励磁系统培训总结

1 / 24 励磁系统培训总结 上海 ABB 励磁培训总结 2016 年 6 月 15 日至 6 月 19 日，我很幸运的参加了上海 ABB 公司的 UN5000 励磁系统的培训。在培训期间，主要学习了励磁系统的理论知识，图纸资料和试验平台上的模拟试验。我在这次培训过程中对励磁系统有了深入的了解，对于以后的励磁维护，试验等工作有很大的帮助。现将我一周的培训情况总结如下： 这次培训的目的主要是为了今后能更好的使用、维护热电分厂两套 ABB UN5000 励磁系统。在这次培训中，我们学习励磁系统的运行与维护，掌握励磁系统方 面的基础知识和维护手段，这其中包括：同步发电机及其运行条件、励磁系统的基本职能、 UN5000 的主要器件功能、硬件设备的运行原理、熟练阅读及分析硬件图、能够使用操作面板操作励磁系统、阅读及分析软件图、能够使用调试工具、处理分析报警故障、能够完成试验、能够定位并更换故障器件、能够处理 UNITROL5000 故障。 这次培训主要讲了励磁系统的基础知识，包括同步电机的特性和运行条件，还有励磁系统的任务。作为励磁系统服务的对象，我们首先学习了同步电机的特性，同步发电机的作用是把机械能转换为电能，学习了同步电 机的基本等效电路，然后老师重点给我们讲解了同步电机的空载特性、2 / 24 短路特性，分析了并网状态下电机的特性和励磁对于电机特性的影响；老师重点讲解了同步发电机的功率图，依靠功率图分析了同步电机的安全运行区间，基于电机的稳定区间，利用功率图对于同步电机并网时暂态特性、无功对于发电机机端电压的影响做了深入分析。了解了同步发电机的特性后，学习了励磁系统的基本职能，它主要用来维持机端电压的稳定、是发电机运行在其运行限制线内、防止发电机进入非同步运行模式、快速响应电网扰动、抑制功率震荡。 我们还主要学习励磁系统的原 理及硬件组成。对于ABB 励磁系统的基本硬件组成，主要包括控制部分器件： COB板、 MUB 测量板、 EGC 扩展板、 PSI 功率信号接口、 FIO、 SPA、LCP、 CIN、 GDI 以及整流桥系统中的晶闸管、熔丝、过电压保护回路、冷却系统、起励回路、变送器、转子接地保护等。所有的这些硬件组成了完整的 ABB 励磁系统，与配合软件共同完成励磁系统的控制功能。整个励磁系统分为四个主要部分：励磁变压器、两套相互独立的调节器、可控硅整流 单元、起励单元和灭磁单元。除了这些硬件基本原理，还讲解了如何读硬件图，如何利用硬件图快速 分析系统。 我们重点学习的是硬软件系统和控制终端的如何使用，依据硬软件框图对每一个模块做了详细的阐述。然后学习了如何读硬软件图，由于软件图比较复杂，全英文，所以花了很长时间先进行分析、讲解；然后在软件图的讲解中穿3 / 24 插了参数及信号表的讲解，整个参数表由 15000 个参数，对参数进行了分组；并且在仿真机上进行了简单的仿真实验 :如何封桥、开桥。控制终端主要有远程控制、 LCP、 ECT、 SPA、CMT，他们的权限依次升高， CMT 作为调试工具，现在基本属于 ABB 服务工程师专门的调试工具，重点讲解了 LCP、 SPA、ECT 的操作，并且在模拟机上进行了实际操作试验。 最后我们主要在试验平台上进行实践操作，动手做了部分常规试验，主要模拟了手动阶跃、通道切换、起励、自动通道阶跃、伏赫兹试验，对于 PT 断线做了分析；期间我们自己还模拟了一些故障，作为自己对于事故处理的理解，分析、处理，最后取得了 ABB 励磁培训的结业证书。 ABB 励磁系统对于热电发电机组至关重要，它关乎着整个发电的稳定，不容有半点问题。对于这套励磁系统，我们也一直是如履薄冰，几乎没有多少的维护手段。之前对于励磁系统，我觉得是一个很神秘的东 西，不敢动手操作，检修时候也不知道该如何去检修，哪些地方该检查，哪些部件该更换，怎样去做实验，生怕自己把励磁系统动出问题来。经过这次培训，我对励磁系统有了深入的了解，对励磁系统中的硬件和软件如何维护，如何调试有了初步的认识，这些知识对于以后励磁系统维护有很大的帮助。但是这次培训也只是让我们学习一些方法和基本知识，其中还有许多的东西需要进一步的学习，包括所有硬件图的细读，一个一个分析4 / 24 每个硬件的作用，励磁系统中每一个电气元件的作用，软件图的精读，理解每一个模块的输出和作用，尤其是如何通过调试工具或者手操器来更改 定值做一些常规实验。