華北電力大學電力系統(tǒng)及其自動化學科

1、WKKL2000微機勵磁調節(jié)器簡介 中國電力科學研究院王亮等中國電力科學研究院概述WKKL-2000微機勵磁磁調節(jié)器器為中國國電力科科學研究究院研制制、開發(fā)發(fā)并生產產的第二二代微機機勵磁調調節(jié)器。隨著全全國聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)的不斷斷深入，我國電電力系統(tǒng)統(tǒng)規(guī)模越越來越大大，勵磁磁系統(tǒng)對對提高電電力系統(tǒng)統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)穩(wěn)定性的的作用也也更加突突出。WKKL-2000將電科院院幾代專專家多年年電力系系統(tǒng)穩(wěn)定定器（PSS）研究的成成果進行行了產品品化，國國內首次次成功開開發(fā)了采采用改進進型PSS-2A模型的電電力系統(tǒng)統(tǒng)穩(wěn)定器器（PSS）功能，完完全解決決了采用用單一電電功率信信號的PSS-1A模型帶來來的“反反調”問問題

2、。WKKL-2000適用于從從三機勵勵磁到自自并勵等等各種方方式的勵勵磁系統(tǒng)統(tǒng)，是現(xiàn)現(xiàn)代大、中型同同步發(fā)電電機理想想的勵磁磁調節(jié)裝裝置。特別適用用于200Mw600Mw三機勵磁磁系統(tǒng)勵勵磁調節(jié)節(jié)器的改改造。一、技術特點點1.遵遵于標標準，高高于標準準全面滿足足國標和和行標及及發(fā)電公公司的安安全穩(wěn)定定性評價價要求，性能指指標全面面優(yōu)于標標準。2.采采用經經典PID+PSS控制方式式對于交流流勵磁機機勵磁系系統(tǒng)采用用轉子電電壓硬負負反饋提提高勵磁磁系統(tǒng)的的動態(tài)響響應速度度，勵磁磁系統(tǒng)性性能指標標全面滿滿足國標標和行標標要求。3.模模型清晰晰、準確確采用高精精度浮點點離散化化算法，計算誤誤差小，精度

3、高高。PID及PSS頻率特性性（包括括幅頻和和相頻特特性）計計算機仿仿真和動動態(tài)信號號分析儀儀實測結結果比較較，在010Hz范圍內相相角誤差差小于0.1，增益益誤差小小于0.5%。4.PSS-2A型電力系系統(tǒng)穩(wěn)定定器（PSS），完全解決決“反調調”問題題。改進型PSS-2A電力系統(tǒng)統(tǒng)穩(wěn)定器器模塊在在WKKL-2000微機勵磁磁調節(jié)器器應用，開創(chuàng)了了國內調調節(jié)器的的先河。5.測測量精度度高每周波24點交流采采樣，快快速傅立立葉變換換，完全全消除零零漂等對對測量精精度的影影響。14位高速A/D變換器，保證了了測量通通道的精精度和快快速性。6.強強大的網(wǎng)網(wǎng)絡功能能具有強大大的通訊訊功能，雙通道道及調

4、節(jié)節(jié)器及功功率柜之之間通過過可靠的的現(xiàn)場總總線CAN-BUS進行連接接，實現(xiàn)現(xiàn)數(shù)據(jù)共共享和協(xié)協(xié)調控制制。每個個控制通通道都提提供兩個個獨立、并進行行隔離的RS232和485接口。非非常方便便的實現(xiàn)現(xiàn)調節(jié)器器與上位位管理機機的通訊訊以及與與電廠DCS系統(tǒng)的連連接。7.方便便、友好好的人機機界面大屏幕液液晶顯示示器，樹樹型菜單單結構，方便直直觀，支支持在線線參數(shù)整整定，測測量顯示示，試驗驗控制等等操作，能顯示示試驗波波形和故故障波形形，以及及故障類類型和事事件SOE。8.方便實用用的上位位機管理理軟件ESM-V1.0為WKKL-2000微機勵磁磁調節(jié)器器專門配配套使用用的上位位機管理理軟件，支持勵

5、勵磁系統(tǒng)統(tǒng)實時數(shù)數(shù)據(jù)的的的顯示，參數(shù)整整定，故故障記錄錄，故障障波形顯顯示，定定值報告告，試驗驗報告的的自動生生成系統(tǒng)統(tǒng)及打印印輸出。9.高高度集成成化硬件件設計WKKL-2000采用超大大規(guī)模邏邏輯器件件CPLD，該器件通通過靈活活編程能能實現(xiàn)傳傳統(tǒng)的數(shù)數(shù)十個芯芯片組合合才能完完成的功功能，一一個芯片片即完成成了CPU的所有外外圍電路路。大大大提高了了系統(tǒng)的的可靠性性。10.國國際先先進的體體系結構構設計，控制器器+可控硅=勵磁調節(jié)節(jié)器WKKL-2000采用標準準的6U機箱，背背插結構構，使得得信號流流流向一一致，減減少了信信號交叉叉的影響響，提高高了系統(tǒng)統(tǒng)的抗干干擾能力力，機箱箱采用全全封

