（电气工程专业论文）丰镇发电厂同步发电机数字励磁调节器研究.pdf

声明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文丰镇发电厂同步发电机数字励 磁调节器研究，是本人在华北电力大学攻读硕士学位期间，在导师指导下进行 的研究工作和取得的研究成果。据本人所知，除了文中特别加以标注和致谢之处 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北电 力大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本 研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：起! 垫垂 日 期：型塑：；! 1 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有 权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件：学校可以采用影印、缩 印或其它复制手段复制并保存学位论文；学校可允许学位论文被查阅或借阅； 学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；同意学校可以用不同 方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。 ( 涉密的学位论文在解密后遵守此规定) 作者签名；起! 查：当 e t 期：地 s ! f 】蛩 ，： ： 名 期 签 导 日 华北电力大学工程硕士学位论文 第一章概述 1 1 励磁控制系统的任务及作用 励磁装置的主要任务是向发电机的励磁绕组提供一个可调的直流电流，以满足 发电机正常发电和电力系统安全运行的需要。同步发电机无论运行在稳态还是暂念 过程中，其运行状态在很大程度上和励磁有关。对发电机的励磁进行调节和控制， 不仅可以保证发电机及电力系统运行的可靠性、安全性和稳定性，而且可以提高发 电机及电力系统的技术经济指标，励磁调节装置的主要作用简述如下。 1 1 1 控制发电机机端电压稳定 在发电机正常运行工况下，励磁调节装置应维持发电机端电压( 或主变压器高 压侧电压) 在给定水平。当发电机负荷变化时，端电压随之变化。由图卜l 发电机简 化相量图可知 。 图卜l 发电机简化相量图 u ，= e q j i x d ， ( 1 一1 ) 式中 e q 一发电机空载电势； u 。一发电机机端电压： i 一发电机定子电流： x 。一发电机同步电抗。 出式( i - i ) 可知，当发电机空载电势e q 恒定时，发电机机端电n u 。随发电机定子 电流( 负荷电流) 增加而降低：随发电机定子电流( 负荷电流) 降低而增加。要保证发 华北电力大学工程硕士学位论文 电机机端电压u 。恒定，必须随发电机负荷电流的增加( 或减小) 而增加( 或减小) 发电 机的空载电势e q 。而e q 是发电机励磁电流i 。的函数，若忽略饱和，n e q 和i 。成正比。 所以当发电机负荷电流变化引起发电机机端电压改变时，需要通过励磁装置的调节 作用，自动增加或减少励磁电流，使发电机的机端电压维持在给定水平。 1 1 2 合理分配并列运行发电机组无功功率 当发电机并列于电力系统运行时，它输出的有功取决于原动机输入的机械功 率，输出的无功则和发电机的励磁电流有关，励磁装置通过调节发电机的励磁电流 可以改变发电机的输出无功。实际运行中，改变发电机励磁会使发电机机端电压和 无功都发生变化，但端电压变化较小，而无功会有较大的变化。控制并列运行的发 电机之间的合理无功分配是励磁调节装置的一个重要功能。并列运行的发电机机组 之间是如何合理分配无功功率的呢? 这与发电机机端电压的调差率有关。发电机机 端电压的调差率是这样来定义的：励磁装置调差功能投入，发电机给定电压不变， 发电机功率因数为零的条件下，当发电机的无功负荷从零增加至额定时，用发电机 额定电压百分数表示的机端电压变化率，即： k 。( ) = ( u 。一u 。) ul o( 1 2 ) 式中k 。一发电机调差率： ( u 。一发电机空载机端电压： u 。一发电机无功电流为定子额定电流时的机端电压。 发电机机端电压的调差率反映了在励磁调节装萋作用下发电机机端电压随无 功输出的变化率。如图卜2 所示有三种调差特性。 k q o ，负调差特性。 当两台或两台以上发电机并列运行在同一母线上时，总的无功功率由各发电机 机组分担。若都为无差特性，则无功分配不稳定，是随机的。运行时会发生发电机 组问乱抢无功的现象，导致机组运行不稳定。因此两台以上无调差的发电机组是不 能并联运行的。两台或两台以上有调差特性的发电机组并列运行时，按调差大小分 配无功功率。调差小的分配到的无功多，调差大的分配到的无功少。 1 1 3 提高同步发电机并列运行的稳定性。”1 电力系统可靠运行的基本要求是并入系统的所有发电机要保持同步运行。系统 运行中，随时会遭受到各种扰动。系统受扰后，可能恢复到它原来的运行状态，或 者由一种平衡状态过渡到另一种状态，这种情形则称系统是稳定的。