这些知识还要靠自己在今后的工作中不断的学习和总结，我还计划将励磁系统的知识给其他同事进行 PPT 培训，让他们不再对励磁系统感到陌生，让他们对励磁系统有初步的认识。 此次培训还存在一些不足，主要是这次励磁培训的总人数超过预期，老师的精力过于分散，软硬件图讲解的事例过少，主要靠自己摸索总结规律。另外，由 于试验平台的一些限制和老师的最后一天的临时出差，导致试验事例也辅导的太少，只是我们凭自己的经验感觉做一些试验。这些都没有达到我预想的效果，今后自己还得查阅更多的资料，对实 验的步骤和定值的更改进行学习总结。 通过这次培训我们也认识了不少电厂的朋友，通过和他们了工作和经验交流，我们也学到了许多好的经验，我们将继续保持联系，时时进行沟通交流现场遇到的问题，互相学习进步。通过这次培训我们将对热电分厂的励磁系统进行全面的分析总结，制定出检修的项目和维护操作规程，让我们的励磁系统稳定经济的运行，保证发电机安全稳定的运行。 设备工程处 潘作新 5 / 24 2016-7-03 ABB 励磁系统培训总结 培训内容 ABB 中国、瑞士机构介绍； ABB 励磁系统软硬件、人机界面、 实验调试、服务及技术展望等 培训时间及地点 06 年 1 月 8 日至 06 年 1 月 14 日 四川成都 参加人员 李振友 孟伟 培训总结 一、 ABB 励磁系统原理及硬件介绍 ABB 励磁系统的基本组成硬件，包括控制器件： COB、MUB、 EGC、 PSI、 FIO、 SPA、 LCP、 ECT、 POW、 FBC、 DII、 ROI、DIO、 AIO；整流桥相关器件：晶闸管、熔丝、过电压保护回路、整流桥隔离刀闸、冷却系统、 CIN、 GDI、 CDP、 CUS、FIELDBREAKER、 CROWBAR、起励回路、变送器、转子接地保护等。 所有的硬件组成了完整的 ABB 励磁系统，与配合软件共同完成励磁系统强大的控制功能。 UNITIOL5000 通过可控硅整流桥控制励磁电流来调节同步发电机端电压和无功功率。整个系统可分为四个主要部分：励磁变压器、两套相互独立的励磁调节器、可控硅整流单元、起励单元和灭磁单元。 在静态励磁系统中，励磁电源取自发电机机端电压。6 / 24 同步发电机的磁场电流经由励磁变压器、磁场断路器和可控硅整流桥供给。 励磁变压器将发电机机端电压降低到可控硅整流桥所需的输入电压，为发电机端电压和磁场绕组提供电气隔离以及为可控硅整流桥提供整流阻抗。可控硅整流桥将交流电流转换成受控的直流电流 If。 起励开始时，发电机的起励能量来自发电机残压。当可控硅整流桥的输入电压升到 10V20V 时，可控硅整流桥和励磁调节器就投入正常工作，由 AVR控制进行软起励过程。 并网后，励磁系统可工作于 AVR 方式，调节发电机的端电压和无功功率，或工作于叠加调节方式，包括恒功率因数调节、恒无功调节以及可以接受电厂调度指令的成组 调节等。 灭磁设备的作用是将磁场回路断开并尽可能快的将磁场能量释放。 励磁调节器采用双通道结构，每个通道是一个主要由主控板和测量单元板组成的独立的处理系统，具有发电机端电压调节、励磁电流调节、励磁监视保护功能和可编程控制逻辑软件。另外安装一个手动通道，即 EGC 作为后备通道。 接口模块如 FIO 和 PSI 等可以为上述控制板提供测量信号和控制信号的电气隔离。每个可控硅整流桥都配备一套接口电路。 UNITROL5000 具有强大的串行通讯功能。 7 / 24 二、人机界面 1、 CMT CMT 基于 Windows 系统的专用调试工具，用于UNITROL5000 系统的试验、调 试和维护。 CMT 具有如下功能：就地控制面板功能、趋势图功能、故障录波功能、故障记录功能、软件框图实时显示功能、编程功能等。 2、 LCP 就地控制面板 LCP 具有良好的人机界面，用于对励磁系统进行就地操作和监视。 面板具有如下功能：同时显示 8 个模拟量信号或者以棒状图的形式同时显示 4 个模拟量；信号报警功能；信号和报警信息的打印功能；所选模式的指示功能；现地运行控制功能等。 3、 SPA 多功能手持屏 SPA 用于维护和调试。具有就地操作、参数设置和应用程序编程功能。 三、参数信号表 参数和信号被分为若干不同的组。一个组中的所有参数和信号同属于控制程序的某个功能。每个组中的参数或信号的总数为 99。 