塊通訊通道30 公共通訊就地顯示31 典型信號顯示頁 32 主報警信號菜單 33 典型報警信號組頁 34 典型定義報警輸入 35 典型報警頁 36 磁場電流控制器 37 P

11、I選擇 38 跟蹤給定點控制 39 操作員AVR給定控制40 控制器配置主菜單 圖 表 目 錄 41 逆變跨接器時間溢出邏輯 42 勵磁滅磁邏輯圖 43 磁場斷路器合閘邏輯 44 AVR整流器手動選擇 45 A組整流器跳閘邏輯回路 46 B組整流器跳閘邏輯回路 47 整流器跳閘邏輯圖 48 閉合起勵輸入接觸器邏輯圖 49 閉合起勵輸出接觸器邏輯圖 50 觸發(fā)起勵可控硅整流器邏輯圖 51 斷開起勵輸入/輸出接觸器邏輯圖（僅對DC起勵電路） 52 風(fēng)機故障檢測邏輯圖 53 風(fēng)機事故檢測邏輯圖 54 A組整流器風(fēng)機選擇邏輯圖 55 B組整流器風(fēng)機選擇邏輯圖 56 對一個橋臂故障跳閘檢測邏輯圖 57

12、產(chǎn)生報警跳閘邏輯圖 58 觸發(fā)脈沖表決時間延遲邏輯圖 59 選擇開關(guān)邏輯圖 60 延遲不勵磁（Not Excited）信號邏輯圖 61 磁場斷路器跳閘邏輯圖62 延遲勵磁（Excite）信號邏輯圖63 系統(tǒng)電源配電圖64 EG802模塊布置圖65 EG802模塊方框圖66 EG809模塊前面板67 EG810通訊/手動模塊前面板68 輔助柜背板電源配電 附圖列表Rolls-Royce 公司 圖號名稱M100-1210EX4017整流器輔助柜GA的就地控制盤A100-0001勵磁系統(tǒng)總體布置A100-0002AVR柜總體布置A100-0003整流器輔助柜總體布置A100-0004 ( 4 張 )

13、 整流器柜總體布置A100-0005 ( 2 張 ) 磁場斷路器柜總體布置M320-1119 EX4017整流器輔助柜就地控制盤原理圖A320-0001 ( 2 張 ) 系統(tǒng)原理圖A320-0002 ( 4 張 ) AVR柜原理圖A320-0002 ( 3 張 ) AVR柜接線端子圖A320-0003 ( 6 張 ) 整流器輔助柜原理圖A320-0003 ( 4 張 ) 整流器輔助柜接線端子圖A320-0004 ( 3 張 ) 整流器柜原理圖A320-0005 ( 3 張 ) 磁場斷路器柜原理圖A320-0005 ( 1 張 ) 磁場斷路器柜接線端子圖PL-A100-1210 EX4017整流

14、器輔助柜就地控制盤部件清單PL-A100-0002( 3 張 ) AVR柜總體布置部件清單PL-A100-0003( 4 張 ) 整流器輔助柜總體布置部件清單PL-A100-0004( 6 張 ) 整流器柜總體布置部件清單PL-A100-0005( 5 張 ) 磁場斷路器柜總體布置部件清單1.勵磁系統(tǒng)概述勵磁系統(tǒng)的主要任務(wù)是通過控制發(fā)電機勵磁電流來維持發(fā)電機端電壓；同時維持其它發(fā)電機的變化在限定范圍以內(nèi)； 在系統(tǒng)發(fā)生故障時進(jìn)行滅磁或停機；系統(tǒng)參數(shù)在運行手冊第二章給出。勵磁系統(tǒng)由下列部分組成：· 由一組柜體組成* AVR柜* 整流器柜* 整流器輔助柜* 磁場斷路器圖1 所示為勵磁系統(tǒng)原

15、理圖，圖中給出了系統(tǒng)上述的幾個部分以及他們之間的連接關(guān)系。圖2 所示為勵磁系統(tǒng)框圖，圖中給出了系統(tǒng)的主要部件以及部件內(nèi)部的連線關(guān)系。圖1所示為一個典型的勵磁系統(tǒng)，圖2 所示為一個典型的勵磁系統(tǒng)輸入/輸出。勵磁系統(tǒng)將在如下段落中描述：· 第2段，AVR系統(tǒng)· 第3段，整流器輔助系統(tǒng)· 第4段，整流器· 第5段，硬件說明1.1 環(huán)境 運行溫度-10至40 儲存溫度-25至+85相對濕度在25條件下，90無結(jié)露海拔高度 - 1000 m1.2系統(tǒng)參數(shù)表1 列出系統(tǒng)的設(shè)計參數(shù)、容量和特性，例如可調(diào)整參數(shù)、報警設(shè)定值和手動控制設(shè)定點。這些參數(shù)在控制文件內(nèi)給出。這些