通常把电力系 统稳定性问题归结为三类，即静态稳定性问题：暂态稳定性及动态稳定性问题。静 态稳定是指发电机在稳定运行时遭受到极其微小的扰动后，能够自动地恢复到原来 运行状念的问题。动态稳定是指发电机在稳定运行时电力系统遭受扰动后( 包括大 小扰动) ，在励磁调节装置的作用下的长过程的稳定问题。暂态稳定是指发电机在 稳定运行时电力系统遭受大扰动后( 如短路等) ，在励磁调节装置的作用下能否在新 的平衡状态下运行的问题。励磁调节装置对这三类稳定性的改善都有显著的作用， 简述如下：众所周知发电机输出的有功功率为 p = e 。u x d ：s i n6 ( 卜3 ) 式中p 一发电机输出电功率： u 一无穷大母线电压： 6 一和u 之间的相角羞： x 。= x 。十x ，+ 轧，7 一系统计算总电抗，为发电机、变压器和线路电抗之和。 由式( 1 3 ) 得到的发电机功角特性曲线如图卜3 所示。我们知道在6 9 0 。时， 即在功率特性曲线的下降段运行时( 如图卜3 中的b 点) ，则是不稳定的。从静态稳定 来看，功率角极限为6 = 9 0 。如果励磁系统具有按电压偏差调节的励磁调节器，当 由于6 的增加引发的发电机定子电流增加使发电机机端电压减小时，励磁调节装置 将调节励磁电流使e q 增加，运行点将过渡到波幅较高的另一条功率特性曲线上去： 反之将过渡到波幅较低的另一条功率特性曲线上去。如图卜3 粗实线所示，具有自 动励磁调节时，由波幅连续增高的一簇功率特性曲线上的各运行点构成了一条新的 功率特性曲线。由此可见性能优良的励磁系统，改善了实际运行的功率特性，提高 了功率极限，而且可以扩大稳定区，使同步发电机工作在6 9 0 的区段运行。 华北电力大学：程硕士学位论文 p p m p o 图卜3 发电机功角特性曲线 显然为了提高发电机的静态稳定性，希望励磁调节器具有较大的放大倍率。然 而高放大倍率的励磁调节器在某些情况下更容易产生负阻尼0 1 ，使系统的动态特性 变坏，系统可能发生阻尼不足的震荡。分析表明，仅以发电机机端电压偏差作为控 制信号的具有快速响应特性的励磁调节系统，在长距离送电及重负荷情况下，如果 系统受扰，转子角6 产生幅度不大的震荡时，则发电机机端电压将产生反相位的震 荡，于是励磁调节器将产生一个附加的励磁电压，企图维持机端电压，但是由于励 磁绕组的惯性，励磁电流的增长却要滞后一段时间。因此，由于调节器提供的附加 励磁电流在相位上滞后于转子角的变化，有使震荡加大的趋势，这就是所谓的负阻 尼作用。 厶比。 訾 3 0 0 0 ) ，同时获得大大优于常规变压器，变流器的信号转换的线性度和 相位失真，信号的转换线性度优于0 1 ，相移小于5 分。最多可将一组励磁p t ，一 组仪表p t ，一组系统母线p t ，一组励磁电源p t ，一组发动机定子c t ，一组发动机 总励磁电流c t ，一组发动机单柜励磁电流c t 七组单元信号进行变换，输出七组标 准交流电压信号。 励磁”、仪表p t -( 1 0 0 v o r l 0 5 v ) 三相正序y y 1 2 输入； 系统母线p t 、励磁电源p t ：( 1 0 0 v o r l 0 5 v ) 三相正序y a 一1 1 输入； 定子c t 、总励磁电流c t 、单柜励磁电流c t ：( 5 a ) 三相正序y y 0 - 1 2 输入。 2 2 2 模拟信号采集 模拟信号的采集主要是将励磁调节系统所需的模拟量信号转换成微处理器可以 接受的信号，供微处理器处理。主要有一组励磁p t ，一组仪表p t ，一组系统母线 p t ，一组励磁电源p t ，一组发动机定子c t ，一组发动机总励磁电流c t ，一组发动 机单柜励磁电流c t 。采用方式采用介于直流采样和交流采样之间的同步采样。众所 周知，直流采样方式的测量精度高，实现容易，但采样时间长，结构复杂，难以在 调节系统中实现对实时要求较高的高级算法；交流采样时利用微机直接采集励磁调 节器所需的电压及电流量，同时计算出对应子采集时间的电压、电流及功率等，采 用加流采样的方式所用硬件少，信号处理灵活，运行可靠性高，但其不足是算法复 杂，占用处理器的资源高。同步采样方式在不影响采样精度的前提下，适当的将交 流采样的采样点降低，提高了采样速度，减少了信号处理过程的不必要延时。同时 采用高级精密整流，两级二阶有源带通滤波、幅值调整等技术，能对各种励磁方式 下的测量信号进行快速准确转换，在信号变换的全范围内滤掉因大功率可控硅，二 极管等器件工作时关断、换相过程中产生的波形干扰，提高测量的线性度，准确性。 2 3 开关量控制信号的输入与状态信号输出单元 外部开关量控制信号的输入必须经过光电隔离处理，转换成为微处理器能够处 理的t l l 信号，而微处理器输出的状态信号也必须通过光电隔离，佼其转换成外回 路需要的电压量，以驱动继电器。输入的开关量控制信号主要有增磁、减磁、手动、 灭磁、丌机、关机。输出的状态信号主要有低频保护、过励限制、过励保护、低励 限制、低励保护、断线保护、系统故障、灭磁状态、通讯故障等。通过这个单元， 基完成微处理器内部与外回路的信息交换接口任务。 