组号为： 149 用于参数； 5199 用于参数相关联的可编程输入信号组； 101149 用于参数相关联的信号组 8 / 24 后续的参数和信号表由下列各列组成： 编号：参数的编号，由一个组号和一个成员号组成。后两位数字为成 员号，成员号前面的数字为组号。 名称参数或信号的名称，以在手持屏或 CMT 上显示的格式命 名。被括在括号中的名称是可编程的。 功能用于说明： - 信号或参数的功能 - 简短的参数整定提示 - 输出信号和可编程输入信号的缺省使用，包 括交叉参考 - 输出信号和可编程输入信号的应用标记 标度 用于定义： - 内部数值转化为 CMT 或 SPA 显示值时，应 该乘以的标度因数 - 一个模拟量输入 信号 AI - 一个模拟量输出信号 AO - 一个开关量输出 BO - 一个开关量输入 BI - 枚举参数 ENUM 上限设定值的最大值，以内部格式输出 下限设定值的最小值，以内部格式输出 9 / 24 缺省值固化软件的缺省值 单位 分类用于区分数据的不同用途 标准程序软件框图中标准程序模块的编号 四、软、硬件图 主要介绍了软、硬件图的读图方法，具体请参考 ABB励磁系统运行维护手册 C-10-01。 五、励磁系统调试 一 、 CMT 的使用 菜单介绍 Connect 连接菜单 ParSig 参数菜单 Dlog 数据记录器 Trending 趋势图菜单 Faults故障菜单 注意事项 . CMT：笔记本电脑、适配器、通讯卡、光缆和安装光盘；不同 CMT 硬件，一般其要求的电脑操作系统也不同，因此不要随意更改操作系统。 . 机组运行时，严禁通过 CMT 的 Parsig 菜单项的 Download 功能，向正在运行的通道下载参数 . 机组运行时，不要过多地在 CMT 的 Parsig 窗口以10 / 24 在线模式 逗留， 完成参数修改后，请即切换到 Trending窗口。 . 在 Trending 窗口下进行手、自动切换后，请在 CMT上做一次远方、就地切换。 二、 AVR 常规试验 本节介绍了 UN5000 励磁调节器在动态试验阶段的大部分常规试验的方法，包括并网前和并网后的 AVR 试验。整组启动时及机组检修后的 AVR 试验可以参照进行，但不限于此 。 并网前的 AVR 试验 手动通道起励试验 试验目的： - 检查励磁控制系统是否正确，测试励磁控制系统手动模式起励特性； - 检查励磁系统基本接线是否正确； 参数检查： - 手动预置值 P2107: PRESET1 REF MAN; - 手动给定下限 P2105: LL REF MANUAL; - 手动给定上限 P2106: HL REF MANUAL; - 辅助起励结束水平 P304: FLASH OFF LEVEL; AVR 状态检查： - AVR 是否已切至手动模式； - CMT “ Trending”界面上 AVR 给定值； 11 / 24 - AVR 无报警； 录波： - Ug - P10201, If - P10501, Uc P12110, Uf - P10505 - 录波窗口时长设定： 15 S 手动通道逆变灭磁和手动通道分灭磁开关灭磁 试验目的：检查励磁系统灭磁装置，包括移相逆变灭磁、 Crowbar 回路和 灭磁电阻 参数检查：灭磁模式 P922: DEEXC MODE AVR ： AVR 已切至手动模式； 状态检查：调整机端电压至额定； 录波： - Ug - P10201, If - P10501, Uc P12110, Uf - P10505; - 录波窗口时长设定 : 15 S; - 可选录 : P10929: I CROWBAR A 和 P 10591: ALPHA ACT 手动通道阶跃试验 试验目的： 测试并调整手动模式 PI 参数，使得手动电压调节动态品质达到要求； 参数检查 - 21 组手动参数； AVR 状态检查： 12 / 24 - AVR 已切至手动模式； - 调整机端电压至额定； - Step A 和 Step B 设定，先做下阶跃，后做上阶跃； 录波： - Ug - P10201, If - P10501, Uc P12110, Uf - P10505; - 录波窗口时长设定 : 10 S; 手动 /自动通道切换试验 试验目的：检查励磁调节器手、自动控制方式间的跟踪和切换； 参数检查： - P11909: OUT PID AVR ; - P12109: OUT MAN CTRL ; AVR 