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1、 GDER-2032发电机励磁装置 技术说明书 杭州杭发发电设备有限公司目 录一、概述2二、使用环境3三、装置主要特点3四、主要功能及技术指标3五、指标参数4六、励磁调节器原理4七、功率单元12八、键盘、显示及操作13九 开环试验24十、运行操作25十一、常见故障和处理26十二、包装、交货、搬运、储存和安全规范28十三、铭牌28十四、备品备件29十五、售后服务的联系方式29附录一、GDER-2032励磁调节器通讯协议30 一、概述同步发电机的励磁装置一般是由励磁调节器、起励单元、功率单元以及灭磁单元等几部分构成。励磁调节器的作用就是根据发电机运行状态自动调节功率单元输出的励磁电流，以满足发电机
2、运行的要求。GDER-2032发电机励磁调节器采用美国TI公司最新的高速32位DSP作为核心，配以大规模的可编程逻辑器件CPLD作为辅助元件，将控制系统基本缩小为一个片上系统，大大提高了系统的可靠性，并具有完善的调节、控制及限制保护功能，计算速度快、抗电磁干扰能力强。GDER-2032系列励磁装置正是采用这种先进GDER-2032 微机励磁调节器作为控制核心，它适用于从几千千瓦到几十万千瓦不同类型的同步发电机的励磁系统。图1-1所示的是发电机自并励系统图，图上所示是双微机励磁装置，如果是单微机则只有一个GDER-2032调节器。主回路：三相全控桥。励磁电源：经整流变压器取自机端。灭磁方式：正常
3、停机时逆变灭磁；事故情况下采用灭磁开关加线性电阻灭磁。起励方式：残压加它励起励，它励电源是由直流合闸电源供给。图1-1所示是双微机励磁装置，如果是单微机则只有一个GDER-2032调节器。图1-1 发电机自并励系统图 下图是GDER-2032系列励磁装置的型号说明，订货时请详细说明型号，如无特别说明，励磁装置供货时只包括一个励磁变压器，不含励磁用的PT和CT。S-表示单微机D-表示双微机1-适用于8MW以下发电机2-适用于915MW发电机3-适用于15MW以上发电机指其它 GDER-2032-A二、使用环境2.1 海拔高度不超过3000米。2.2 环境温度：最高温度为+40；最低温度为-10。
4、2.3 最湿月的月平均最高相对湿度为90%，同时该月的月平均最低温度不高于25。2.4 在无爆炸危险及空气清洁的环镜中，及周围空气无足以腐蚀金属和破坏绝缘的气体及导电尘埃，以及在无较大振动及颠簸的地方。2.5无强电磁干扰的场所。2.6 特殊要求由用户与厂方协商确定。2.7 励磁系统对电源的要求2.7.1 交流电源(220V /2A),其电压偏差为额定值的15%,频率偏差为-3Hz+2Hz。2.7.2 直流操作电源(DC220V/2A或DC 110V/4A)，偏差为-15%+10%,容量小于500W。2.7.3 直流合闸电源(DC220V/5A 或DC 110V/10A)，偏差为-15%+10%
5、,合闸母线电源容量小于2.5千瓦。2.7.4 电压互感器二次侧电压 0.1 kV。 (三相) 2.7.5 电流互感器二次侧电流5A。(三相)三、装置主要特点3.1 模型清晰、准确：离散化过程中误差小，精度高。3.2 强大的网络功能：各通道之间通过可靠的现场总线CAN-BUS进行连接，实现数据共享和协调控制。控制通道提供USB和485接口，非常方便的实现调节器与上位管理机的通讯以及与电厂DCS系统的连接。3.3 方便、友好的人机界面。3.4 高度集成化的硬件设计：采用超大规模逻辑器件CPLD，提高了系统的整体可靠性。3.5 独特的抗干扰设计，合理地处理了接地、滤波、屏蔽等方面的细节，使得装置的抗
