励磁unitrol5000说明书

《励磁unitrol5000说明书》由会员分享，可在线阅读，更多相关《励磁unitrol5000说明书（34页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、2000年8月 UNITROL 5000 型励磁调节器 功能说明 目录 功能说明 1 系统概述 2 机械设计 3 UNITROLR 5000型励磁调节器 31 总述 32 配置和机械设计 33 主要的控制单元 34 励磁系统内的通讯 35 人-机界面 351 手持编程器（SPA） 352 现地控制面板（LCP） 353 CMT软件包调试和维护工具 354 远程诊断 36 与电站控制系统的控制接口 361 常规控制接口（带有光电耦合输入和继电器输出） 362 与电站控制系统的串行通讯 4 电压调节、监测和保护功能 41 概述 42 电压给定和调节 43 限制功能 44 依赖于温度的场电流限制器

2、45 叠加无功功率或功率因数控制 46 电力系统稳压器 47 APSS自适应电力系统稳定器 48 手动控制 49 监测和保护功能491 控制板（COB）的软件功能 492 其它监测和保护功能 5 可控硅整流器 51 整流桥 52 1+1配置 53 N-1配置 54 整流器接口单元（CIN） 55 触发放大单元（GDI） 56 电流传感器（CUS） 57 整流器显示单元（CDP） 6 灭磁 7 起励 功能说明 前言 UNITROL 5000 是UNITROL 系列的第五代励磁调节器，用于同步发电机静止励 磁系统。 UNITROL 5000不仅包含了它的前两代励磁调节器UNITROL F和UNIT

3、ROL P的 核心技 术，同时还吸收了目前数字控制领域内最先进的研究成果和工艺，如DSP数 字信号处理技术。UNITROL 5000系统由 UNITROL F和UNITROL P平台升级而 成，增添了新的精巧的 解决方案和手段, 例如: 可控硅整流桥动态的、智能化的均流、低残压快速 起励、以及 完善的通讯功能和多种调试手段，如Windows 界面的应用程序编程（GAD开 发工程工 具）的软件包以及CMT调试和维护工具包。UNITROL P的ARCnet网络技术也 被移植到 UNITROL 5000中，用于励磁系统内各个部分的串行通讯。 1 系统概述 静态励磁系统利用可控硅整流器通过控制励磁电流

4、来调节同步发电机的端电 压无功功率根据图一所示的UNITROL 5000 励磁系统的框图，整个系统可以分成四个主要 的功能块： 励磁变压器( -T02 ) 两套相互独立的励磁调节器（-A10，-A20） 可控硅整流器单元 G31 -G33 起励单元（-R03，-V03，-Q03）和灭磁单元（-Q02，-F02，-R02） 在静态励磁系统（常称自并励或机端励磁）中，励磁电源取自发电机机端。 同步发电机的磁场电流经由励磁变压器 T02、磁场断路器 Q02和可控硅 整流器 G31G33供给。 励磁变压器将发电机端电压降低到可控硅整流器所要求的输入电压、在发电 机端电压和场绕组之间提供电绝缘、与此同时

5、起着可控硅整流器的整流阻抗 的作用。可控硅整流器 G31G33将交流电流转换成受控的直流电流If。 在起励过程开始时，充磁能量来源于发电机端残压。可控硅整流器的输入电 压达到 10V20V后，可控硅整流器和励磁调节器就可以正常工作了。随之而来的是 AVR控制的 软起励过程。UNITROL 5000 的这种新的起励机理和设计，将在第 七章中给以更详细的 说明。 并网后，励磁系统可以在AVR模式下工作，调节发电机的端电压和无功功率， 或者可以在一种叠加的模式下工作，如恒功率因数调节、恒无功调节等。此 外，它也可以接受电厂的成组调节指令。 灭磁设备的作用是将磁场回路断开并尽可能快地将磁场能量释放掉。

6、灭磁回 路主要由磁场断路器-Q02、灭磁电阻R02和晶闸管跨接器F02（以及相关的触 发元件）组成。在第 六章中还将详细介绍交流灭磁技术。 根据系统的要求，励磁调节器可以采取单通道（-A10）的结构或者双通道 （-A10和-A20）的结构。一个通道主要由一个控制板（COB）和测量单元板 （MUB）构成，形成一个独立的处理系统。每个通道含有发电机端电压调节、 磁场电流调节、励磁监测/保护功能和可编程逻辑控制的软件。在单通道结构 中，利用一个被称为扩展的门极控制器（EGC）的分离单元作为备用通道，也就是一个手动通道。 除励磁调节器外，一些接口电路如快速输入/输出（FIO）模块和功率信号接 口模块

7、（PSI）也被用来提供测量和控制信号的电隔离。此外，每个可控硅整流桥都 配备一套整流器接口电路包括整流器接口单元（CIN）、门极驱动接口单元 （GDI）和整流器显示单元（CDP）。 UNITROL 5000还具有强大的串行通讯功能。一方面，它可以通过串行通讯实 现与电 站监控系统的接口，支持Modbus, Modbus+ 和 Profibus 等协议。 另一方面， 在励磁系统内，控制和状态信号的交换是通过ARCnet网实现的。磁场断路器 跳闸回路还附加了硬件回路。 图1 2: 机械结构设计 总体 UNITROL 5000 励磁系统结构紧凑，它以ABB的模块化的低压配电系统 OJALA 为基础,

