SAVR2000使用说明书V2.1.doc

NARISAVR-2000发电机励磁调节器使用说明书V2.1国电自动化研究院南瑞电气控制分公司2003年9月概 述SAVR-2000发电机励磁调节器是以经典和现代控制理论与数字信号处理器DSP技术相结合的新一代微机励磁调节器。它继承和完善了上一代微机励磁调节器的全部调节、控制及限制保护功能，同时在计算速度、抗电磁干扰、可靠性等方面都有了极大的进步，是现代大、中型同步发电机组理想的励磁调节装置。SAVR-2000适用于各种方式的可控硅励磁系统,是一种通用性极强的微机励磁调节装置。作为更新换代产品已在全国范围内获得了广泛的应用。SAVR-2000发电机励磁调节器选用“DSP(32位数字信号处理器)+FDGA（大规模现场可编程逻辑阵列集成芯片）”作为控制核心，采用积木式双通道或多通道冗余结构，并配备11时真彩液晶显示器。高性能的硬件和多年的励磁软件编制经验，保证了SAVR-2000具有功能强大、可靠性高、操作简单、维护方便、使用灵活等特点。本说明书主要介绍SAVR-2000发电机励磁调节器的功能、特点、软件流程及硬件配置、工作原理，并提出了运行和维护的注意事项，以便用户对它有式 较全面的了解。对于书中未说明的问题和不当之处，欢迎与我们联系2531、2533。目 录第一章 装置的适用范围3第二章 装置的特点、功能和主要技术参数5 一、 主要特点 5 二、 功能6 三、 主要技术参数8第三章 装置的配置10 一、 电气配置 10 二、 结构配置10第四章 装置的基本工作原理16 一、 基本原理 16 二、 单板原理17三、 软件基本原理19第五章 工控机界面操作 26第六章 装置的安装37第七章 装置的运行说明39第八章 装置的投运及维护42一、 设备的投运试验42 二、 设备的维护44附录A 故障分析定位的部分内容48附录B 数字信号处理器（DSP）简介 57第一章 装置的适用范围SAVR-2000是双自动通道的励磁调节器，两个自动通道从电源及信号输入到脉冲输出完全独立，配置在一个柜体之中，可适用于各种可控硅励磁系统。图1-1图1-6为SAVR-2000发电机励磁调节器的几种典型应用： 自励方式 图1-1 自并励可控硅励磁 图1-2 自复励可控硅励磁交流励磁机励磁方式 图1-3 有副励磁机的它励可控硅励磁 图1-4 两机它励可控硅快速励磁 图1-5 无刷励磁 图1-6 有励磁变的它励可控硅励磁直流励磁机励磁方式 图1-7 连续型直流励磁机励磁方式第二章 装置的特点、功能和主要技术参数一、主要特点1多种运行方式SAVR2000正常运行为主调节通道输出脉冲控制可控硅，从调节通道处于热备用状态。从通道跟踪主通道的调节脉冲触发角度值及控制给定值，从通道输出脉冲被阻断在主/从切换输出之前。主/从通道可实现手动/故障切换，并保证切换无冲击。SAVR-2000也可以采用并列运行方式，主从调节通道各控制一组可控硅整流桥。可控硅整流桥直流侧并联输出到发电机磁场。主通道计算脉冲触发角度并快速将控制信息通讯到从通道，即保证并列运行可控硅整流桥控制输出一致，又保证主从通道切换无冲击。2可靠性高2.1 先进的表贴（SMT）工艺：SAVR-2000发电机励磁调节器采用先进的表面贴装集成芯片。在机械结构上采用全封闭无风扇结构，由柜体、插箱、插件屏蔽板构成了三重电磁防护，提高了装置整体的可靠性。2.2 先进的测量方式：在一个周期内（20ms）对三相定子电压、三相定子电流及阳极三相电流进行36点交流采样，并由软件实时计算出有功功率、无功功率及定子电压、电流和转子电流的有效值。因而响应速度快，测量精度不受波形影响。2.3 高集成度的接口电路：SAVR-2000发电机励磁调节器以大规模现场可编程逻辑阵列器件为外部接口电路，将脉冲形成及检测、频率与相位检测、A/B套切换等功能全部集成在一片大规模可编程器件中。提高了装置整体的可靠性。2.4 分布式隔离电源：SAVR-2000发电机励磁调节器采用了分布式隔离电源。