6、閉結結構，機機箱內集集成了除除可控硅硅外勵磁磁調節(jié)器器全部元元件，結結構簡潔潔、緊湊湊。主要要板件全全部采用用多層板板，表面面貼裝工工藝。11.超超強抗抗干擾能能力，100%消除軟故故障通過精心心的電路路設計，合理的的處理接接地、濾濾波、屏屏蔽等方方面的細細節(jié)，使使得裝置置的抗干干擾能力力達到嚴嚴酷等級級級以以上的標標準。12.運運行方方式靈活活多樣WKKL-2000可以工作作在雙柜柜均流工工作方式式，也可可以工作作在主備備用工作作方式。用戶可可根據(jù)具具體情況況選擇。二、主要要功能1.調節(jié)及控控制功能能1.1自動運行行方式即即發(fā)電機機恒機端端電壓PID調節(jié)1.2手動運行行方式即即發(fā)電機機恒勵磁

7、磁電流PID調節(jié)1.3自動手動動之間相相互跟蹤蹤，實現(xiàn)現(xiàn)各種方方式下無無擾動切切換1.4通通道之間間相互跟跟蹤，實實現(xiàn)通道道之間無無擾動切切換1.5發(fā)發(fā)電機恒恒定觸發(fā)發(fā)角運行行1.6無功調差差調節(jié)，可任意意設置正正、負調調差方向向，調差差系數(shù)0-15%任意調節(jié)節(jié)，級差差1%1.7完完成發(fā)發(fā)電機在在空載、負載等等工況下下的機組組穩(wěn)定運運行及無無功的平平滑調節(jié)節(jié)1.8參數(shù)的在在線修改改及記錄錄，保證證掉電數(shù)數(shù)據(jù)不遺遺失1.9可通過串串行口或或以太網(wǎng)網(wǎng)將WKKL-2000發(fā)電機勵勵磁系統(tǒng)統(tǒng)接入電電廠DCS系統(tǒng)，將將調節(jié)過過程中的的數(shù)據(jù)實實時傳送送到上位位機，并并接受上上位機的的控制命命令1.10、電

8、力系系統(tǒng)穩(wěn)定定器（PSS）附加控制制為了抑制制系統(tǒng)的的低頻振振蕩，本本調節(jié)器器具有電電力系統(tǒng)統(tǒng)穩(wěn)定器器功能，采用改改進型的的PSS-2A電力系統(tǒng)統(tǒng)穩(wěn)定器器的模型型，完全全解決了了單一采采用電功功率信號號的PSS-1A模型帶來來的反調調問題。目前這這一技術術已經在在三峽水水力發(fā)電電廠成功功投入運運行，取取得了明明顯的效效果，深深得三峽峽電廠和和國調公公司的好好評。PSS具有下列列輔助功功能：a)自動投切切；b)手動投切切；c)輸出限幅幅，限幅幅值為發(fā)發(fā)電機電電壓標么么值的5%10%；d)故障時自自動退出出運行。e)自動電壓壓調節(jié)器器有PSS輸出信號號的模擬擬量測量量口以及及PSS相加點模模擬量信

9、信號輸入入口，方方便測量量整定PSS特性。限制和保保護功能能2.1PT斷線保保護通過兩組組PT間間進行比比較，或或同一PT不同同相之間間的電壓壓比較判判斷PT斷線，勵磁PT斷線線切手動動，儀表表PT斷斷線發(fā)信信號。2.2V/Hz保保護（壓壓/頻保保護）VHz是為了了防止發(fā)發(fā)電機及及其出口口變壓器器出現(xiàn)磁磁飽和。限制和和保護的的原則是是：(a) 當VHz設設定值時時，閉鎖鎖增磁,發(fā)過V/Hz信號號，限制制增磁。(b)當當VHz(設設定值時時+0.05)，面板板 VHz故故障指示示燈亮，過V/Hz繼繼電器動動作，勵勵磁調節(jié)節(jié)器轉為為手動方方式運行行。切手手動1S后，如如果V/Hz仍仍然動作作，則本

10、本通道退退出運行行。(c)當當頻率大大于45Hz，小于47.5Hz，等比例例減小自自動運行行給定值值。(d) 當頻頻率低于于45Hz時，立即退退出運行行。2.3過過勵勵限制與與保護過勵限制制是為了了防止發(fā)發(fā)電機轉轉子勵磁磁繞組長長期過負負載而采采取的限限制勵磁磁措施，從轉子子勵磁繞繞組發(fā)熱熱考慮，當強勵勵時，其其容許的的強勵時時間t是是隨發(fā)電電機勵磁磁電流Ifd2的大小成成反比關關系。過勵限制制和保護護按照下下列原則則：(a)轉轉子電電流I fdI fd_max時時，延時時1.5秒直接接封鎖脈脈沖退出出運行行.Ifd_max為菜菜單整定定的瞬時時過勵值值；(b)If d1.1Ifdn、If d