状态检查： - AVR 在手动模式； - 调整机端电压至额定； 录波： - Ug - P10201, If - P10501, Uc P12110, Uf - P10505, AUTO ON - P10310; - 录波窗口时长设定 : 15 S; - 可选录 : P11909 OUT PID AVR 或 /和 P12109 OUT MAN CTRL 13 / 24 - P10302 MODE SELECTION 自动通道起励试验 试验目的： - 检查励磁控制系统是否正确，测试励磁控制系统自动模式起励特性； - 检查励磁系统基本接线是否正确； 参数检查： - 自动预置值 P1903: PRESET1 REF AVR; - 自动给定下限 P1902: LL REF AVR; - 自动给定上限 P1901: HL REF AVR； - 辅助起励结束水平 P304: FLASH OFF LEVEL; AVR 状态检查： - AVR 是否已切至自动模式； - CMT “ Trending”界面上 AVR 给定值； - AVR 无报警； 录波： - Ug - P10201, If - P10501, Uc P12110, Uf - P10505 - 录波 窗口时长设定： 15 S 自动通道逆变灭磁和自动通道分灭磁开关灭磁 试验目的：检查励磁系统灭磁装置，包括移相逆变灭磁、 Crowbar 回路和灭磁电 阻 14 / 24 参数检查： - 灭磁模式 P922: DEEXC MODE AVR 状态检查： - AVR 已切至自动模式； - 调整机端电压至额定； 录波： - Ug - P10201, If - P10501, Uc P12110, Uf - P10505; - 录波窗口时长设定 : 15 S; - 可选录 : P10929: I CROWBAR A 和 P 10591: ALPHA ACT 自动通道阶跃试验 试验目的： 测试并调整自动模式 PID 参数，使得自动电压调节动态品质达到要求； 参数检查： - 19 组自动参数； AVR 状态检查： - AVR 已切至自动模式； - 调整机端电压至额定； - Step A 和 Step B 设定 , 先做下阶 跃，后做上阶跃； 15 / 24 录波： - Ug - P10201, If - P10501, Uc P12110, Uf - P10505; - 录波窗口时长设定 : 10 S; V/Hz 试验 试验目的：检查伏 /赫兹限制器特性 参数检查： - P1901: HL REF AVR, P1902: LL REF AVR; - P1911 REF V/Hz LIM AVR; - P1912: REF UMAX fNOM AVR; - P1913: REF UMAX AVR; AVR 状态检查： - AVR 已切至自动模式； - 调整机端电压至额定； - 调整 V/Hz 设定，临时调低 V/Hz 整定值，试验结束后恢复临时参数； 录波： - Ug - P10201, If - P10501, Uc - P12110, Uf - P10505; - ON V/Hz LIMITER - P11907; - 录波窗口时长设定 : 10 15S; - 就地增磁 , 观察机端电压 , V/Hz 动作后减磁至V/Hz 动作信号复归 ; 16 / 24 通道切换试验 试验目的：检查励磁调节器两个通道间的跟踪和切换； 参数检查： - P12402: UC STBY AVR 状态检查： - AVR 已切至自动或手动模式； 百色水电厂励磁系统学习 1. 概述 A：右江百色水利枢纽水轮发电机组励磁系统采用UNITROL 5000 型静态励磁系统，该系统是瑞士 ABB Industrie AG 于 1998 年研制成功的 UNITROL 系列第五代产品，用于同步发电机静止励磁系统。 B：本厂励磁系统的结构属于具有直流磁场开关的自并激系统，在静态励磁系统中，励磁交流电源取自发电机机端 GCB 机组侧。同步发电机的磁场电流经由励磁变压器 -T02，可控整流器 EG1、 EG2 和灭磁开关 -Q02供给。励磁变压器起到将发电机端电压降到可控硅整流器的整流阻抗的作用。 