2 4 移相触发和脉冲的功率放大单元 9 华北电力大学工程硕士学位论文 励磁调节器中，移相触发模块的任务是产生相位可调的脉冲，用来触发整流桥 中的晶间管，使其控制角a 随综合放大环节输出的控制电压u 的大小而改变，从 而达到自动调节发电机励磁电流的目的。因此，触发单元是调节器的关键部件之一， 它要求：1 、严格与励磁电源的电压保持相位上的同步；2 、移相分辨率要高，移相 范围大：3 、各相触发脉冲的控制角要一致，即对称性好：4 、能适用于单相半控桥、 单相全控桥、三相半控桥或三相全控桥式整流电路；5 、要具有频率自适应性能， 即电网频率变化时，触发脉冲仍保持严格对称；6 、产生的脉冲要有足够的功率， 酊沿要陡，要有适当的宽度。对于由单片微机为主芯片的励磁调节器，晶闸管触发 控制一般有不同方案，例如： ( 1 ) 利用软件中断方法进行控制角延时和分相触发方式。这种方法由c p u 承担控 制角延时，因而加重了c p u 负担，无法充分利用c p u 时间，而且由于采样中断 优先级别高，c p u 响应脉冲可能会产生延时，而且频率的自适应性较差，发电机频 率变化较大时，延时，分相将不正确。 ( 2 ) 利用外部硬件锁相环电路和比较器实现硬件延时、分相，此种方法能与电网严 格同步，技术也较成熟，但要用较多的硬件。 ( 3 ) 利用计数器实现延时，计数器可用单片机里的计时器，也可用外部的硬件计时 器，通过软件中断分相，频率的自适应性是通过测上一周波的频率来实现的，可达 到与电网严格同步。这种方法硬件工作量少，可充分利用cpu 时间，不存在锁 相环引起的误差。 相对而言，第三种方法对于单片机的应用来说较好，不易引起错误，而其，实 现起来也较容易。 2 5 电源单元 2 5 ，1 控制电源单元 控制电源单元主要是将电厂的交流和直流输入电压转换成调节器工作所需的电 压，为调节器提供工作电源，以保证微机控制系统得可靠运行。对于三机励磁系统 交流可以取副励电源，直流取直流系统电源，对于自并励励磁系统交流取厂用交流 电源，由于有两路电源同时供电，交流和直流可以互相交换使用，提高了调节器运 行的可靠性。众所周知，影响控制系统工作稳定性的一个重要因素是不稳定性和波 形畸变，常常会危及到励磁控制系统的运行，国内外的教训极多，同时，工作电源 的精度也会直接影响数字式励磁调节器的采样精度，因此必须开发专用的励磁系统 工作电源。 输入电源：交流三相线电压输入：额定工作1 1 0 v 时，6 0 v 2 7 0 v ： 1 0 华北电力大学工程硕士学位论文 直流输入电压：额定工作2 2 0 v 时，1 0 0 v 4 0 0 v 额定工作1 1 0 v 时，5 0 v 2 0 0 v 输出电源：两组1 2 ，+ 5 ； 2 5 2 功放电源单元 由于功率单元所需的触发功率较大，微机励磁调节器的脉冲输出需要通过一级 放大，爿1 能保证功率器件的正常触发，为此需要专门设置与工作电源相互隔离的功 率放大电源。 2 6 显示监控单元 为了实现更直观、更全面的信息显示，也为了实现更方便更可靠的与用户监控 系统的配合，并为励磁系统提供更完善、更便捷的试验等功能，采用标准工业控制 计算机配以大屏幕液晶显示器构成励磁监控单元。在基本满足系统实时性的情况 下，利用工业控制计算机大容量的存储空间，高速便捷的数据、图形处理能力，直 观全面的显示界面，高效独立的控制软件，实现励磁系统和各套控制部分及功率回 路的工作参数、状态、数据、曲线等信息显示，以及试验录波、故障录波及其他试 验和特殊操作的控制。并根据用户的情况，实现与电厂站监控系统配套的智能控制 和调节。 2 7 调节控制 一p i d 算法 数字励磁调节器采用p i d 控制调节，一般来讲，微分环节一般可提高动态信号 的反应速度，积分环节可改善调节器的静差特性。如果采用增量式p i d 控制算法， 离散的p i d 表达式为： 个甲 y ( n ) = - k ， e ( n ) + 争p ( 力+ 等【8 ( 功一p o 一1 ) 】) 1 = 0 同理可以得到的表达式y ( n - 1 ) ，然后用y ( n ) 一y ( n 一1 ) 可得式 y ( n ) = y ( n 一1 ) + k p e ( 1 1 ) 一e ( n - 1 ) + k 。e ( n ) + k d 【e ( n ) 一2 e ( a 1 ) + p ( n 一2 ) ) 其中k p 、k i 、k d 分别为比例、积分、微分系数，它们对p i d 控制的效果起 决定性影响。上式即为励磁调节器一般采用的增量式算法。在单片机励磁调节器中， 我们采用的也是增量式p i d 算法。 二运行方式 华北电力大学工程硕士学位论文 单片机励磁调节嚣设置了两种运行方式，恒电压运行方式和恒励磁电流运行方式， 一般情况下使用恒电压运行方式，在恒电压运行方式发送故障时，使用恒励磁电流运行 方式，两者是互相独立的。 2 8 单片机励磁调节器软件具体功能 通过丰富灵活的软件系统和与之相配合的硬件，单片机励磁调节器可以实现下述 励磁调节控制功能。 1 、分两个通道工作，双通道互为热备用方式，双通道并联运行方式。该方式的最 大特点是：在正常运行方式下，双通道同时输出。