11、1.0Ifdn時計計算反時時限等效效時間：Heat=(Ifd2- Ifdn2)*t;Heat_n= (If d_2set- Ifdn2)*t_set ;其其中：If d_set:設定定的強勵勵倍數(shù); t_set：強勵勵時間；H0：顯示在在液晶上上，便于于監(jiān)視。(c)H050%，發(fā)信信號，限限制增磁磁H080%，切手手動運行行，并且且手動運運行給定定值設為為 90%Ifd nH010%，復歸過過勵信號號2.4欠欠勵勵限制及及保護油開關合合閘并且且發(fā)電機機進相運運行，開開始進入入欠勵限限制和保保護子程程序。如如果果 bPc QD1（第I條條線），欠勵限限制，發(fā)發(fā)欠勵信信號同時時閉鎖減減磁，自自動增

12、磁磁，直到到脫離欠欠勵限制制區(qū)為止止，如果果由于某某種故障障造成發(fā)發(fā)電機無無法脫離離進相區(qū)區(qū)，則在在給定值值達到增增磁上限限增磁速速度同手手動按鈕鈕增磁速速度。如如果b PcQD2（第II條線線），切切手動。2.5觸觸發(fā)發(fā)脈沖丟丟失的檢檢測6個觸發(fā)發(fā)脈沖在在被CPU重新新回讀，進行綜綜合判斷斷，確定定失脈沖沖的相，并顯示示在液晶晶顯示器器上。失失一個脈脈沖系統(tǒng)統(tǒng)發(fā)報警警信號，失兩個個以上的的脈沖自自動進行行通道切切換。2.6通通訊故障障檢測2.7可可控硅故故障檢測測2.8電電源源檢測，監(jiān)視CPU電電源和24V操操作電源源是否正正常2.9所所有有的限制制及保護護定值以以及每一一種保護護的投退退均

13、可在在現(xiàn)場進進行整定定3.其它輔助助功能3.1故障錄波波功能WKKL-2000發(fā)電機勵勵磁調節(jié)節(jié)器記錄錄故障前前10秒故障后后10秒的測量量數(shù)據(jù)，記錄的的量包括括，發(fā)電電機電壓壓UG1，UG2，自動給定定值UGREF，手動給定定值IFREF，觸發(fā)角ARF，有功功率率P，無功功率率Q，轉子電壓壓Uf d，轉子電流流If d，發(fā)電機頻頻率F0，本柜輸出出電流ILA，它柜輸出出電流ILB?；竞w蓋了所有有模擬量量，故障障波形能能夠在控控制器自自帶的液液晶顯示示器進行行顯示，也可以以通過串串口上傳傳到筆記記本電腦腦，在EMSV1.0上進行顯顯示，處處理并打打印。故故障錄波波的啟動動方式分分為突變變量

14、啟動動和故障障啟動兩兩種方式式。3.2試驗錄波波功能WKKL-2000發(fā)電機勵勵磁調節(jié)節(jié)器能夠夠通過手手動啟動動的方式式記錄試試驗時的的波形，如10%階躍響應應，滅磁磁，甩負負荷等波波形，記記錄時間間為試驗驗啟動前前1秒，實驗驗啟動后后19秒的時間間，記錄錄的量同同故障錄錄波。顯顯示方式式同故障障錄波。3.3故障記錄錄能夠按先先進先出出的原則則記錄20次故障發(fā)發(fā)生時模模擬量采采樣值，及故障障時間（精確到到毫秒），及故故障類型型，所有有信息均均可在液液晶顯示示或上位位機上進進行顯示示。3.4事件記錄錄能夠按先先進先出出的原則則記錄20次事件發(fā)發(fā)生的類類型和動動作時間間（精確確到毫秒秒）例如如滅磁

15、開開關的分分合，通通道的投投入/退出，運運行方式式的轉換換等。3.5強強大大的通訊訊功能WKKL-2000采用標準準的MODBUS協(xié)議，可可以通過過靈活的的通訊方方式，RS232，RS485，CAN，以態(tài)網(wǎng)進進行通道道之間的的通訊以以及勵磁磁調節(jié)器器與DCS系統(tǒng)或電電廠其它它監(jiān)控系系統(tǒng)的接接口。3.6軟軟件電位位器功能能所有模擬擬量的處處理回路路均取消消電位器器，改為為能夠在在菜單上上整定的的軟件電電位器，調試工工作由此此變的更更加輕松松靈活。3.7強大試驗驗功能通過控制制器上的的鍵盤操操作，方方便的進進行調節(jié)節(jié)器的各各項試驗驗，如開開關量傳傳動試驗驗、過勵勵限制、欠勵限限制、階階躍響應應試驗

