導(dǎo)語(yǔ)：電站勵(lì)磁系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)用一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1.系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1總體設(shè)計(jì)

由于是改造，所以在總體設(shè)計(jì)時(shí)，除了應(yīng)滿足勵(lì)磁系統(tǒng)應(yīng)有的功能和規(guī)范規(guī)定的參數(shù)指標(biāo)要求外，同時(shí)必須考慮到電站現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，主要應(yīng)注意以下方面：（1）屏柜組合要符合現(xiàn)場(chǎng)的空間要求，原系統(tǒng)由兩柜拼裝，新的勵(lì)磁系統(tǒng)也只能按兩柜訂貨，即調(diào)節(jié)柜一柜，功率整流和滅磁合一柜。同時(shí)，屏柜內(nèi)設(shè)備的布置和端子排要考慮到舊控制電纜和動(dòng)力電纜的長(zhǎng)度，充分合理利用。（2）調(diào)差系數(shù)應(yīng)能多檔調(diào)整，且檔間差別要分得細(xì)一點(diǎn)。因?yàn)樗啓C(jī)組同軸有兩臺(tái)發(fā)電機(jī)，也就是有兩套勵(lì)磁系統(tǒng)，其無(wú)功分配和調(diào)差配合的調(diào)試會(huì)復(fù)雜一點(diǎn)。（3）應(yīng)考慮通訊的穩(wěn)定和可靠。本電站已實(shí)現(xiàn)“無(wú)人值班，少人值實(shí)”的微機(jī)自動(dòng)化監(jiān)控，系統(tǒng)應(yīng)能同監(jiān)控系統(tǒng)配合，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方閉環(huán)和開環(huán)調(diào)節(jié)。（4）屏柜下水輪機(jī)層有大電流的發(fā)電機(jī)出口母排經(jīng)過(guò)，要有防抗電磁干擾的措施，確保系統(tǒng)的可靠安全運(yùn)行。如柜體、插箱、板件采用就近接地，縮短接地距離；采用多重屏蔽，防止外部干擾和對(duì)外干擾等。（5）充分考慮運(yùn)行、維護(hù)的方便，降低工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和便于故障的查找。如人機(jī)界面要友好，故障錄波功能要在出現(xiàn)故障時(shí)及時(shí)觸發(fā)、容量要足夠大，故障專家診斷功能要完善，不但要給出故障的種類，也要給出原因及維護(hù)方法等。

1.2主要功能設(shè)計(jì)

（1）勵(lì)磁調(diào)節(jié)器采用PID＋PSS調(diào)節(jié)規(guī)律，PID參數(shù)要具有足夠的可調(diào)增益，通過(guò)改變可控硅整流器的觸發(fā)角度，精確快速地調(diào)節(jié)同步發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓和無(wú)功功率，保證發(fā)電機(jī)按要求升壓、并網(wǎng)、增減無(wú)功負(fù)荷及解列后逆變停機(jī)，保證發(fā)電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行于空載、發(fā)電、停機(jī)的工況。（2）通道冗余。為保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行，勵(lì)磁系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置兩套勵(lì)磁調(diào)節(jié)控制單元，一套為主，一套跟蹤熱備用。每套調(diào)節(jié)器均作為一個(gè)獨(dú)立的調(diào)節(jié)通道，可獨(dú)立承擔(dān)所有的調(diào)節(jié)任務(wù)，互不公用，互不干擾，一套故障時(shí)，自動(dòng)切換到另一套運(yùn)行，故障套調(diào)節(jié)器不會(huì)影響正常套調(diào)節(jié)器的正常工作。（3）完善的限制功能能確保機(jī)組和系統(tǒng)之間的安全穩(wěn)定運(yùn)行。如應(yīng)具備以下限制器：轉(zhuǎn)子過(guò)流過(guò)熱限制器、過(guò)勵(lì)延時(shí)限制器、欠勵(lì)瞬時(shí)限制器、V/Hz限制器、瞬時(shí)強(qiáng)勵(lì)頂值限制器、功率柜故障限制器。（4）要有零起升壓、軟起勵(lì)、自動(dòng)初值起勵(lì)升壓方式可選，以滿足機(jī)組各種運(yùn)行工況的需要。（5）勵(lì)磁系統(tǒng)要具備開機(jī)保護(hù)、空載過(guò)電壓、TV斷線防誤強(qiáng)勵(lì)的功能，以保證運(yùn)行機(jī)組的安全。（6）為了保證系統(tǒng)的安全和可靠，勵(lì)磁系統(tǒng)要具備電源電壓過(guò)低過(guò)高或消失、TV斷線、可控硅觸發(fā)脈沖號(hào)及數(shù)量、可控硅同步電壓相序及發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓相序、控制角度、軟硬件看門狗、通訊故障的自檢和自診斷功能，一旦發(fā)生故障和異常時(shí)，能進(jìn)行容錯(cuò)處理或發(fā)出警報(bào)，并切換到完好通道運(yùn)行。（7）要具有容錯(cuò)控制功能，以便對(duì)一些測(cè)量參數(shù)信息進(jìn)行分析，從而取得正確的信息來(lái)維持勵(lì)磁系統(tǒng)的正常運(yùn)行。如：機(jī)端電壓、定子電流、轉(zhuǎn)子電流、機(jī)組頻率、有功和無(wú)功功率、增減磁信號(hào)、起勵(lì)和逆變信號(hào)等的容錯(cuò)。