8、 它的功能单元完全模块化，并根据磁场电流的额定值和顶值参数而将其标准 化, 通过引 入智能化均流方法而方便了标准化的设计工作。整套设备由模块化的单元组 成，这些模块化的单元根据预测在库存中储备。一个典型的励磁系统包括一 个励磁调节器柜、一个交流开关柜、多个功率柜和一个灭磁柜等。见图二所 示。 智能化均流对机械设计的影响 直到最近，多个并联的可控硅整流桥间的电流分配仍然还是一个问题。没有 任何一个实际的方法是完全有效的，如交流开关位置的设计，在每个桥臂的 交流侧套上磁环或用长分布电缆等。在实践中，最好的结果是各个整流桥的 电流分配偏差小于额定励磁电流的 10%。由于采取了智能化均流措施，近乎相等

9、的电流流经各个整流桥，若额定 励磁电流较大，就可以省去一个整流桥，因为不必考虑均流不平衡的问题。 此外，交流开关柜的位置无须特别的设计处理，这是因为不必考虑整流变次级线圈到整流桥的接线对均流的影响。因此，整流桥交流侧可以采用标准化 的母排连接，简化了工艺，由于设计的标准化，材料的采购和制造变得越来 越容易、生产周期越来越短。 防护等级 面板的防护等级符合IEC529及DIN 400 50标准。通常采用的防护等级有 IP21和IP31 。对于热带气候条件，设计时还特别考虑了柜体发热、表面防护和密封板等。 柜体结构 柜体包括钢底架、框架和包覆板。在柜的长度方向有独立的钢轨，以便可以 移动柜体。柜体

10、的框架是由2毫米厚的C型电镀槽钢构成的，具有足够的强 度。框架上包覆1.5毫米厚的钢板，其作用是隔离和屏蔽（如防尘）。 表面涂漆 在装配前，柜框架和钢板的表面要经过全面的涂漆处理： 前处理包括去油脂、冲洗、电镀及高压蒸气清洗； 用烘烤磁漆涂底漆； 用RAL7032光亮漆涂面漆 涂层的总厚度达555m（底漆+第一道和第二道面漆），而最外面的面漆是光 滑的。更高一些的涂层厚度可根据要求提供。 门把手 门把手采用双销槽形式。作为可选件，可以提供带园柱形锁和双销的T型把 手。 主回路 从交流输入到磁场断路器，包括整流桥间的相互连接，一直到直流输出回路 都采用母排的形式。 导线 采用符合IEC 228等

11、级5的标准的镀锡铜导线。导线的绝缘是阻燃的，不含 PVC。 这就意味着，即使在燃烧情况下，导线绝缘也不会产生有毒气体。各个印刷 电路板之间采用扁平电缆连接。导线线径 标准导线线径如下： 控制回路： 1.0 mm2 测量回路：PT回路： 2.5 mm2CT回路： 2.5 mm2 辅助电源： 2.5 mm2 电力回路：符合相关国际标准的要求。 导线颜色 蓝色的电缆用于直流控制回路和及其衍生支路。黑色的电缆用于所有其它回 路。接地线采用用黄/绿相间的导线。 导线标号 在接口端子处提供标号。 端子 测量和电源回路采用断开式端子，最大线径为2.5mm2。控制和信号回路采用 线夹式端子，线径为2.5 mm

12、2。 部件的标识 部件的标识符合标准IEC 750和DIN 40719第二部分。 图2 3. UNITROLR 5000型励磁调节器 31 总述 UNITROL 5000型励磁调节器是基于微机控制的数字式控制系统，主要用于大 型静态 励磁系统的控制和调节。UNITROL 5000 的控制电路以UNITROL F和UNITROL P平台为 基础，增添了新的精巧的解决方案和手段, 例如: 可控硅整流桥动态的、智能化的均 流方法、残压起励、以及完善的通讯功能和多种调试手段。UNITROL 5000还 可用于供 电电源频率为162/3Hz的励磁装置和供电电源取自于频率高达500Hz的交流 励磁机的励磁

13、装置。 32 配置和机械设计 UNITROL 5000型励磁调节器的核心是一块被称作COB的控制板。所有的调节 和控制 功能以及脉冲生成等均由COB实现。此外，还有一块带数字信号处理器 （DSP）的测量单元板（MUB），用于快速处理实际的测量值。这两块板按上 下层结构安装，并装入一个金属箱中，形成一个独立的调节通道。在这样的 配置中，利用一个扩展的门极控制器（结构上是独立的EGC ）作为备用通道， 用于磁场电流调节。 另外一种配置是采用两套调节器组成一个完全冗余的系统。两个通道是完全 独立的，可 以在线维护。每个通道可以控制一个或多个并联的整流桥，输出励磁电流可 高达10000A。 采用了诸如

14、快速I/O卡和功率柜接口板（CIN）等接口装置，用于电气隔离和 信号转换。这些接口装置一般都放置在信号源相近的位置，比如功率柜接口 板（CIN）安装在功率柜内。励磁系统内的信号处理，若无需实时处理，则通 过ARCnet网执行。 基于UNITROLR5000的励磁系统配置灵活，用户有多种选择，如图3至图9所 示。图上的缩写如下： AVR 自动电压调节器 FCR 励磁电流调节器 BFCR 备用励磁电流调节器 UG 发电机端电压的测量信号 IG 发电机端电流的测量信号 IF 发电机场电流的测量信号 控制器的两种状态是“on-line”（在线）和“stand-by”（备用）。图3：D5E型 带一个整流器的单通道控制器 图3表示了一种最少配置的UNITROLR5000系统。主控制器，即控制板 （COB），提供所有调节和控制功能（包括磁场电流调节功能）。备用调节器 -即扩展的门极控制器 （EGC），跟踪主控制器并在主控制器故障时自动取代主控制器。在这种配置 中采用无冗余的一个可控硅整流桥。 图4：D5T型带全冗余双整流器的单通道控制器 在这种配置中，即所谓的双