出现某通道故障，控制系统 通过其自身的软、硬件诊断系统及相互通讯，自动地将故障通道退出。避免了 主备方式下的切换及判断所带来的一系列问题，提高了系统的可靠性。 2 、 可按恒定电压或按恒定励磁电流调节运行方式运行，两种方式可在线无波动切 换。p t 断线时自动切换到恒励磁电流运行方式运行。 3 、采用软件设定电压给定僮或励磁电流给定值，无触点，无磨损，断路器跳闸时， 机端电压能稳在额定值，不会过电压。 4 、j 下常停机时逆变灭磁，转速低于规定值时自动逆变灭磁。 5 、最大励磁电流瞬时限制功能。 6 、过励、强励延时限制功能。 7 、低励瞬时限制功能。 8 、空载v f 限制功能。 9 、空载过压保护功能。 1 0 、可控硅整流柜快熔断、风机停转时的励磁电流限制功能。 1 1 、p t 断线的检测和保护功能。 1 2 、模拟量采集的软件数字滤波功能。 1 3 、丌机命令下的自动开机功能。 1 4 、停机命令下的停机功能 华北电力大学工程硕士学位论文 第三章控制算法分析 3 1 励磁控制系统的数学模型 一般励磁控制系统主要有以下六个环节构成： 检测环节，用来测量发电机电压的变化，并将它转变成直流电压信号，经比 较后输出电压偏差信号。该环节主要包括降压电路、整流电路和比较电路。 综合放大环节，用于将辅助控制信号和电压偏差信号合成后放大，并输出控 制电压信号。该环节主要由l m 3 2 4 集成电路组成。 移相触发环节，根据控制电压的大小，产生相位随之变化的触发脉冲，触发 功率整流环节中的晶闸管。该环节主要由驱动器7 4 0 7 、光藕和三极管组成。 最小励磁限制环节，当电压变化时，自动调节励磁电流，使发电机端电压稳 定在额定值。该环节主要包括检测电路和执行电路。 功率整流环节，将励磁电源电压变换成一定比例的励磁直流电压，该环节主 要由三相全控整流电路组成。 无功调差环节，用来使发电机能并列运行稳定且无功合理分配。该环节主要 包括调差单元及测量单元。 3 1 1 各环节的传递函数 一检测环节的传递函数 检测环节的传递函数可写为： u ( s ) - u i s ) 一忐u f 拶) ( 3 - 1 ) + 式中：u ( s ) - 电压偏差：u g ( s ) - - 发电机基准端电压；u k s ) - 发电机端电压； k l 一电压比例系数，k i 时，用p d 控制： 当i p ( 聆) i a 6 0 。时，由于励磁绕组电感放 华北电力大学工程硕士学位论文 电的作用，整流输出电压是正负相间、不对称的波形，但正的部分大于负的部分， 所以平均值仍然是正的。由于励磁绕组的电感很大，因此在整流状态下，不管控制 角a 如何变化，通过励磁绕组的电流都是平滑的，每个可控硅的开放角都是1 2 0 。 【 加 由于控制周期很短，因此可以认为机端电压在本周期内保持不变，整流桥输 控制算法的流程图如图5 5 所示： 图5 4 脉冲触发流程图 出电压可以检测到，其表达式为： u k = 1 3 5 e 1 c o sa ( 5 - - 1 ) 其中u k 一整流输出电压平均值： 华北电力大学工程硕士学位论文 图5 5p i d 控制算法流程图 华北电力大学工程硕士学位论文 e l - 交流输入线电压有效值。 通常，电压控制采用偏差控制方法。偏差控制的原理是先求出实际电压与给定 值的偏差，然后对偏差值处理而获得控制信号去调节励磁电流，以实现对电压的控 制。 5 3 5 中断处理 所谓中断，是指当计算机执行正常程序时，系统中出现某些急需处理的异常情 况和特殊请求。能否在每个周期恰当的时刻给出三相晶闸管的触发脉冲对于整个系 统的性能至关重要。在触发模块程序中完成的主要功能是检测同步电压过零点，计 算触发时刻，并分别给a ，b ，c 三相晶闸管发触发脉冲，触发三相晶闸管。通过数 据采集通道得到的模拟量确定触发晶闸管的初始时刻，& 口初始的控制角。，此导通 角的计算是启动t 1 定时器完成的，具体程序流程图见图5 - 4 。在定时器模式下，计 数器由单片机主脉冲经1 6 分频后计数。由于单片机系统采用的是1 6 m h z 的晶振，所 以系统的一个时钟周期为l u s 。选择定时器t 1 工作在方式l 模式，所以定时器的初值 可以由给定的电压量通过公式t = ( m t c ) x t t ，其中m 为模值，由于选择定时器工 作于方式l ，所以 l 为模值为2 ”，t 计数为l u s ，由此得到定时器的初始值。 5 3 6 软件限制 为了同步发电机的安全、可靠、稳定运行，保护机组设备，要求励磁调节器设 有限制功能。本励磁调节器设置了最大励磁电流瞬时限制、发电机过励反时限限制、 欠励瞬时限制、v f 限制、空载过电压保护、可控硅整流柜快熔断、风机停转时的 励磁电流限制、1 1 倍额定励磁电流限制。 ( 1 ) 最大励磁电流限制 为了避免强励时的励磁电流超过最大值损坏发电机的磁场而设置。主要工作原 理是：把测量到的励磁电流值与最大励磁电流限制值i f m a x 进行比较，小于限制 值时，限制器不动作；若大于限制值时，限制器立即动作，对输出的强励电压进行 限幅( 对应于励磁电流的两倍额定值) ，迫使励磁功率单元减少出力，使励磁电流 下降，当下降到限制值以下时，限制消除。 ( 2 ) 过励反时限限制 过励反时限限制又称磁场热容量限制，是一种磁场发热保护。它的作用是防 止发电机励磁绕组因励磁电流过大而发生过热。当励磁电流超过额定励磁电流时， 随着时间的增加，转子绕组发热升温可能超过允许值。过励反时限动作的判据是： 华北电力大学1 ：程硕士学位论文 其中第一项表示转子的发热量，第二项表示正常的散热量，q y 表示允许累积的 热量，i f ( t ) 表示转子电流，i f y ( t ) 为正常运行时( 即能维护无穷长时间) 对应的 转子电流，上式也可以写为： r j v ；( f ) 一嘻降q ， 0 在该励磁调节器中，我们对强励和过励的参数设置如下：当励磁电流大于 1 1 i f e 时，过励灯亮，当励磁电流大于1 5 i f e 时强励灯亮。过励或强励若持续3 0 s 仍未解除，则调节器自动减磁( 通过减少电压给定值u g 的大小来实现) ，将励磁 电流的值降为1 1 i f e 。 ( 3 ) 欠励限制 随着电力系统的发展，高压输电线路和电缆长度增加，系统产生的无功功率( 容 性功率) 相应增大，这就可能出现电压超过规定的上限值，这就要求发电机低励磁 运行，即进相运行，已吸收多余的无功功率和调节电压。发电机进相运行时，允许 吸收的无功功率值与发出的有功功率值有一定关系，它们受发电机本身的结构与形 式的限制，那么最小的励磁电流值应在一定值，以保持发电机的稳定性和发电机定 子端部发热在容许范围内。发电机在进相运行时，在临界稳定情况下，极限有功功 率p 和极限无功功率q 之间满足如下函数关系： 群p 一譬( 去一书| 2 _ 譬( 去+ 劫2 其为圆轨迹方程，圆心在q 轴上，即( 0 ，g 2 2 ( 1 x c i x d ) ) ，半径r - - - g 2 2 ( 1 x c + 1 x d ) ，如图所示，凡是在曲线m 上的各点坐标均满足临界功率极限，m 曲线外侧的阴影区属不稳定区，圆内任一点属稳定区，在不稳定区，发电机的静态 稳定可能受到破坏，这就是说要对发电机的最小励磁电流进行限制，限制曲线耿自 曲线m 轴上交点p ，q ，两点连成的直线。为了使发电机不失步，其进相的无功是有 一定限制的，欠励限制就能完成该功能“。 欠励限制曲线如图5 6 所示。 励磁调节器首先根据测出的发电机q e ，然后根据p e 与低励限制曲线计算出 允许的q g ，若q e q g ，则发电机运行正常；若q e 1 1 ( p u ) 时，v f 限制投 入运行。这时励磁调节器根据实测的频率f 以及v f 限制瞌线求得当前允许的机 端电压值u y ，令u c 一 u y ，保证机端电压不会升的太高。其程序流程图如下图所示： 图5 - 7v h 限制判别流程 v h 限制的控制是通过改变电压给定值来实现的。 华北电力大学工程硕士学位论文 第6 章现场调试和使用 6 1励磁装置的静态试验 6 1 1 励磁装置各功能单元的检查 h w t - 2 0 0 0 型励磁装置的控制柜包括两套并联运行的调节器和相应的测量、操作 回路，每台调节器的外围回路都是相对独立的，这些回路包括：p t 电压、励磁电流、 定子电流的测量，开关量的输入和输出，触发脉冲、告警、保护信号的输出。触发 输出在端子上并联后经过脉冲板隔离去触发功率柜的功率元件，其它外部的输入 量，包括电压、电流、开关量都由变压器、变流器和继电器将其变为两组等同的信 号输入相应的调节器中。因此，在进行试验时需分别测量和检验每套调节器的各测 量、控制、输出回路。 ( 1 ) 电压、电流变换板及电源变压器 每台调节器都有独立的电压、电流变换板提供电压量、电流量的测量。 控制电源插件一路由直流系统提供的2 2 0 v 直流电源供电，另一路插件由交流副 励磁电源得到的1 0 0 v 交流电源供电。 脉冲电源插件由双套控制单元开关并联输出，一由直流系统提供的2 2 0 v 直流电 源供电，另一路插件由交流副励磁电源得到的1 0 0 v 交流电源供电，采用双路独立 整流和并联工作。 各变压器序号含义： 1 t c ：l # 调节通道的电源变压器，原边与交流副励磁电源副边直接相连。 2 t c ：2 # 调节通道的电源变压器，原边与交流副励磁电源副边直接相连。 3 t c ：调节器柜的实验电源隔离变压器原边与厂用a c 2 2 0 v 电源直接相连。 4 t c ：功率柜“快熔熔断”指示电源，原边与交流副励磁电源副边直接相连。 结论：各电源变压器及插件工作正常。 电压、电流变换板变比检查 试验方法：断开变压器原边接线，直接在原边接入适当的试验电压和电流，测 量电压、电流变换板输出电压，并根据记录值计算实际变比。 