16、控制文件是：· AVR柜的硬件部分出廠試驗大綱在第3章附錄2中·整流器、整流器輔助柜、磁場斷路器和中控室桌面主控盤的出廠試驗大綱在第3章附錄3中。·勵磁系統(tǒng)的出廠試驗大綱在第3章附錄4。·調(diào)試大綱在第二部分調(diào)試手冊。43 圖1 典型的勵磁系統(tǒng)原理框圖 圖2 典型的勵磁系統(tǒng)輸入/輸出參 數(shù)說 明勵磁系統(tǒng)發(fā)電機空載額定電壓下1pu勵磁電流985.1A額定狀態(tài)下發(fā)電機勵磁電流Ifcmr2642A強勵電流 (2*Icmr)參考技術(shù)協(xié)議在發(fā)電機額定電壓下頂值電壓Uc參考技術(shù)協(xié)議環(huán)境溫度Tamb°C40°C并聯(lián)支路數(shù)N4每組溫升Tstk 

17、6;C7系統(tǒng)頻率f50HZ動態(tài)性能標(biāo)準(zhǔn)IEC34 Part16和IEEE標(biāo)準(zhǔn)421.2.質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)ISO9001和TicklT數(shù)字AVR柜柜體尺寸高度 2400mm寬度 650 mm深度 800 mm柜重356kg柜子防護(hù)等級IP54自動電壓調(diào)節(jié)器TMR AVR 機箱冷卻方式空氣自然循環(huán)冷卻整流柜柜體尺寸高度2400mm(不包括384mm風(fēng)扇高度)寬度1200mm深度1500mm柜重1800kg柜子防護(hù)等級IP54基本柜體IP51風(fēng)機與空氣過濾器整流器標(biāo)準(zhǔn)IEC 146整流器組數(shù)1每組并聯(lián)支路元件數(shù)量4額定電流時需要并聯(lián)支路元件數(shù)量3額定電流時的冗余量33%冷卻方式強迫空氣冷卻（AF）額定狀態(tài)下

18、的風(fēng)扇數(shù)量/每組整流器2額定電流(1 CMR)參考技術(shù)協(xié)議強勵電流參考技術(shù)協(xié)議額定電壓參考技術(shù)協(xié)議強勵電壓(2.5*CMR)參考技術(shù)協(xié)議強勵電流輸出時間20 s功率回路絕緣等級5kV rms參 數(shù)說 明整流器輔助柜柜體尺寸高度 2400mm寬度 650mm深度 800mm柜重400kg柜子防護(hù)等級IP54基本柜體IP51風(fēng)機與空氣過濾器整流器手動系統(tǒng)邏輯TMR整流器輔助機箱磁場斷路器回路柜體尺寸高度 2400mm寬度 1800mm深度 1500mm柜重量1140kg標(biāo)準(zhǔn)IEEE/ANSI C37.18模式MM74 可插拔額定電流4000A/6000A 取決于類型額定電壓1500V最大滅磁電壓3

19、400V主觸頭單極放電觸頭單極放電電阻非線性放電電阻容量3.9 MJ 峰值 1800 V電源回路絕緣等級5kV rms （有效值）起勵回路電站廠用電源AC容量8kW15分鐘內(nèi)起停次數(shù)3表1 : 容量與特性勵磁系統(tǒng)工廠試驗大綱包括以下數(shù)據(jù)：·手動控制器參數(shù)·整流器輔助柜綜合報警/報警組·整流器輔助柜設(shè)定值 ·AVR柜設(shè)定值·系列號與軟件版本 AVR柜·系列號與軟件版本 整流器柜·系列號與軟件版本 整流器輔助柜·系列號與軟件版本 磁場斷路器柜整流器、整流器輔助柜、滅磁開關(guān)柜工廠試驗大綱包括以下數(shù)據(jù)：·報警組群