2系統(tǒng)配置

NES5100勵(lì)磁系統(tǒng)的原理方框圖如圖1。

2.1結(jié)構(gòu)配置

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的空間要求，整套勵(lì)磁系統(tǒng)采用兩柜拼裝而成。一柜為勵(lì)磁調(diào)節(jié)器柜，一柜為功率整流和滅磁柜。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器柜采取分層布置，從上而下配置表計(jì)層、A套調(diào)節(jié)器層、工控機(jī)層、以太網(wǎng)交換機(jī)層、鍵盤抽屜層、B套調(diào)節(jié)器層、控制按鈕與旋鈕開關(guān)層。功率整流和滅磁柜從上而下包括可控硅整流裝置、滅磁裝置及滅磁開關(guān)、陽(yáng)極開關(guān)等。

2.2硬件配置

主要硬件包括以下部分：（1）系統(tǒng)電源板。該板為雙路供電，AC220V、DC220V輸入，+12V、-12V、兩路+5V、兩路24V輸出。（2）脈沖電源板。該板為雙路供電，AC220V、DC220V輸入，24V輸出,作為脈沖電源。（3）模擬量板。該板的主要功能是對(duì)機(jī)端電壓、系統(tǒng)電壓、同步電壓、定子電流、轉(zhuǎn)子電流等信號(hào)進(jìn)行調(diào)理，將高壓（100V）、大電流（5A）信號(hào)進(jìn)行隔離并轉(zhuǎn)換為±10V電壓信號(hào)，然后傳輸?shù)街鰿PU板，該板還包括D/A輸出部分，有4路12位的D/A輸出。（4）同步電壓板。該板的主要功能是將整流柜送來(lái)的100V同步電壓信號(hào)進(jìn)行變換，然后傳輸?shù)街鰿PU板，在本板上，要根據(jù)同步頻率的不同，選擇不同的跳線和不同的阻容吸收元件參數(shù)。（5）開關(guān)量板。包括開關(guān)量板和擴(kuò)展開關(guān)量板。擴(kuò)展開關(guān)量板和開關(guān)量板的硬件功能相同。共有20路開關(guān)量輸入通道，通過(guò)光耦隔離輸入；16路開關(guān)量輸出，經(jīng)過(guò)光耦隔離后通過(guò)繼電器節(jié)點(diǎn)輸出。每一個(gè)開關(guān)量的狀態(tài)可以通過(guò)面板上的指示燈進(jìn)行顯示。（6）脈沖放大板。該板的主要功能是將CPU板上形成的小脈沖通過(guò)光電隔離及電平轉(zhuǎn)換送至6片CMOS管放大，然后輸出。脈沖切換繼電器主要控制脈沖是否輸出。該板的另一功能是將發(fā)出的脈沖進(jìn)行取樣，并回讀至CPU板，以檢查脈沖是否丟失。脈沖放大板還包括電源檢測(cè)和故障開出功能，電源檢測(cè)用于對(duì)系統(tǒng)的+5V、±12V、24V電源進(jìn)行檢測(cè)，若檢測(cè)到本套電源掉電或故障，則立即發(fā)出故障信號(hào)并進(jìn)行雙機(jī)切換，以保證系統(tǒng)的可靠性。（7）CPU板。CPU板是核心控制板，主要功能有：將模擬量板送來(lái)的模擬信號(hào)進(jìn)行A/D采樣、根據(jù)A/D采樣的結(jié)果及開入信號(hào)邏輯判斷進(jìn)行控制計(jì)算，產(chǎn)生控制脈沖、根據(jù)邏輯判斷程序?qū)崿F(xiàn)開關(guān)量信號(hào)輸出、測(cè)頻及脈沖回讀檢測(cè)、雙套切換邏輯的實(shí)現(xiàn)、通訊功能。示意圖如圖2。