华北电力大学工程硕士学位论文 表一、# l 调节通道仪表p t 测量 输入电压 a i n l 0 1 a ba i n i o i b ca i n l o l c aa 1 0 1 a ba i o i b ca 1 0 1 c a 变比 j f y ( v ) ( v )( v )( v )( v )( v )( v )( )( v ) 3 03 03 03 00 6 40 6 40 ，6 42 1 30 9 4 5 04 9 84 9 84 9 81 0 71 0 71 0 72 1 51 6 4 6 56 4 56 4 5 6 4 51 j3 91 3 91 3 92 1 621 5 8 08 0 18 0 18 0 11 7 21 7 21 7 221 52 7 0 9 08 9 78 9 78 9 71 9 2i 9 21 9 2 2 1 4 3 0 4 1 0 51 0 5 i 1 0 5 21 0 5 12 2 522 52 2 52 1 43 6 4 l l o1 1 0 51 l o 51 1 0 52 3 52 3 52 3 52 1 33 8 0 1 1 81 1 8 11 1 8 o 1 1 8 12 5 42 5 42 5 42 1 54 1 1 表二、# 1 调节通道励磁p t 测量 输入电压 a i n l 0 0 a ba i n i o o b ca i n i o o c am o o a ba 1 0 0 b cm o o c a 变比 u f l ( v )( v )( v )( v ) ( v )( v )( v )( )( v ) 3 03 03 03 00 6 40 6 40 6 42 1 30 9 4 5 04 9 84 9 84 9 81 0 7 1 0 7 1 0 7 2 1 5 1 6 4 6 56 4 5 6 4 56 4 51 3 91 3 91 3 921 62 1 6 8 08 0 18 0 18 0 11 7 21 7 21 7 22 1 52 7 l 9 08 9 7 8 9 78 9 71 9 21 9 21 9 22 1 43 0 5 1 0 5 1 0 51 0 51 0 52 2 52 2 52 2 52 1 43 6 4 1 1 01 1 0 ，51 l o 5n o 52 3 62 3 72 ，3 6 2 1 4 3 7 9 1 1 81 1 8 2 1 1 8 11 1 8 12 5 42 5 42 5 42 1 54 1 2 表三、# 2 调节通道仪表p t 测量 输入电压 a i n i o i a b a i n l 0 1 b ca i n i o i c aa i o i a ba l o l b ca l o l c a 变比u f y ( v )( v )( v ) ( v ) ( v )( v )( v )( ) ( v ) 3 03 0 3 03 00 6 40 6 40 6 42 1 3o 9 6 5 04 9 84 9 84 9 81 0 71 0 7i 0 72 1 51 6 6 6 56 4 56 4 56 4 51 3 91 3 91 3 92 1 62 1 7 华北电力大学工程硕士学位论文 8 08 0 1 8 0 1 8 0 1 1 7 21 7 21 7 22 1 52 7 3 9 0 8 9 78 9 78 9 71 9 21 9 21 9 221 43 0 7 1 0 5 1 0 51 0 51 0 52 2 52 2 52 2 52 1 43 ，6 3 1 1 01 1 0 51 1 0 51 1 0 52 3 42 3 42 3 42 1 2 3 8 0 1 1 81 1 8 o 1 1 8 1 1 1 8 02 5 4 2 5 42 5 42 1 5、4 1 3 表四、# 2 调节通道励磁p t 测量 输入电压 a i n i o o a ba i n i o o b ca i n i o o c aa i o o a ba 1 0 0 b ca 1 0 0 c a 变比 u f l ( v )( v )( v )( v )( v )( v )( v )( )( v ) 3 03 03 0 3 0 0 6 40 6 4 0 6 421 30 9 5 5 04 9 。8 4 984 9 81 0 71 0 710 72 ，1 51 6 5 6 56 4 56 4 5 6 4 51 ，3 91 3 91 3 92 ，1 62 1 7 8 0 8 0 18 0 18 0 11 7 21 7 21 7 22 + 1 52 7 3 9 0 8 9 78 9 78 971 9 21 9 21 9 22 1 43 0 7 1 0 51 0 5 1 0 51 0 52 2 52 2 52 2 52 1 43 6 4 1 1 01 1 0 5 1 1 0 ，51 1 0 52 3 62 3 62 3 62 1 43 8 0 1 1 8 1 1 8 11 1 8 11 1 8 o2 5 42 5 42 5 421 54 1 2 表五、定子电流c t 测量 输入# 1 调节通道# 2 调节通道 电流a 1 0 5 a ba 1 0 5 b c a 1 0 5 c a 变比a 1 0 5 a ba 1 0 5 b c a 1 0 5 c a 变比 ( a )( v )( v )( v )( )( v )( v )( v )( ) 91 0 41 0 41 0 41 1 61 0 4 1 0 41 0 41 1 6 1 8 2 0 92 0 92 0 91 1 62 0 92 0 92 0 91 1 6 3 5 9 4 24 24 21 1 74 24 24 21 1 7 55 8 65 8 65 8 61 1 75 8 65 8 65 8 61 。