6、干扰能力达到严酷等级四级以上的IEC标准。四、主要功能及技术指标4.1 调节及控制功能4.1.1 自动运行方式即发电机恒机端电压PID调节4.1.2 手动运行方式即发电机恒励磁电流PID调节4.1.3 自动/手动之间相互跟踪，实现各种方式下无扰动切换。4.1.4 发电机恒定触发角运行4.1.5 无功调差调节，可任意设置正、负调差方向，调差系数0-15%任意调节，级差0.1%。4.1.6 静止励磁系统的起励控制4.1.7 完成发电机在空载、负载等工况下机组的稳定运行及无功的平滑调节。4.1.8 参数的在线修改及记录，保证掉电数据不遗失。4.1.9 可通过串行口或以太网将GDER-2032系列励磁
7、装置发电机励磁系统接入电厂DCS系统，将调节过程中的数据实时传送到上位机，并接受上位机的控制命令。4.1.10 电力系统稳定器（PSS）附加控制4.1.11 发电机恒功率因数运行4.1.12 发电机恒无功运行4.2 限制和保护功能4.2.1 PT断线保护4.2.2 V/Hz保护4.2.3 过励限制与保护4.2.4 欠励限制及保护4.2.5 空载过电压保护4.2.6 触发脉冲丢失检测4.2.7 通讯故障检测4.2.8 电源检测，监视CPU电源和24V操作电源是否正常。4.2.9 所有的限制功能和保护定值以及每一种保护的投退均可在现场进行整定。4.3 其它辅助功能：故障录波、试验录波、故障记录、事
8、件记录、通讯功能、软件电位器功能、试验功能。五、指标参数GDER-2032系列发电机励磁装置具体指标参数如下：5.1 控制计算调节速度：3.3 毫秒。5.2 调压范围：5%130%。5.3 调压精度：0.5%。5.4 移相范围：0150 度，上下限值可程序设置。5.5 调差：软件无功调差、正负大小任选级差为1%。5.6 频率特性：频率每变化1%，发电机端电压变化不大小额定值的0.25%。5.7 增减速度：可编程，满足不大于1%每秒，不少于0.3%每秒。5.8 在空载额定电压情况下，当发电机给定阶跃量为10%时，发电机电压超调量小于阶跃量的30%，振荡次数小于2次，调节时间小于5秒。5.9 当发
9、电机零起升压时，机端电压超调量不超过额定电压的10%，振荡次数小于2次，调节时间小于5秒。5.10 励磁系统的年强行退出比不大于0.05。5.11 励磁系统抗国标严酷等级为4级电磁干扰试验标准，在受到上述级别的干扰时不发生误调、失调、误动、拒动等情况。5.12 噪音值不高于70dB。六、励磁调节器原理6.1 基本原理发电机微机励磁调节器的主要作用是维持发电机的电压稳定，同时可以通过微机励磁调节器的作用，使得并联运行的机组进行无功功率的合理分配；对于电力系统的暂态稳定和动态稳定的提高，励磁调节器的作用同样非常重要。调节器的输入电气信号有发电机量测PT电压、仪表PT电压及从发电机电流互感器传来的三
10、相定子电流信号。直流信号有发电机转子电流、调节器输出电流和反映装置电源电压的信号。各路信号经各自的信号处理及变换电路对信号滤波、隔离放大，变换成适合于 A/D采样的信号。这些信号送入A/D变换器，由程序控制依次进行模数转换成数字量，存放在存贮器中，供调节器使用。利用以上采集到的数据，通过软件计算可以得到发电机的运行工况、励磁系统参数、调节器输出参数等全部信息，如交流量采用24点快速傅立叶变换（FFT）计算出发电机三相电压有效值、三相电流有效值、有功功率P、无功功率Q等。主控或就地对调节器工作方式的选择，增、减励磁操作，灭磁开关等状态量作为开关量输入信号以及故障告警等开关量输出信号是经过光电隔离