整个装置电源分为主机电源（+5V）、模拟量电源（+12V与-12V）；脉冲电源，脉冲检测电源，开出量电源，开入量电源（2路）。各部分相互隔离。提高了装置整体的可靠性。2.5 电磁兼容技术：为加强装置的电磁兼容能力，SAVR-2000发电机励磁调节器在总体及局部设计上采用了多种措施，成为首家通过电磁兼容测试的励磁调节类电子装置。能够抵御2500V传导瞬变干扰、8000V静电放电干扰及10V/M的空间电磁辐射。2.6 严格的质量保证体系:南瑞电控公司自1997年通过ISO9001质量体系认证以来,建立并完善了一套严格的质量保证体系,从生产的角度提高了装置整体的可靠性。3可操作性强3.1 软面板技术：SAVR-2000发电机励磁调节器采用了软面板技术，运用三维汉字图形界面，同时具备模拟显示及数字显示，操作相当简单，满足了新老运行人员的需要。3.2 在线帮助系统：SAVR-2000发电机励磁调节器在运行监控软件系统中嵌入在线帮助了系统。当鼠标移至屏幕上任何一个可操作位置时，软件系统将随即弹出该项操作的意义、方法以及可能产生的后果，供操作人员参考。4可维护性好4.1 故障定位子系统： SAVR-2000型发电机励磁调节器监控软件系统采用了人性化设计方法，在监控系统中预设了故障定位子系统。当故障发生时，装置不仅能够给出故障种类及故障时间，而且能够根据检修人员的需要，给出该种故障产生的原因及维护的方法。4.2 超前维护及预警子系统： SAVR-2000发电机励磁调节器在设计中贯穿了超前维护的概念，设置了预警系统，为电厂长期稳定创造了条件。5可扩展的现场总线：SAVR-2000发电机励磁调节器内部备有CANBUS或PROFIBUS现场总线扩展口，能够使用多种通讯协议与监控局域网方便连接，构成了多层次分布式的控制结构。二、主要功能SAVR-2000励磁调节器的根本任务是维持发电机的机端电压稳定，因此，它的基本功能是调节及控制机端电压；同时兼具各种励磁限制及保护功能。另外，作为计算机产品，它还具有实时故障诊断及容错功能，智能调试及计算机辅助分析功能。1测量功能发电机电压、定子电流、转子电流、有功、无功、频率和母线电压的测量通过一个三相隔离PT获得发电机的三相电压，一个三相隔离CT获得发电机的三相电流，在一个周期内（20ms）进行36点交流采样计算出发电机电压、定子电流、有功功率、无功功率、功率因数，同时也允许在相间不平衡时作正确的测量。通过一个三相隔离PT获得母线的三相电压、一个三相隔离CT获得发电机转子整流阳极侧的三相交流电流，经过内部整流后采样计算出母线电压和发电机转子电流。发电机频率信号来自PT信号及同步信号。2自动控制模式通过比较发电机电压设定值和实际端电压来控制发电机端电压，偏差信号通过PID控制器补偿，PID控制器的输出调整可控硅整流器的触发脉冲角度，从而调节磁场电压及磁场电流最终稳定机端电压。发电机电压给定值有一个足够的调整范围，以保证稳定运行。可附加电力系统稳定器（PSS）控制，PSS控制规律也可替换为线性最优励磁调节规律和非线性自适应励磁调节规律。3手动控制模式通过比较励磁电流给定值和实际的励磁电流来控制发电机的励磁电流，偏差信号通过PID控制器来补偿，PID控制器的输出调整可控硅整流器的触发脉冲，从而达到调节磁场电压和磁场电流的目标，这种模式允许发电机以恒励磁电流模式运行。4模式选择系统基本控制模式有自动和手动两种，有特殊要求可以增加恒无功、恒功率因数或恒定触发角开环控制模式。恒无功、恒功率因数是以自动模式作为内环的双环控制模式。操作者可以通过工控机或中控室远动指令选择任何一种安全可靠的模式运行。5起励、并网、甩负荷和灭磁无论是静态励磁还是三机励磁，起励是自动完成的。静态励磁起励时须投初励电流，使发电机出口电压足以使同步回路可靠工作。起励方式可按要求选择100%额定电压起励、零起升压或软起励，软起励时无超调，起励速度和起励设定点可人为设定。