1 7 表六、# l 调节通道同步电压测量 l 输入电压 a i n l 0 4 a ba i n l 0 4 b ca i n l 0 4 c aa 1 0 4 a ba 1 0 4 b ca 1 0 4 c a 变比 ( v )( v )( v )( v )( v )( v )( v )( ) 5 1 华北电力大学工程硕士学位论文 3 03 0 3 03 0o 6 40 6 4 0 6 4 2 1 3 5 04 9 84 9 84 9 8i 0 71 0 71 0 72 1 5 6 56 4 5 6 4 56 4 5l ，3 91 3 91 3 92 1 6 8 08 0l8 0 1 8 0 1 1 7 21 ，7 21 7 22 1 5 9 0 8 9 78 9 78 9 71 9 21 9 2l | 9 22 1 4 1 0 01 0 0i 0 01 0 02 1 42 1 42 1 42 1 4 l l o1 1 0 51 1 0 ，51 l o 52 3 42 3 42 3 42 1 2 1 2 0儿9 81 1 9 8 1 1 9 82 5 7 2 5 72 5 72 1 5 表七、# 2 调节通道同步电压测量 输入电压 a i n l 0 4 a ba i n l 0 4 b ca i n l 0 4 c a 1 0 4 a sa 1 0 4 b ca 1 0 4 c a 变比 ( v )( v )( v ) ( v ) ( v )( v )( v )( ) 3 03 0 3 03 00 6 40 6 40 6 42 1 3 5 04 9 84 9 84 9 81 0 71 0 71 0 72 1 5 6 56 4 56 4 56 4 51 ，3 91 3 91 3 92 1 6 8 08 0 1 8 0 18 0 11 7 21 7 21 7 22 1 5 9 08 9 78 9 78 9 71 9 21 9 21 9 22 1 4 1 0 01 0 01 0 01 0 02 1 42 1 42 1 42 1 4 1 1 01 1 0 51 1 0 51 1 0 5z 3 62 3 62 3 62 1 4 1 2 01 1 9 81 1 9 81 1 9 82 5 72 5 7 2 5 7 2 1 5 电源变压器组绝缘检查试验 试验方法： 将变压器的原边、副边引线端子分别用导线短接，用5 0 0 v 直流摇表检查原、副 边级间绝缘；然后用5 0 0 v 直流摇表分别检查原边、副边对地绝缘。进行此项检查 时，要注意断开变压器原有的原、副边接线。 检测结论 通过上述试验结果可知，控制柜中变压、变流变比满足实际运行中电量测量的 要求：各部位绝缘值均合格，可以投入运行。 华北电力大学工程硕士学位论文 表八、变压器绝缘试验结果 变压器序号 1 t c2 t c3 t c4 t c5 t c 6 t c 原、副边绝缘( m q ) 原边对地绝缘( m q ) 3 5 03 0 03 0 03 2 03 3 0 3 5 0 副边对地绝缘( m q ) 2 0 02 0 02 0 02 0 02 0 02 0 0 ( 2 ) 调节器电源回路 各调节通道由两套开关电源组件供电，开关电源的电源输入来自于厂用直流和 励磁变副边电压( 1 t c 、2 t c 将励磁变副边电压变为合适值) 。 交流供电检查： 试验方法： 在1 t c 、2 t c 原边接入一台自藕调压器，调整其输出的电压，测量开关电源 输出端各组电压值。 试验结果： 表九、( # 1 、# 2 调节器及脉冲交流电源输入一输出特性) 输入 t c 输出 控制电源( v ) 脉冲 电源 电压 ( v ) # 1 通道群2 通道 ( v ) ( v ) 1 t c2 t c+ 5 v + 1 2 v 1 2 v + 2 4 v+ 5 v+ 1 2 v- 1 2 v+ 2 4 v+ 2 4 v 5 0 v8 0 v8 0 v5 2 l1 3 7 6一1 3 7 5 2 4 2 7 5 ，1 9 1 3 5 8 一1 3 s 8 2 4 0 22 3 8 6 6 0 v9 7 v9 7 v5 2 l1 3 7 6一1 3 7 52 4 2 65 1 9 1 3 5 0 1 3 5 8 2 4 ，0 12 3 8 7 7 0 v1 1 4 v 1 1 4 v5 2 31 3 7 5一1 3 7 62 4 2 75 1 91 3 5 3一1 3 5 22 4 0 22 3 8 7 8 0 v1 2 8 v 1 2 9 v5 2 31 3 7 5一1 3 7 52 4 2 65 1 81 3 5 3- 1 3 ，5 02 3 9 92 3 8 7 9 0 v1 4 5 v1 4 5 v5 2 31 37 6一1 3 7 6 2 4 2 7 5 1 81 35 41 3 5 8 2 4 0 l2 3 8 8 l o o v1 6 2 v 1 6 l v5 2 31 3 7 6 - 1 3 7 5 2 4 2 85 1 91 3 5 4- 1 3 5 82 4 0 】2 3 8 8 直流供电检查： 改变直流电压，使其在1 7 6 v 2 6 4 v 之间变化，测量相应的开关电源输出值。 