20、AVR柜工廠試驗大綱包含下列資料：· 跳線和軟件設(shè)置值·AVR設(shè)定值 可調(diào)整參數(shù)（見2.8節(jié)和第2部分調(diào)試手冊）·AVR設(shè)定值 繼電器提供數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出的詳細(xì)情況（見第2部分調(diào)試手冊）。·AVR設(shè)定值 綜合報警組（見第2部分調(diào)試手冊）調(diào)試大綱位于第2部分，包含以下附加的參數(shù)·報警組群·推薦的設(shè)定值·AVR控制器推薦的設(shè)定值·串行口通訊連接的波形·繼電器的簡述與控制功能2 AVR柜說明參考勵磁控制系統(tǒng)原理圖， AVR柜原理圖和AVR柜總裝圖 自動電壓調(diào)節(jié)器（AVR）具有以下性能,以提供極好的可用性：·

21、; 三模冗余（TMR）控制通道，每一控制通道包含一套自動和手動控制器· TMR保護(hù)跳閘為獨立的或表決輸出· 雙路電源供電· 觸發(fā)脈沖至可控硅整流器的多數(shù)表決器· 可在線更換所有的電子模板TMR控制器模塊采用最新一代Texas DSP微處理器，以及輸入輸出接口電路。該模塊在極短的時間內(nèi)，直接從VTs和CTs進(jìn)行反饋量測量，執(zhí)行控制算法，并產(chǎn)生可控硅觸發(fā)脈沖等工作。該控制器包含自動及手動兩種控制算法以供選擇?？刂扑惴ㄖ貜?fù)周期通常為3.33ms，以實現(xiàn)最佳的響應(yīng)速度。精確測量發(fā)電機的電壓、有功和無功是勵磁系統(tǒng)運行良好的關(guān)鍵，尤其在不平衡負(fù)載工況，例如當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生

22、故障，尤為重要。因此，測量技術(shù)應(yīng)確保在所有可能的不平衡負(fù)載條件下，不受噪聲干擾，進(jìn)行精確測量。TMR結(jié)構(gòu)的每一通道實現(xiàn)跳閘保護(hù)功能，經(jīng)過多數(shù)表決器輸出。該技術(shù)確保電廠的可靠性。系統(tǒng)的低壓電源為雙路，一路電源由220V交流50Hz控制電源，第二路從110V直流控制電源供電。除此以外，220V交流50Hz控制電源，提供電源給維護(hù)用PC計算機、柜內(nèi)照明、防凝結(jié)加熱器。以及一個電源插座由220V/50Hz伺服電源供電。TMR自動電壓調(diào)節(jié)器與整流柜中的整流元件的接口是通過每個元件上的觸發(fā)脈沖多數(shù)表決器實現(xiàn)的。控制裝置調(diào)試和參數(shù)整定是通過一個對用戶友好的菜單、Windows系統(tǒng)軟件的維護(hù)PC計算機來完成。

23、為了保證安全和精確調(diào)整，修改參數(shù)只能逐步地增加或減小。2.1 冗余TMR 與其他冗余系統(tǒng)如主/備方式相比，有了一個重要改進(jìn)，并且避免了其他冗余方式的單點故障問題。構(gòu)成TMR系統(tǒng)的控制器，平均無故障間隔時間（MTBF）為5年，強迫退出率為20年。假設(shè)系統(tǒng)故障在4小時內(nèi)修復(fù)，而主/備方式為10年。圖3為AVR/整流器冗余結(jié)構(gòu)，也提供了非常好的可用性。TMR不僅可靠性高而且保護(hù)跳閘性能好。在大型靜態(tài)勵磁中整流器中需要一個輔助系統(tǒng)。此裝置提供了第四路備用的手動控制通道。當(dāng)TMR故障時，切換到備用的手動控制通道。圖3 AVR冗余結(jié)構(gòu)2.1.1 三模冗余原理TMR系統(tǒng)具有三個獨立通道，提高了可靠性和容錯能

24、力。與其它的冗余系統(tǒng)相比，三模冗余無須使用附加監(jiān)視器或控制線路，這種線路會承擔(dān)由于單個器件損壞而造成系統(tǒng)失敗的風(fēng)險。一個通道或傳感器產(chǎn)生故障時，表決器會不接受此錯誤。如第一個故障沒有被修復(fù)前，另一通道隨后產(chǎn)生的故障將引起系統(tǒng)跳閘。為獲得系統(tǒng)最高的可用性，快速修復(fù)故障是很重要的，在線更換模塊保證了系統(tǒng)的快速修復(fù)。系統(tǒng)輸入必須是完全獨立。然而，對少數(shù)關(guān)鍵輸入量的折衷兼顧是可以接受的。系統(tǒng)對傳感器的容錯性可以通過各通道間傳送傳感器信息，以及允許各通道在執(zhí)行控制算法前，完成對收到的信息取中間值，而得以提高容錯能力。因而，三個控制器都以同一容錯后的輸入值運行，并且控制器產(chǎn)生總是幾乎相同的輸出值。由各通道