C：在起励过程开始时，以残压起励为主、直流起励为辅，当磁场开关一闭合起励设备就带电，励磁被接通，发电机一达到 30%-40%其额定电压，起励电路就再次关断，可控硅整流器的输入电压达到 10V-20V 后，可控硅整流器和励17 / 24 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。 D：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，也可接受电场的成组调节指令。 E：励磁系统配置如下表所示： 柜体排列从左至右依次为：灭磁柜、功率柜、调节柜。 F：在励磁装置盘柜上装有下列仪表或显示装置： 2.相关参数： 额定容量： 135MW 额定机端电压： 额定励磁电压： 290V 额定励磁电流： 1474A 空载励磁电流： 828A 励磁变压器容量： 1650KVA 励磁变压器变比： /580V 机端 PT 变比： /100V 机端 CT 变比： 10000/1A 励磁变 CT 变比： 2000/1A 控制电源： DC 220V UNITROL 5000 型号： Q5T-0/U2H1-D2000 型号 字母代表的意思： 18 / 24 Q：未知 5：微处理器系统 5000 T：标准双套 1+1 冗余， 100%冷备用 0：无附加功能 U2：整流器型号 H：整流器联结采用 H 连接的独立冗余整流桥 1：整流器附加信息 D：至少是双极断点的直流开关 2000：直流断路器额定电流为 2000A 3. 励磁调节器 调节器采用四通道冗余技术，其硬件包括： A：两个相互独立的调节器机箱，每个机箱内装有： ? 一块控制板，是调节器的核心，用于实现调节、限制、保护和通讯等功能。 ? 一块测量板，内有数字信号处理器，用于实现交流采样和 PSS 功能。该板通过 双端口的存储器与 COB 交换数据。 ? 一个独立的手动控制单元，用于实现磁场电流调节、通道跟踪、以及一些限制和保护 等功能。 B：两块功率信号接口单元，分别对应于两个调节器机箱，用于获取同步信号及对磁场测量信号进行预处理。 19 / 24 C：两块快速输入输出板，其中一块用于内部信号接口，另外一块 用于外部接口。 D：一块现地控制面板，安装在调节柜柜门上，用于对励磁系统进行现地操作和监视。 E：一个手持编程器，用于设定参数和现地操作。 F：两个通讯适配器，分别对应于两块 COB 板，可提供四种选择： NMBA-01， Modbus 适配器 NMBP-01, Modbus Plus 适配器 NMBA-02, Profibus 适配器 AC70BAS, Advant 调节器工作原理 将基准 电压与正比于发电机母线电压的经过电压反馈单元测量得到的直流电压进行比较 ,然后将比较结果进行比例 积分 -微分运算，再将所得的信号电压进行综合放大后，送到移相触发器，去控制可控硅的导通，以调节主励磁机的励磁，达到自动维持发电机电压恒定的目的。 调节器功能 A：调节规律：采用 PID+PSS 控制模式 B：运行方式： ? 恒发电机机端电压的自动调节功能 ? 恒发电机转子电流的手动调节功能 20 / 24 ? 恒无功调节 ? 恒功率因数调节 C：限制功能： ? V/f 限制 ? 过励限制 ? 欠励限制 ? 定子电流限制 ? 最大磁场电流限制 ? 最小磁场电流限制 D：监测与保护功能： ? PT 断线 ? 电源故障 ? 调节器软件故障 ? 调节器硬件故障 ? V/f 保护 ? 整流桥故障报警 ? 整流桥内部短路跳闸 ? 整流桥过载跳闸 ? 转子过热报警 ? 转子过热跳闸 ? 转子接地跳闸 ? 转子过电压跳闸 21 / 24 ? 过流保护 ? 失磁保护 ? 励磁变超温报警 ? 励磁变超温跳闸 E：其它功能： ? 软起励 ? 残压起励 ? 有功和无功补偿 ? 调差 ? 系统电压跟踪 ? 通道之间自动跟踪 ? 故障智能检测和自动切换 ? 容错控制 ? 故障录波和故障记录 ? 辅助调试和试验功能 调节器主要特点 UNITROL 5000型励磁系统的调节器有如下显著特点： ? 调节器有四个独立的通道，平均无故障时间高达46 年。 ? 组态化图形编程工具，用户可根据需要自行修改运行程序、自行设置参数。 ? 采用加速功率型 PSS 附加控制，可以有效地抑制22 / 24 电力系统低频振荡。 ? 采用专用的 DSP 芯片用于交流采样，通过双口 RAM与主 CPU 交换数据。 ? 内部 ARCnet 网络互联技术，提高了励磁系统数字化程度 ，实现了分层分布控制，提高了系统可 靠性和