表十、( # 1 、 2 调节器及脉冲直流电源输入输出特性) 5 3 华北电力大学j 【：程硕七学位论文 输入 控制电源( v ) 脉冲 电源 电压 # l 通道撑2 通道 ( v ) ( v ) + 5 v+ 1 2 v1 2 v+ 2 4 v+ 5 v+ 1 2 v1 2 v + 2 4 v+ 2 4 v 1 2 0 v5 2 l 1 3 ，7 2- 1 3 7 32 4 1 95 1 71 3 6 8一1 3 6 82 4 0 02 3 8 7 1 5 0 v5 2 l1 3 7 2 - 1 3 7 32 4 1 95 1 71 3 6 4一1 3 6 82 4 0 i2 3 8 7 1 8 0 v5 2 31 3 7 4 - 1 3 7 32 4 1 85 1 71 3 6 31 3 6 22 4 o l2 3 8 7 2 0 0 v5 2 3 1 3 7 3一1 3 7 22 4 1 85 1 91 3 6 3- 1 3 6 42 4 0 22 3 8 8 2 2 0 v52 31 3 7 31 3 7 32 4 1 9 5 1 81 3 6 4- 1 3 6 52 4 0 l2 3 8 8 2 6 0 v5 2 3 1 3 7 3- 1 3 7 22 4 ，1 95 1 81 3 6 41 3 6 52 4 0 12 3 8 8 通过以上试验证明，控制和脉冲电源可以同时满足交流5 7 v 1 i o v 、直流1 2 0 v 2 6 0 v 输入时保持稳定工作，满足设计和设备运行要求，优于国家标准。 ( 3 ) 调节器测量电路 调节器通过测量控制对象的数值大小来决定它的输出，新设备投运前须确认测 量回路能f 确的反映被测量的大小。测量回路可分解为数个单元分别进行试验。 通过测量数据，证明调节器的各测量单元能正确、迅速地反映控制量的变化趋 势，满足运行要求。 ( 4 ) 控制柜操作回路 调节器的操作回路包括各种丌关、继电器、保险和指示信号。各种丌关及继电 器的动作与否都会以不同的信号表现出来，这些信号可以分为三类：远方来开关量、 远方去开关量、装置内开关量。前两者是调节器与外部进行联系的途径，后者负责 传递系统内的各种命令和指示。它们经过通过特定逻辑关系组合起来就构成了装黄 的操作回路。所以，检查装置的操作回路也就是检查这些逻辑是否与回路的设计 致。表十一说明了操作回路中各种操作项目的检验结果和动作条件。表十二列举了 装置在运行中可能发出的各种指示信号的检验结果和动作条件。综合两表就能证明 励磁调节器的操作回路是否完好。 ， 操作回路试验方法：用模拟相应动作条件的方法验证各操作项目是否动作f 确。 试验结果：如下表十 调节器的各种信号在h w t 一2 0 0 0 的界面下有显示，同时，它们又分为两组远方信 号：励磁异常和励磁事故供中控室使用。 华北电力大学工程硕士学位论文 表十、h w t 一2 0 0 0 型励磁调节器操作回路试验结果 同路类型操作方式动作结果 动作条件 灭 现地正确 断路器分，调节器柜面板的“灭磁”钮开关处于“投”位置。 磁 远方正确 断路器分，远方来停机令或操作中控室“关机”开关。 增 现地 正确操作调节器柜面板上的增磁按钮 磁 远方 正确操作中控室增磁开关。 减 现地正确 操作调节器柜面板上的减磁按钮。 磁 远方正确操作中控室减磁开关。 变换 现地正确 调节器柜面板上的“手一自动切换”钮开关处于“投”位置。 运行方式 表十二、1 # 、2 # 调节器信号指示试验结果 信号类型 信号名称信号发出条件 是否动作是否复归 发电机电压高于给定，且励磁电流高于 励磁故障过励保护 正确正确 整定值，且占空比大于过励判断值 排除强励1 套整流柜退出 正确i f 确 调节器“手动”键按下，或调节器柜的 手动运行 正确工f 确 “手动”开关置于手动位置 励磁异常 励磁电流超过额定值1 0 5 倍。经过反 过励限制 正确j 下确 戥 时限延时 一般信号 低励限制发电机运行范围超出整定之p q 曲线。 工f 确f 确 断线保护 励磁p t 或仪表p t 至少有一相断线。正确j 下确 低频保护 发电机电压频率低于调节器整定值。正确正确 停机灭磁中控室发停机令。正确正确 ( 5 ) 工控机及其功能检测 一工控机开机、关机检测 工控机正常开机并进入w i n 9 8 ，可正常关机。 二h w t - 2 0 0 0 控制软件工作是否正常 工控机开机进入w i n 9 8 后，能够自动进入h w t 一2 0 0 0 控制软件，并能够j 下常退 5 s 华北电力大学 ：程硕士学位论文 出h w t 一2 0 0 0 控制软件，并可在w i n 9 8 界面下再次启动。h w t - 2 0 0 0 控制软件的各项 功能正常。 三 工控机与调节器的通讯检测 工控机与调节器两个通道的通讯正常，接收数据正常，显示数据正常，发送数 掘和命令正常。 6 1 2 励磁装置小电流开环试验 通过此试验来检查励磁装置的同步、触发和功率回路是否满足下一阶段试验的 要求。 实验方法： 将三相励磁电源投入，用等值负载代替发电机励磁绕组。励