25、產(chǎn)生的控制輸出值表決后輸出到可控硅。觸發(fā)脈沖采用三個脈沖的中間脈沖，它是通過精密邏輯形式選擇的。對數(shù)字量輸出值，通道采取3取2的多數(shù)表決方式，由繼電器和精密邏輯完成。2.1.2 冗余和系統(tǒng)輸入輸出方框圖（圖2）指明了AVR的典型輸入/輸出端。3個通道中的每一個均有如下獨立的輸入/輸出信號：* 模擬輸入 - 典型的發(fā)電機電壓、電流和勵磁電流* 模擬輸出 - 用于維護(hù)和試驗?zāi)康牡目删幊淘囼炤敵? 觸發(fā)脈沖輸出到觸發(fā)脈沖多數(shù)表決器* 數(shù)字輸入信號（高優(yōu)先權(quán)）- 例如同步觸發(fā)脈沖* 數(shù)字輸入信號（低優(yōu)先權(quán)）- 例如控制按鈕和廠用控制接點注意：通常認(rèn)為給所有數(shù)字輸入端提供3個獨立的接點，到三個通道是不實

26、際的。* 數(shù)字輸出信號-每個輸出信號均接到一個3選2多數(shù)表決模塊2.2 功能說明2.2.1標(biāo)幺值定義對所有發(fā)電機的輸出電壓或電流的定義，1pu等于發(fā)電機的額定電流或額定電壓。對勵磁電壓或電流的定義，1pu等于達(dá)到發(fā)電機的空載額定勵磁電壓和電流時的勵磁電壓或電流。（CMR）Ir 被定義為一個比例：（發(fā)電機在最大連續(xù)輸出功率CMR時，整流器輸出電流） （發(fā)電機空載額定電壓時，整流器輸出電流）無功功率1pu定義為連續(xù)額定輸出最大值（CMR）MVA。例如：1臺功率因數(shù)為0.85的發(fā)電機能達(dá)到0.85pu的額定有功和0.527pu的額定無功。強勵比被定義為最大勵磁電壓被額定勵磁電壓（CMR）去除。2.2

27、.2AVR 自動勵磁調(diào)節(jié)器2.2.2a)電壓、有功、無功及轉(zhuǎn)速的測量三通道中的每一個，通過一組相隔離電壓互感器取得發(fā)電機電壓。電壓有效值是由計算而來，采樣間隔為ms，此間隔周期與機組的轉(zhuǎn)速同步。當(dāng)各相電壓之間存在不平衡時，允許對測量進(jìn)行校正。計算的間隔為3.33ms。系統(tǒng)經(jīng)過一組相隔離電流互感器取得發(fā)電機相電流。發(fā)電機電流、有功、無功由與上面敘述的相似的一個系統(tǒng)來計算。這種方法允許對不平衡負(fù)載進(jìn)行測量。發(fā)電機轉(zhuǎn)速經(jīng)電壓互感器測量的電壓得出。 圖 4 AVR方式選擇 1. 電壓互感器故障每一個通道都采用三個發(fā)電機電壓的中間有效值。一個電壓互感器的故障不 會影響計算。單電壓互感器故障可以通過通道比

28、較來確定,并進(jìn)行故障報警。在一個電壓互感器故障報告后，系統(tǒng)顯示另兩個電壓互感器測量差別，并且 如果差別超過了限制值，系統(tǒng)切到手動模式。2. 勵磁電流故障 每一個通道都采用三個勵磁電流的中間有效值一個勵磁電流的故障不會影 響計算單個勵磁電流故障可以通過通道比較來確定，并進(jìn)行故障報警當(dāng) 一 個勵磁電流故障報告后，系統(tǒng)顯示另兩個勵磁電流測量差別，如果不在自動 控制并且差別超過了限制值，退出正常切換到整流器手動控制3. 電流互感器故障采用3組獨立的電流互感器是不實際的。3個通道共享3個電流互感器，結(jié)果，一個電流互感器故障會影響所有通道的有功和無功的測量。系統(tǒng)識別單個電流互感器故障并予以必要補償。在通常

