励磁控制柜说明书.doc

DVR-2100A微机励磁控制柜使用维护说明书 0NQ.140.531 0NQ.140.531DVR-2100A微机励磁控制柜使用维护说明书南京汽轮电机(集团)有限责任公司南京汽轮电力控制有限公司编制丛钱尤 2010.11校对冯建生 2010.11审核鲁道直 2010.11标准审 定批 准目 录第一章概述及适用范围31.1概述41.2适用范围41.3运行环境4第二章主要功能及技术指标52.1主要功能52.2主要技术指标6第三章主要配置93.1微机励磁控制柜电气配置93.2结构配置10第四章基本原理134.1概述134.2工作原理144.3软件说明16第五章显示及操作说明225.1键盘操作介绍225.2主画面显示225.3主菜单显示235.4就地操作开关说明335.5主控操作开关说明345.6操作说明345.7日常维护36第一章 概述及适用范围1.1 概述DVR-2100A微机励磁控制柜是在引进的英国BRUSH公司的MAVR自动电压调节器技术基础上开发的适合三机同轴无刷励磁系统的微机励磁调节器。它继承了第一代DVR-2000A系列数字励磁调节器的全部调节、控制及限制保护功能，并结合了千余台套的现场运行经验开发研制的升级换代产品。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。同时外挂的平板机和大屏幕液晶显示器将人机交互提高到了一个更新的高度，给用户的使用提供了极大的方便。DVR-2100A微机励磁调节器具有以下特点：1. 模型清晰、准确调节器所采用的计算模型均经过计算机仿真和动态信号分析仪实测证明该模型在离散化过程中误差小，精度高。2. 测量精度高采用每周波24点交流采样，快速傅立叶变换，完全消除了零漂等对测量精度的影响，同时采用高速14位A/D变换器，保证了测量通道的精度和快速性。3. 强大的网络功能具有强大的通讯功能，双通道的调节器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。每个调节器都提供两个独立、并进行隔离的RS232和RS485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。4. 高度集成化的硬件设计采用超大规模逻辑器件，该器件通过灵活编程能实现传统的数十个芯片组合才能完成的功能，一个芯片即完成了CPU的所有外围电路。硬件的简单大大的减少了装置的故障点，提高了系统的整体可靠性。5. 美观实用的机箱设计和先进、规范的生产工艺调节器采用标准的4U机箱，背插结构，使得信号流流向一致，减少了信号交叉的影响，提高了系统的抗干扰能力，机箱采用全封闭结构，机箱内集成了调节器需要的所有板件，自成系统。主要板件全部采用多层电路板，表面贴装工艺。1.2 适用范围DVR-2100A微机励磁控制柜适用于60MW及以上三机无刷励磁系统，其中励磁电源是单相永磁机，频率为400Hz。1.3 运行环境1、海拔高度不超过2000米。2、环境温度-1040。3、相对湿度不大于90%。4、没有火灾及爆炸危险的场所。5、无导电尘埃及化学腐蚀气体的场所。6、无强的电磁干扰的场所。第二章 主要功能及技术指标2.1 主要功能 DVR-2100A微机励磁控制柜的基本任务是维持发电机的机端电压恒定、通过合理的调差设置保证并列运行的机组间无功功率的合理分配，以快速的励磁响应提高电力系统的暂态稳定和静态稳定。除了以上基本的控制调节功能外，调节器还具有故障录波、事件记录、系统自检、智能调试等辅助功能。2.1.1调节及控制功能1、 自动运行方式即发电机恒机端电压PID调节；2、 手动运行方式即发电机恒励磁电流PID调节；3、 发电机恒功率因数运行；4、 发电机恒无功运行；5、 自动、手动之间相互跟踪，实现各种方式下无扰动切换；6、 通道之间相互跟踪，实现通道之间无扰动切换；7、 发电机恒定控制角运行；8、 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%；9、 完成发电机在空载、负载等工况下的机组稳定运行及无功的平滑调节；10、 电力系统稳定器（PSS）附加控制；11、 参数的在线修改及记录，保证掉电数据不遗失；12、 可通过串行口将励磁控制柜接入电厂DCS系统，将调节过程中的数据实时传送到上位机；2.1.2限制和保护功能1、 PT断线保护2、 V/Hz保护（伏赫比保护）3、 过励限制与保护4、 欠励限制及保护5、 空载过电压保护6、 触发脉冲丢失的检测7、 通讯故障检测8、 可控硅故障检测9、 电源检测10、 旋转二极管故障检测及报警2.1.3辅助功能1、故障录波功能。