2.3軟件配置

系統(tǒng)軟件包括三個(gè)方面：嵌入式操作系統(tǒng)、人機(jī)交互程序以及勵(lì)磁應(yīng)用程序。嵌入式操作系統(tǒng)部分包括操作系統(tǒng)本體，硬件底層驅(qū)動(dòng)軟件、系統(tǒng)任務(wù)配置、系統(tǒng)中斷配置等。底層驅(qū)動(dòng)包括Flash驅(qū)動(dòng)、以太網(wǎng)驅(qū)動(dòng)等。人機(jī)交互程序位于通信報(bào)文處理任務(wù)中。該任務(wù)和網(wǎng)絡(luò)通信任務(wù)、RS232/RS485通信任務(wù)一同構(gòu)成了整個(gè)人機(jī)交互的下位機(jī)系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)通信任務(wù)、RS232/RS485通信任務(wù)接收到上位機(jī)發(fā)出的指令后，將指令發(fā)送到一共同的消息隊(duì)列中，通信報(bào)文處理任務(wù)從消息隊(duì)列中逐條取出并處理。勵(lì)磁應(yīng)用程序包括兩個(gè)方面：主流程和控制調(diào)節(jié)程序。主流程放置于主任務(wù)中，完成勵(lì)磁應(yīng)用程序的初始化以及機(jī)組狀態(tài)的判斷等功能?？刂普{(diào)節(jié)程序放置于3.3ms中斷中，控制周期為3.3ms，完成所有的勵(lì)磁控制調(diào)節(jié)功能，確保了控制調(diào)節(jié)的快速和精度。結(jié)構(gòu)方框圖如圖3。

3日常使用維護(hù)重點(diǎn)

（1）裝置安裝后首次通電投運(yùn)前，要根據(jù)圖紙要求檢查接線正確，要查各構(gòu)件是否有松動(dòng)現(xiàn)象；導(dǎo)線，銅排等連接處是否緊固、接觸是否良好；要模擬各信號(hào)的動(dòng)作情況；要經(jīng)靜態(tài)試驗(yàn)正常后，方可投運(yùn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)試，然后再投入運(yùn)行。（2）每次機(jī)組大修或系統(tǒng)停運(yùn)時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，要查各構(gòu)件是否有松動(dòng)現(xiàn)象；導(dǎo)線，銅排等連接處是否緊固、接觸是否良好；要模擬各信號(hào)的動(dòng)作情況。同時(shí)要進(jìn)行除塵、清潔。（3）定期清潔。應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)空氣的清潔程度定期對(duì)勵(lì)磁裝置進(jìn)行除塵、清潔。清潔時(shí)應(yīng)切斷所有電源，用壓縮空氣機(jī)、真空吸塵器或小毛刷等器具對(duì)裝置外表及內(nèi)部器件、導(dǎo)線連接處等易積灰垢的地方，小心仔細(xì)進(jìn)行清掃。對(duì)裝置內(nèi)部器件包括印制線路的清掃，請(qǐng)勿使用任何清潔劑，也不宜使用潮濕的抹布。（4）定期檢測(cè)設(shè)備。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況和運(yùn)行工況，應(yīng)按表1要求進(jìn)行定期設(shè)備檢查。

4結(jié)語(yǔ)

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員和廠家的緊密配合，改造后的勵(lì)磁系統(tǒng)經(jīng)試驗(yàn)后，各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，符合技術(shù)規(guī)范。如：可控硅控制角α分辨率最高可達(dá)40MHz；控制計(jì)算調(diào)節(jié)周期為3.3ms、調(diào)壓精度小于0.1%、由軟件設(shè)置無(wú)功調(diào)差率，正負(fù)及大小任選，級(jí)差為±0.1%、發(fā)電機(jī)頻率每變化1％，發(fā)電機(jī)端電壓變化不大于額定值的±0.1%、電壓響應(yīng)時(shí)間上升小于0.08s，下降小于0.15s。同時(shí)，經(jīng)過(guò)一年多的運(yùn)行，證明了系統(tǒng)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)精度高、安全可靠，各種維護(hù)、操作更加簡(jiǎn)單友好，為整個(gè)電站安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了強(qiáng)有力的保證。

本文作者：林思攀工作單位：福建省泉州市龍門灘引水工程管理處