29、環(huán)境下，在不平衡負(fù)載情況下，有功和無功測量是正確的。然而，補償一個電流互感器時, 有功和無功測量不可能正確的。當(dāng)2個或更多電流互感器出現(xiàn)故障，測量有功和無功是不可能的，并且將對控制器或用于測量的限制器（如低勵限制器）產(chǎn)生影響。2.2.2b) 方式選擇在一個系統(tǒng)內(nèi)有兩種控制方式，即自動和手動方式。自動方式是主要控制方式，在兩個或更多VT故障時自行選擇手動方式。一個控制通道故障不影響系統(tǒng)運行和控制。在第二個控制器故障時系統(tǒng)跳閘。圖4所示為兩種方式狀態(tài)和在方式中設(shè)備狀態(tài)。 AVR手動控制和勵磁電流反饋補償濾波器與整流器手動控制方式是不同的. 這兩種方式在本章中均給出,以便于比較.2.2.2.c) A

30、VR自動方式自動方式的主要功能是通過比較自動給定值和實際發(fā)電機端電壓值，來控制發(fā)電機端電壓。產(chǎn)生的誤差信號輸入到PID調(diào)節(jié)器。PID調(diào)節(jié)器的輸出能控制可控硅整流橋的觸發(fā)脈沖。圖5所示為自動控制器的簡化方框圖。AVR要求在空載到連續(xù)最大額定值MCR下，電壓調(diào)節(jié)精度為±0.5%。而PID控制器能保證電壓調(diào)節(jié)精度接近0%。PID控制器有足夠?qū)挼恼{(diào)節(jié)范圍以確保穩(wěn)定控制，因而用于各種勵磁系統(tǒng)。 Kp = （比例增益） / （CMRIr*FR） Ki = 積分增益 Kd = 微分增益 Td = 微分濾波器時間常數(shù) 圖5自動控制器方框圖2.2.2d) AVR手動方式手動方式的主要功能是通過比較手動

31、給定值和實際磁場電流，控制發(fā)電機磁場電流。產(chǎn)生的誤差信號輸入到PI調(diào)節(jié)器，PI調(diào)節(jié)器的輸出能控制可控硅整流橋的觸發(fā)脈沖。這種方式允許發(fā)電機在恒勵磁方式下運行，例如維護(hù)電刷裝置或VT故障時。圖6所示為手動控制器的方框圖。 圖6 手動控制器的方框圖？(1+sT1)/(1+sT2)1. AVR手動控制器可調(diào)整參數(shù)超前反饋補償時間常數(shù)=T1am滯后反饋補償時間常數(shù)=T2am比例增益=Kpam積分增益=Kiam.2.2e) AVR與整流器手動同步AVR & 整流器手動鎖相環(huán)(PLL):· 同步輸入信號測量和產(chǎn)生觸發(fā)脈沖的寬度(120度)和頻率(輸入信號的6倍)· 觸發(fā)脈沖相對

32、于同步信號的位置由觸發(fā)角決定· 觸發(fā)脈沖順序與每一個同步信號 +ve的過零點同步· 整流器手動控制除了整流器頻率外沒有與PLL相關(guān)的可調(diào)整參數(shù)注釋: 1.頻率測量記錄的主要作用是濾除高頻系統(tǒng)中的50HZ調(diào)制頻率,也起到過濾輸出頻率的作用.此輸出頻率是所有有效值的平均值.2. 濾波器的主要作用是降低虛假過零點的故障,例如：波形中的凹槽。同時允許很快地將原來的頻率修改到觸發(fā)脈沖的頻率.表 2 中給出AVR的參數(shù)參 數(shù)靜態(tài)系統(tǒng)默認(rèn)設(shè)置說 明PLL錯誤窗口30°允許的最大暫態(tài)誤差PLL頻率濾波器 比例系數(shù)0.2濾波器在頻率測量時的刻度系數(shù)TC=運行時間/刻度系數(shù)運行時間=

33、1/勵磁頻率PLL頻率緩沖器 容量1這是頻率測量記錄的容量。頻率測量是在高頻系統(tǒng)中使用頻率記錄中的平均值來濾除50HZ調(diào)制頻率。也就是對于500Hz系統(tǒng)記錄容量設(shè)定為10，為了頻率測量每2ms平均一次，直到2ms´10（20ms）以濾除50HZ調(diào)制。記錄容量=勵磁系統(tǒng)頻率/發(fā)電機的電壓互感器VT的頻率。表2 AVR參數(shù)2.2. 2f) 整流器手動控制器+- +1+sT1cm圖7 表示整流器手動控制器的方塊圖 Kpcm 勵磁電流觸發(fā)脈沖1+sT2cm + +1/sTicm ArcCOS手動給定點圖7 整流器手動控制方塊圖1. 整流器手動控制器參數(shù)反饋補償器暫態(tài)增益 = T1cm/T2c