调节器记录故障前10秒故障后10秒的测量数据。记录的量包括，发电机电压UG1，UG2，自动给定值UGREF，手动给定值IFREF，晶闸管控制角ARF，有功功率P，无功功率Q，转子电压Ufd，励磁电流 Ifd，发电机频率F0。基本涵盖了所有模拟量，故障波形能够在调节器自带的液晶显示器进行显示。故障录波的启动方式分为突变量启动和故障启动两种方式。2、试验录波功能。调节器能够通过手动启动的方式记录试验时的波形，如10%阶跃响应，自动升压，手动升压，零起升压，空载，短路，灭磁，手自动切换，通道切换，频率特性，强励，欠励，无功调差，甩负荷等，记录时间为试验启动前1秒，试验启动后19秒的时间，记录的量同故障录波。显示方式同故障录波。3、故障记录功能。能够按先进先出的原则记录20次故障动作值，及故障时间（精确到毫秒），及故障类型，所有信息均可在液晶显示或上位机上进行显示。4、事件记录功能。能够按先进先出的原则记录20次事件发生的类型和动作时间（精确到毫秒）例如灭磁开关的分合，通道的投入/退出，运行方式切换，手自动的切换。5、强大的通讯功能。采用标准的MODBUS协议，可以通过灵活的通讯方式，RS232，RS485，CAN，进行通道之间的通讯以及调节器与DCS系统或电厂其它监控系统的接口。6、软件电位器功能。所有模拟量的处理回路均取消电位器，改为能够在菜单上整定的软件电位器，调试工作由此变的更加轻松灵活。7、强大试验功能。通过调节器上的键盘操作，方便的进行各项试验，如开关量传动试验、过励限制、欠励限制、阶跃响应试验、PSS的有补偿试验，PSS无补偿试验，空载试验、短路试验、自动升压试验，灭磁试验等，并能进行自动录波。2.2 主要技术指标2.2.1模数转换器输入参数A/D 采样通道： 16 路模拟量输入一览：机端电压PT1： 副边额定值 105V(100120V 可调)机端电压PT2： 副边额定值 105V(100120V 可调)定子电流CT1： 副边额定值 5.0A(或1.0A)定子电流CT2： 副边额定值 5.0A(或1.0A)励磁电流： 柜内LEM测量2.2.2 开关量输入输出容量16路光电隔离输入；10路开关量输出，其中2路光电隔离输出，8路继电器输出，可扩充到18路。触发脉冲：可供单相全控整流桥用的双脉冲，脉冲宽度100us，脉冲电源24V。2.2.3 网络接口串口1：RS-232 （隔离）串口2：RS-485 （隔离）CAN总线：CANH,CANL（隔离）通讯协议：标准Modbus协议2.2.4 电源参数 励磁电源：AC.190310V、020A 单相400Hz工作交流电源：AC.190310V、单相400Hz工作直流电源：DC.110220V20%，2A2.2.5 指标参数DVR-2100A微机励磁控制柜全面符合或优于GB/T 7409.3-1997 大、中型同步发电机励磁系统技术要求。具体指标参数如下：（1） CPU类型：32位高速DSP芯片（2） CPU速度：最高150MHz（3） 可控硅控制角分辨率：0.0048度/码（4） A/D 转换量分辨率：2-14，16 路。（5） 控制计算调节速度：3.3 ms（6） 调压范围：10%130%（7） 调压精度：50%，发信号，限制增磁H080%，切手动运行，并且手动运行给定值设为90%IfdnH010%，复归过励信号图44 最大励磁电流反时限保护 V/Hz 限制和保护发电机空载时，V/Hz是为了防止发电机及其出口变压器出现磁饱和。限制和保护的原则是：(a) 当 V/Hz设定值时，闭锁增磁,发过 V/Hz信号，限制增磁。(b) 当 V/Hz(设定值时+0.05)，面板V/Hz故障指示灯亮，过V/Hz继电器动作，调节器转为手动方式运行。(c ) 当频率大于45Hz，小于47.5Hz，在自动励磁时，等比例减小自动运行电压给定值。(d) 当频率低于45Hz时，通道退出运行并跳KKA、KKB开关。 系统自检保护 系统自检功能含存储器校验、电源检测、通讯故障等、当有故障发生时，发通道报警信号，同时本通道退出运行。对于主备用系统，备用通道自投。8. 故障录波记录故障前10秒，故障后10秒所有采集到的模拟量数据，故障录波分为故障启动和突变量启动两种方式。DVR-2100A调节器按先进先出的原则记录5组录波数据，波形能显示在液晶屏幕上，也可以上传到上位机进行分析打印。9. 试验录波能够记录试验前1秒，后19秒的通道的录波数据，记录通道为12个，波形能显示在液晶屏幕上，也可以上传到上位机进行分析打印。