11、与CPU接口的。同时反映调节器的状态的运行指示信号，故障指示信号，以开关量输出的方式，经过光耦和继电器隔离后进入电厂的声光报警系统。同时，调节器提供通讯接口，可以和发电厂的DCS（ECS）系统进行通讯。GDER-2032 发电机励磁调节器共有16路开关量输入，10路开关量输出通道，开关量输入输出的通道数量可以根据用户需要进一步进行扩充。调节器柜的功率输出部件为三相全控晶闸管整流桥。为了保证其输出直流电压连续可调及逆变运行，要求控制角 在10170度之间变化。在上下限的范围内，用户可以根据具体需要，在菜单中进行最大触发角和最小触发角的设置。调节器中由脉冲同步电路来保证各晶闸管的依次导通，用大规模
12、逻辑器件直接将数字控制量转换成相应控制角的触发脉冲信号，移相方式采用余弦移相。300Hz的中断控制程序可计算发电机电压与参考电压之差，并进行PID运算后综合附加调差信号得到一个控制量去改变晶闸管的导通角，这就是励磁调节器的主调节环。PID参数的正确选择，将直接影响调节器的静态和动态特性。调节器中的保护功能模块如失脉冲检测、低励磁限制、过励限制、V/Hz限制、PT断线保护等都是用后台软件控制来实现的。如果励磁调节器的安装地点环境恶劣，电磁干扰严重，那么对于微机型励磁调节器来说抗干扰能力就十分重要。本调节器具有独特的抗干扰措施，如调节器控制板核心部件采用双层屏蔽，每个输入、输出电路均采用光电或电磁
13、隔离电路，电源用开关电源隔离等措施，另外还特设硬件、软件自复归电路。当程序突然遭受大干扰的作用而跑飞或进入死循环时，该电路将自动复归使程序重新从头开始执行，恢复正常工作状态。调节器柜的前面板设有操作显示界面供人机对话使用。人机界面采用液晶显示，汉化菜单，所有计算机采集到的模拟量值均以有名值显示在液晶显示器上，便于运行人员的监视。另外开关量输入的实时状态显示，开关量强制输出，控制和保护参数设定，故障录波数据的提取和波形显示等功能均可在此人机对话窗口上实现。调节器的工作电源也是独立的，采用开关电源。输出电压有四种：+5V、12V电源供主机板、运算放大器用；24V1供脉冲回路，24V2供继电器及操作
14、回路用。电源采用两路供电：一路来自蓄电池，另一路来自阳极电压整流。两路电源通过逆止二极管并联运行，任何一路失电，调节器仍能正常工作。6.2 调节器结构GDER-2032 发电机励磁调节器控制器是一个高度集成化的控制器，包含了从开关电源到脉冲放大等几乎所有的功能插件。在调节器的面板上布置了240*128大屏幕液晶显示器、键盘控制器以及运行指示灯，在面板右下方为USB接口。样子如下图6-1所示： 如图 6-1所示主控单元的面板的左上角为调节器的型号标识，左下角为公司名称；中部为大屏幕液晶显示器和操作键盘，具体内容见本章节第八部分 键盘、显示及操作；在面板的右侧为运行指示区，从上到下依次为：自动运行
15、、手动运行、PSS运行、恒无功、恒功率因数通道故障，以上六个指示灯除了“通道故障”指示灯为红色以外，其余的指示灯正常状态均为绿灯显示。通道故障指示灯在所有的保护和限制动作时均会动作，具体的动作类型在液晶显示的最上面一行进行显示，如果有几个保护同时动作时，此处只显示最后动作的故障类型，更加详细的动作类型、动作时间以及动作值可以在【菜单故障追忆】中进行查询。图 6-1 GDER-2032 微机励磁调节器前面板图图 6-2 GDER-2032 微机励磁调节器后面板图从图6-2看出，控制器的插件板从机箱的后部插入，从左至右一共7块独立的插件板组成，另有三块可扩展的备用板。机箱内的插件板需要严格按顺序插入对应的导轨内，插错顺序，