34、m反饋補償器滯后時間常數(shù)= T2cm比例增益= Kpcm積分滯后= Ticm2.2.2g) AVR與整流器手動控制器之間關(guān)系A(chǔ)VR與整流器手動控制器之間切換Kpam= KpcmKiam= 1/(Kpcm*Ticm)T2am= T2cmT1am= T2cm*(整流器手動反饋補償暫態(tài)增益)T1am= T2cm*T1cm/T2cm2.2.2h) 給定值控制無論在自動或手動方式，操作員能夠增減相關(guān)的給定值，但不能超出穩(wěn)定和熱極限狀態(tài)。除了勵磁到低于手動限制曲線以外，自動和手動方式的切換為無波動切換。無波動切換是通過跟蹤控制輸出值和從機給定值實現(xiàn)的。2.2.2l) 勵磁和滅磁該系統(tǒng)對于全靜止或永磁發(fā)電機

35、系統(tǒng)的任一方式都能勵磁和滅磁。啟動勵磁系統(tǒng)能夠自動進(jìn)行，也能由操作員控制。對于永磁發(fā)電機系統(tǒng)轉(zhuǎn)速開關(guān)裝在內(nèi)部。外部系統(tǒng)啟動起勵回路，發(fā)出信號給AVR，AVR以啟動設(shè)定值為起始值。當(dāng)同步觸發(fā)脈沖到達(dá)時，自動或手動控制器將取代起勵回路的控制。起始勵磁值和起始觸發(fā)角限制能確保軟起勵控制。自動或手動給定值按斜率上升到1pu。然而如果發(fā)電機轉(zhuǎn)速低于95%，給定值跟蹤轉(zhuǎn)速直至轉(zhuǎn)速超過95%，此時給定值為1pu。操作人員能夠要求在任何時候滅磁。滅磁時發(fā)電機主油開關(guān)MCB應(yīng)當(dāng)先打開。另外，如果發(fā)電機轉(zhuǎn)速低于80%，則AVR要求滅磁。在達(dá)到80%轉(zhuǎn)速前， 過磁通檢測器會適當(dāng)降低給定值。2.2.2j) 動態(tài)限制

36、圖8所示為動態(tài)限制特性曲線。1. 自動無功限制器在自動方式時，在超前功率因數(shù)情況下，危及同步的穩(wěn)定性，勵磁系統(tǒng)的輸出增加以維持無功達(dá)到或超過自動無功限制曲線。該信號通過報警向操作員發(fā)送信號，另外禁止減磁操作。自動無功限制曲線在調(diào)試時通過五個有功點給出。2. 手動限制極限手動方式且有功和無功測量準(zhǔn)確時，禁止降低手動給定值到手動限制曲線以下。如果有功增加則手動限制曲線增加，手動給定值上升。手動方式，如有功和無功測量有誤，操作員能夠升降手動給定值。操作員負(fù)責(zé)維持足夠的穩(wěn)定系數(shù)。手動限制曲線確定了達(dá)到要求的無功所需要的磁場電流。在試運行時，通過五個有功點給出。如果手動給定值低于手動限制曲線則報警。 圖

37、8 動態(tài)限制特性曲線3. 磁場電流限制器 自動方式下，可用三個磁場電流限制器，它們是：·瞬時電流限制·預(yù)置延時電流限制·I2t超溫保護(hù)系統(tǒng),基于在線熱模擬技術(shù)ANSI C50.13 1989如果過流，則降低磁場電流極限。當(dāng)磁場電流低于一連續(xù)值時，磁場電流極限則按比例上升。4. 電壓限制器自動方式下，如果發(fā)電機電壓超過過電壓極限，勵磁系統(tǒng)的輸出減少并報警。5. 過磁通限制器電壓/頻率比例,由自動控制器計算。如果超出一個預(yù)設(shè)報警值則報警，而不管主油開關(guān)的狀態(tài)如何。如果一個預(yù)設(shè)跳閘值被超出，同時主油開關(guān)為打開位置時，則滅磁開關(guān)跳閘。在通常操作中，且主油開關(guān)為打開時，過磁