在菜单上能设定阶跃响试验的阶跃量和阶跃时间。10. 事件记忆SOE按照时间的先后记录20组事件发生的时间（精确到毫秒），包括：运行操作信号如通道投入、退出；开关量输入信号，如：灭磁开关的合、分闸； 11. 故障追忆按照时间先后记录20 组故障发生的时刻（精确到毫秒），故障动作值。12. 试验功能通过此功能可以设置信号相加点的位置，PSS有补偿试验使能，PSS无补偿试验使能，可以设定调节器按恒定控制角输出，输出控制角大小在设定的最小控制角到设定的最大控制角范围内任意可调。通过这种操作可以测定交流励磁机的时间常数。13. 跟踪切换手动运行方式时，自动通道实时跟踪发电机电压；自动运行时，手动通道延时30秒跟踪输出电流。两种运行方式之间能进行无扰动切换。双通道之间通过CAN总线高速通讯将双方的运行数据进行交换，完成备用通道对运行通道的跟踪，同时，调节器根据励磁电流计算出对应的控制角，这两种跟踪方式的跟踪结果实时进行比较，以防止由于通讯过程中可能发生的误码，导致错误跟踪，进一步保证了系统的可靠性。在通道进行人为切换试验前，应该先检查备用通道的工作状态应该在跟踪状态，跟踪通道的显示的触发角和运行通道的触发角基本相等，自动电压给定值UGR基本相等，IFR也基本相等。14. 运行方式的选择励磁控制柜具有以下四种运行方式选择，并且四种运行方式可以进行无扰动切换，其中后两种调节方式是叠加在第一种调节方式上的辅助功能。 恒机端电压调节 恒励磁电流调节 恒功率因数调节 恒无功功率调节第五章 显示及操作说明调节器采用240128的大屏幕液晶显示器进行显示，此显示器可以显示3016=480个字符，此显示器采用T6963C作为控制芯片，可以进行图形和文本的两种显示模式。液晶显示器内带驱动负电源，外配背光和芯片电源控制回路。液晶显示器主要完成人机交互界面的功能。主要完成测量显示，参数整定，故障显示，事件追忆显示。和键盘结合使用，完成以上功能。5.1 键盘操作介绍： “、”（上，下，左，右）键的作用是用于移动光标或选中菜单，在修改参数时用上键使数字增一，下键使数字减一，“OK”键用于确认所选中菜单进入下一级菜单及修改参数时用于确认参数的修改。“Q”键用于退出子菜单返回上一级菜单，在修改参数时用于取消对参数的修改。“RST”键用于信号复归。5.2 主画面显示: 调节器开机后进入主画面显示。主画面进行系统运行状态及主要测量数据的显示。此屏显示从上到下共分为四个区域。第一区域：故障显示区。位于最顶端一行，最上面一行在调节器正常运行时显示微机励磁调节器，出现故障时显示相应的故障，例如：+A相脉冲故障，按下“RST”键后重新显示微机励磁调节器标识。第二区域：数据显示区。对应显示量：UG1: 机端三相线电压平均值IG1: 定子三相电流平均值UFD: 励磁电压,对于无刷励磁系统此处显示数据为无效值。 IFD: 励磁电流, 对于无刷励磁系统显示的励磁控制柜输出电流UGR: 自动（恒机端电压调节）PID的给定参考电压IFR: 手动（恒励磁电流或恒输出电流调节）PID的给定参考电流P:有功功率 Q:无功功率ARF:晶闸管控制角 COS:功率因数F0:系统频率 ILD：对于无刷励磁系统此处显示数据为无效值微机励磁调节器-UG1: 13.80 kV IG1: 6.64 kAUFD: 0 V IFD: 7.3 AUGR: 13.81 kV IFR: 7.5 AP : 135 MW Q : 83.366 MvarARF: 100 COS : 0.85F0 : 50.01 Hz ILD: 0 A-灭磁开关：合/分 通道状态：运行/跟踪主油开关：合/分 运行方式：自动/手动-2010-08-18 18：18：18第三区域：状态显示区在此区域内，将主要的开关量状态进行显示，其中包括：灭磁开关：如果不做特殊说明，灭磁开关接常闭辅助接点，状态显示为分或合。主油开关：用于显示机组并网运行还是空载运行。主油开关的状态根据定子电流的有无进行判别。通道状态：表示调节器本通道的运行状态。分为以下三种情况：运行、跟踪、和退出。运行方式：显示的是当前的运行方式，分为自动运行和手动运行两种方式。其中自动运行方式，为恒发电机机端电压调节，手动运行方式为恒励磁输出电流调节。5.3 主菜单显示按“OK” 键进入“主菜单”：按“、”（上下左右键）选中某项子菜单，再按“OK”键后进入该项功能。按“Q”键逐级退回上一层菜单。 -主 菜 单- 测量显示 参数设置 保护投退 开入状态 传动试验 系统试验 故障追忆 故障波形 事件记录 精度调整 机组参数 系统设置 试验选项 其它试验5.3.1 测量显示本菜单将全部测量到的数据以及计算得到的值显示在屏幕上。对应显示量:UG1：量测PT三相线电压平均值 UAB1,UBC1,UCA1：量测PT三相线电压IG：定子三相电流平均值 IA,IB,IC：定子电流 (每通道分别对应一组CT )UG2：仪表PT三相线电压平均值 UAB2,UBC2,UCA2：仪表PT三相线电压UFD：本调节器不使用该数据 IFD：励磁电流ILA,ILB: 本调节器不使用该数据P：有功功率 Q：无功功率COS：功率因数，小数点后三位显示 F0：发电机机端电压频率F1：励磁电源频率 ARF：晶闸管控制角URAN：叠加的测试信号UPSS：PSS的输出。投入PSS时，先检查此信号，此信号为零时，投入PSS没有冲击。U5V：5V电源 U12V：12V电源H0：发热量百分比 US：系统侧电压本调节器不使用，- 测 量 显 示 -UG1： kV ILA： AUAB1： kVILBAUBC1：kVP: MWUCA1：kVQ: MvarIG：kACOSIA：kAF0： HzIB： kA F1： HzIC：kAARFUG2：kVURAN：VUAB2：kVUPSS：VUBC2：kV U5V：VUCA2：kV U12V：VUFD： VH0：%IFD：AUS:kV5.3.2 参数设置本菜单设定机组运行需要的参数；例如PID，PSS；以及保护和限制参数。有代表有下一级菜单,无就在当前菜单修改。本菜单需要密码进入。 - 参 数 设 置- 自动PID 手动PID PSS参数 欠励限制 强励倍数2.0 强励时间10 S 瞬时过励2.2 V/Hz倍数 1.15 调差极性 正 调差系数 15% 最大a角 170 最小a角 20 交轴电抗 0.7 增减速度 0.8%注：修改参数的方法首先选中对应菜单，按下“OK”键，这时会出现闪烁的光标，按“、”左右键使光标移动到需修改的位，按“、”上、下键增减数字，修改后须按“OK”键确定修改有效，光标取消。若按下“Q”键则修改无效，光标取消。5.3.2.1 自动PID本菜单图形化设定系统运行需要的PID参数。修改参数的方法同上。 - 自 动 PID 参 数 - _ T1= 0.94 S T3= 0.5 S KP=7T2= 9.4 S T4= 0.05 S b = 0.02 b5.3.2.2 手动PID: 本菜单设定手动运行时需要的PID参数。-手 动 PID 参 数 - T1= 0.8S T3= 2.0 S KP=3T2= 8.0S T4= 2.0 S 5.3.2.3 PSS参数图形化方式显示PSS传递函数并将有关的参数在此页进行显示。 - PSS 参 数 - 910DW+1112，13 14-22DP 24-27 Tw1=0.15 Tw2=0.25 Ks2=1.00 T5=0.15 T6=0.25 T7=1.00T8 =0.15 T9=0.25 M=4 KS1=100 T1=0.13 T2=0.22T3=0.08 T4=0.05 Ks3=1.00Ks35.3.2.4 欠励限制其中，A：:欠励限制A点，B：:欠励限制B点，K:：欠励环比例系数，Ti:：欠励环时间常数- 欠 励 限 制 - Q BPAA：（0，-50 Mvar） B：（162 MW，0）K：1.0Ti: 2.555.3.2.5、其它参数说明强励倍数：设定励磁电流允许的最大值，当发电机机端短路时励磁电流达到设定的强励倍数，调节器强减，将励磁电流限制在设定的倍数之下。强励时间：设定励磁电流达到强励倍数时，最大允许的维持时间。瞬时过励：瞬时过励保护动作定值。当励磁电流达到此设定值后，延时1.5秒后，调节器立即切除励磁开关。V/Hz倍数：设定V/Hz保护定值。设定范围为1.001.50调差极性: 用于设定调差系数的极性,根据机组情况可以设定为正调差和负调差。调差系数：用于设定调差系数，设定范围0%15%，级差：0.1%。最大角：设定PID输出的最大限幅值，对于全控桥，一般设定150。最小角：设定PID输出的最小限幅值，一般设定为20。交轴电抗：用于PSS计算的一个参量。增减磁速度：用于设定运行人员进行增、减磁操作时的电压变化率，设定范围为0.2%2%UGN/秒。5.3.3 保护投退通过此菜单将设定各项保护的投退开关。需要密码进入此菜单。注：首先选中对应菜单，按下“OK”键进入修改状态，这时光标出现，按“、”上下键改变投退状态，确认修改则按下“OK”键，修改有效并且光标取消。若按“Q”键则修改无效并且光标取消。- 保 护 投 退 -