16、、PSS的有補償償試驗，PSS無補償試試驗，交交流勵磁磁機時間間常數(shù)試試驗等，并能進進行自動動錄波。3.8完善的勵勵磁系統(tǒng)統(tǒng)管理軟軟件ESMV1.0，通過此軟軟件完成成勵磁系系統(tǒng)實時時數(shù)據(jù)顯顯示，故故障記錄錄，波形形分析，試驗向向導，報報告生成成，數(shù)據(jù)據(jù)遠傳，遠程診診斷等功功能。三、技術術指標1.CPU類型：32位高高速DSP芯片2.可控硅控控制角分辨率：0.0048度/碼3.A/D轉換量分分辨率：2-14，16路路。4.控制計算算調節(jié)速速度：3.3毫毫秒5.調壓范圍圍：5%130%6.調壓精度度：0.5%7.移相范圍圍：10150度度。上下下限值可可設置8.調差：軟軟件無功功調差、正負大大小

17、任選選級差為為1%。9.工作方式式：雙柜柜均流（三機系系統(tǒng)），主備用用（自勵勵方式）10.勵磁系統(tǒng)統(tǒng)裝設電電力系統(tǒng)統(tǒng)穩(wěn)定器器（PSS），其有有效頻率率范圍為為0.1-2.5Hz。11.勵磁系統(tǒng)統(tǒng)的年強強行退出出率不大大于0.0512.開關量輸輸入輸出出:20路光電隔隔離輸入入；20路開關量量輸出，其中4路光電電隔離輸輸出，16路繼繼電器輸輸出。13.觸觸發(fā)脈脈沖：可供三相相全控整整流橋用用的六相相雙脈沖沖，脈沖沖寬度100u S,可同時觸觸發(fā)5組組以上并并聯(lián)運行行的三相相全控橋橋。14.D/A輸出：2路隔離離的D/A轉換器，每一路路D/A輸出均可可以在菜菜單具體體選擇要要輸出的的變量。15.頻

18、頻率特特性：頻率每變變化1%，發(fā)電電機端電電壓變化化不大于于額定值值的0.25%。16.整整定值值調節(jié)速速度：可編程，滿足不不大于1%每秒秒，不少少于0.3%每每秒。17.在在空載載額定電電壓情況況下，當當發(fā)電機機給定階階躍為10%時，發(fā)發(fā)電機電電壓超調調量小于于階躍量量的30%，振振蕩次數(shù)數(shù)小于2次，調調節(jié)時間間小于5秒。18.當當發(fā)電電機零起起升壓時時，機端端電壓超超調量不不超過額額定電壓壓的10%，振振蕩次數(shù)數(shù)小于2次，調調節(jié)時間間小于5秒四、滿足足的技術術要求1.勵磁系統(tǒng)統(tǒng)的基本本技術條條件符合合GB/T7409.31997大、中中型同步步發(fā)電機機勵磁系系統(tǒng)技術術要求、DL/T843-

19、2003大型型汽輪發(fā)發(fā)電機交交流勵磁磁機勵磁磁系統(tǒng)技技術條件件等標標準的要要求。2.勵磁系統(tǒng)統(tǒng)滿足發(fā)發(fā)電機在在各種運運行工況況（包括括發(fā)電、并網(wǎng)、零起升升壓以及及向110kV空載線路路充電、進相）下穩(wěn)定定、安全全運行的的要求。3.勵磁系統(tǒng)統(tǒng)保證當當發(fā)電機機勵磁電電流和電電壓為發(fā)發(fā)電機額額定負載載下勵磁磁電流和和電壓的的1.1倍時，能能長期連連續(xù)運行行。4.勵磁系統(tǒng)統(tǒng)的電壓壓響應時時間在電電壓上升升(強行勵磁磁)時不大于于0.08秒，在電電壓下降降(快速減磁磁，由最最大勵磁磁電壓減減小到零零)時不大于于0.15秒。5.在發(fā)電機機空載運運行情況況下，頻頻率值每每變化1%，自動勵勵磁調節(jié)節(jié)系統(tǒng)保保證發(fā)電電機機端端電壓變變化值不不大于額額定值的的0.25%。6.當勵磁電電流在小小于1.1倍額定勵勵磁電流流下長期期運行時時，勵磁磁繞組兩兩端電壓壓的最大大值不超超過在交交接驗收收時該繞繞組對地地耐壓試試驗電壓壓的30%，在任何何情況下下不得超超過70%。7.勵磁系統(tǒng)統(tǒng)裝設直直流側反反時