38、通報警會使當(dāng)前方式（自動或手動）的給定值降低。如果發(fā)電機轉(zhuǎn)速下降低于過磁通下降的速度，且主油開關(guān)為打開時，給定值按轉(zhuǎn)速下降。達(dá)到滅磁速度時，系統(tǒng)自動滅磁。2.2.2k) 電力系統(tǒng)穩(wěn)定器長輸電線的電容常常給電力系統(tǒng)的穩(wěn)定帶來問題。這些不穩(wěn)定會產(chǎn)生轉(zhuǎn)子角度和有功在0.2 Hz到3 Hz范圍內(nèi)振蕩。電力系統(tǒng)穩(wěn)定器從平均有功和瞬時有功計算加速有功功率，然后處理成相位振幅準(zhǔn)確的調(diào)節(jié)信號，以產(chǎn)生阻尼。圖9所示為PSS的框圖。 圖9 PSS的方框圖2.2.2l) 無功補償無功補償器用來分配并列發(fā)電機的無功或補償發(fā)電機端和遠(yuǎn)方負(fù)荷之間的線路壓降。當(dāng)無功變化時調(diào)節(jié)發(fā)電機電壓。分配無功，增益設(shè)為負(fù)，補償線路壓降，

39、增益設(shè)為正。 增益的調(diào)節(jié)范圍為-20% 到 +20%，20%表示無功變化1pu時，發(fā)電機電壓的變化。圖10所示為無功補償。 圖10 無功功率補償2.2.2m) 恒功率因數(shù)方式恒功率因數(shù)方式下，自動給定值連續(xù)調(diào)節(jié)使功率因數(shù)維持在一定范圍。該范圍定義為±MVAr，在需要時能調(diào)到零。運行時無功調(diào)節(jié)在一個范圍，則AVR能響應(yīng)電壓變化，使電網(wǎng)穩(wěn)定。控制器以預(yù)設(shè)的功率因數(shù)啟動。操作員能夠用給定值增、減調(diào)節(jié)運行點。恒功率因數(shù)方式暫時停止。恒功率因數(shù)方式設(shè)置時，當(dāng)自動方式和有功超出預(yù)定值時，恒功率因數(shù)方式自動投入。在有任何限制時禁止恒功率因數(shù)方式投入。2.2.2n) 恒無功方式在恒無功方式下，自動給

40、定值在一定范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)無功。該范圍定義為±MVAr，在需要時能調(diào)到零。運行時無功調(diào)節(jié)在一個范圍，則AVR能響應(yīng)電壓變化，使電網(wǎng)穩(wěn)定?？刂破饕灶A(yù)設(shè)的無功啟動。操作員能夠用給定值增、減調(diào)節(jié)運行點。恒無功方式暫時停止。恒無功方式設(shè)置時，當(dāng)自動方式和有功超出預(yù)定值時，恒無功方式自動投入。在有任何限制時禁止恒無功方式。圖11所示為恒功率因數(shù)方式和恒無功方式。圖 11 恒功率因數(shù)方式和恒無功方式2.2.2o) 操作接口 1. 就地顯示/控制盤就地顯示和控制通過維護(hù)PC機通過串行口與系統(tǒng)通信。維護(hù)PC機允許訪問系統(tǒng)內(nèi)的所有的預(yù)置值和變量來維護(hù)和/或故障診斷。Windows程序設(shè)置了¢菜

41、單¢來引導(dǎo)包含子系統(tǒng)的說明方框圖的信息。并且允許修改相應(yīng)的預(yù)設(shè)值。第二章運行手冊給出典型的頁面的例子。2. 預(yù)設(shè)值調(diào)整預(yù)設(shè)值，也就是增益、時間常數(shù)和極限等可以由維護(hù)計算機調(diào)整。參考第2章運行手冊詳細(xì)說明如何訪問這些參數(shù)。2.3 故障檢測本裝置包含一個故障檢測，它可以連續(xù)檢測觸發(fā)故障的五個參數(shù)。觸發(fā)之前和觸發(fā)之后每個參數(shù)的數(shù)據(jù)都被保存。它能以增益圖表、偏差圖表和放大圖表顯示。2.4 VT和CT接口系統(tǒng)提供VT和CT接口印刷電路板。印刷電路板包括控制和檢查VTs， 負(fù)載電阻，用于調(diào)節(jié)三個外部檢查CTs，調(diào)節(jié)外部磁場電流和磁場電壓變送器的負(fù)載電阻。2.5 轉(zhuǎn)子平均溫度檢測轉(zhuǎn)子電壓和電流通常

42、用于計算繞組阻值.下面的公式提供了轉(zhuǎn)子溫度的 測量方法. R2=R11+a(T2-T1) 參數(shù):R1 =在溫度T1下阻值R2 =在溫度T2下阻值a =從T2到T1的電阻溫度系數(shù) 當(dāng)發(fā)電機主開關(guān)閉合時、轉(zhuǎn)子溫度高則發(fā)出報警2.6 繼電器模塊 系統(tǒng)所有的數(shù)字輸出量都是由兩類繼電器模塊提供：·高集成繼電器表決模塊適用于跳閘或其他高集成應(yīng)用。·單繼電器表決模塊適用于報警和一般數(shù)字量輸出。兩類繼電器模塊都是由安裝在導(dǎo)軌上的端子塊與外部連接的。 AVR機箱和繼電器模塊是通過電纜連接。 如果需要，可增加一個單繼電器表決模塊。兩類模塊有邏輯檢測功能，判斷單通道故障，所有的故障信號送到AVR

43、故障報警。2.6.1 高集成繼電器表決模塊 高集成繼電器表決模塊包括三個繼電器，其接點的額定容量如表3。接點的設(shè)置如下：·三個常開接點，每個通道一個接點。用在外部表決電路中·一個常開的3中取2表決接點，用于外部 表3為 繼電器接點額定值。電阻性負(fù)載（COS=1）電感性負(fù)載（COS=0.4, L/R=7 msec)5A，250V交流2A，250V交流5A，24V直流2A，24V直流表3 高集成繼電器表決模塊接點額定值設(shè)定2.6.2 單繼電器表決模塊單繼電器表決模塊通過差別邏輯，進(jìn)行3中取2表決，其輸出有有兩個轉(zhuǎn)換接點供外部使用。表4為繼電器接點額定容量值。電阻性負(fù)載（COS=

44、1）電感性負(fù)載（COS=0.4, L/R=7 msec)5A，250V交流2A，250V交流5A，30V直流2A，30V直流 表4 單繼電器表決模塊接點額定值設(shè)定2.7 系統(tǒng)輸入和輸出注意：所有數(shù)字量輸入表示為閉合接點。所有的數(shù)字量輸出通過兩對轉(zhuǎn)換接點輸出。括號內(nèi)的信號是可選擇的。不同的字母-數(shù)字代碼代表輸入和輸出，列于表5中。類型代碼說 明AI模擬輸入AO模擬輸出DI數(shù)字輸入DO數(shù)字輸出to/from到/來自TB端子排L標(biāo)準(zhǔn)的就地盤,經(jīng)過串行接口連接V來自發(fā)電機VT電壓互感器C來自發(fā)電機CT電流互感器DD型聯(lián)接器 表5 系統(tǒng)輸入和輸出代碼表6 列出AVR系統(tǒng)模擬和數(shù)字量輸入和輸出。信 號 說

45、 明類型范 圍到./來自1通道A相電壓互感器線電壓AI110Vrms = 1puTB，V1通道B相電壓互感器線電壓AI110Vrms = 1puTB，V1通道C相電壓互感器線電壓AI110Vrms = 1puTB，V2通道A相電壓互感器線電壓AI110Vrms = 1puTB，V2通道B相電壓互感器線電壓AI110Vrms = 1puTB，V2通道C相電壓互感器線電壓AI110Vrms = 1puTB，V3通道A相電壓互感器線電壓AI110Vrms = 1puTB，V3通道B相電壓互感器線電壓AI110Vrms = 1puTB，V3通道C相電壓互感器線電壓AI110Vrms = 1puTB，V

46、A相電流AI0.25A = 1puTB，CB相電流AI0.25A = 1puTB，CC相電流AI0.25A = 1puTB，C1通道總勵磁電流AI10V = 8puTB2通道總勵磁電流AI10V = 8puTB3通道總勵磁電流AI10V = 8puTB磁場電流BAI10V = 8puTB1通道試驗輸入到綜合接點AI±10V=±0.1puTB2通道試驗輸入到綜合接點AI±10V=±0.1puTB3通道試驗輸入到綜合接點AI±10V=±0.1puTB（磁場電壓）AI10V = 8puTB（電網(wǎng)電壓）AI10V = 1.5puTB1通道同步電壓AI5V有效值,在額定時TB2通道同步電壓AI5V有效值,在額定時TB3通道同步電壓AI5V有效值,在額定時TB從輔助柜來 S/H采樣保持信號TB1通道可編程測試輸出1AO±10VTB1通道可編程測試輸出2AO±10VTB1通道可編程測試輸出3AO±10VTB1通道可編程測試輸出4A