并网时可选用系统电压跟踪方式满足并网前发电机电压调节，并网发电后可以整定正、负调差方式，调差率大小也可以整定，保证并列运行的发电机间合理分担无功。并网发电后增减无功负荷速度也可以设定。机组在突甩负荷时机端电压迅速稳定在空载额定电压。在任何时候操作者都可以进行灭磁，然而必须在出口断路器开关打开后才行，另外，空载时当发电机转速低于80时，会自动逆变灭磁，在80ne达到之前，V/HZ限制器会调整电压给定点，防止机组低速时转子过磁通。水轮发电机机组还可选用柔性电气制动方式停机。6限制和保护低励限制当机组进相运行至临界低励限制线，低励限制动作，励磁系统自动增加发电机无功使无功达到或超过临界低励限制线，这种情况下发低励限制报警并闭锁减磁，增加励磁后，欠励限制自动返回。过励限制当机组滞相运行至临界过励限制线，闭锁增磁，20秒后，过励限制动作，励磁系统自动减少发电机无功使无功达到或低于临界过励限制线，这种情况下发过励限制报警，减小励磁后，过励限制自动返回。V/HZ（过磁通）限制如果电压与频率的比率超过设定值时，则自动按设定的比率调整电压给定值。当空载频率小于45HZ时,自动逆变灭磁。强励反时限限制当机组转子电流运行至1.1倍额定以上时，利用反时限曲线计算出允许时间，当达到允许时间后，强励反时限限制动作，励磁系统自动减少转子电流达到或低于1.1倍额定，这种情况下发强励反时限限制报警，降低励磁电流后，强励限制自动返回。空载过压空载运行时，当发电机电压超过1.3倍空载额定发电机电压，自动逆变灭磁。整流柜故障励磁电流限制针对可控硅整流柜快速熔断器熔断、停风、部分柜切除等不同程度的故障，可人为设定几段最大容许的励磁电流，分为励磁电流一级限制，二级限制和三级限制。最大励磁电流限制当发电机磁场电流大于最大允许磁场电流时，最大励磁电流限制动作，励磁系统立即投入强减功能，降低磁场电流。当磁场电流低于发电机最大允许励磁电流后，最大励磁电流限制自动返回。7实时故障诊断实时诊断电源电压过低或消失、PT断线、可控硅同步电压信号断线、可控硅触发脉冲丢失、控制角误差、发电机机端电压及可控硅阳极电压相序错位、通迅故障。主CPU电路设有看门狗（Watch Dog）电路监测，并能对存储系统(FLASH、RAM)、软件功能模块实行相互检查。8容错功能当调节器由于某种原因发电机电压、定子电流、转子电流、频率、有功及无功测量发生异常时，计算机可自动进行识别，进行容错处理，从而保证调节器不发生误调节，避免由此引发的振荡或其它灾难性后果。同样，当开机、停机、增、减磁、油开关位置等控制信号发生误动作时，计算机也可自动进行识别，从而保证调节器不发生误调。9智能调试及计算机辅助分析功能调试时可利用各项试验专用数据库，自动进行各项试验，计算机辅助选择相应参数，并对试验过程及结论作出评价。具备实时数据库及历史数据库，能够进行故障录波与计算机辅助分析，并给出有效提示。三、主要技术参数及指标1电气输入量参数：测量PT电压 AC 3100V仪用PT电压 AC 3100V定子CT电流 AC 35A转子CT电流 AC 35A转子电压 实际值（选用）转子分流器 75mV（直流侧，选用）2开关量输入输出参数16路光电隔离输入；16路继电器输出，节点容量1A/DC220V；3输出参数输出脉冲：可供三相全控整流桥用的六相双脉冲触发功率：每相脉冲可供10组脉冲变压器回路负载。4电源参数交、直流并联供电。交流输入220V15%，直流输入220V20%。稳压电源：A套和B套的电源各自独立。功率消耗：小于400瓦。5性能指标可控硅控制角分辨率：计数频率最高可达40MHZA/D转换通道：16；分辨率：2-14；8路无相差同步采样控制计算调节速度：20毫秒（典型）调压范围：5%130%调压精度：0.5%移相范围：0-180度，上下限值可程序设置调差：由软件设置无功调差率，正负及大小可选，级差为0.33%。频率特性：频率每变化1%，发电机端电压变化不大于额定值的0.25%。整定值调节速度：可编程，满足不大于1%每秒，不少于0.3%每秒。响应时间自并激励磁系统： 上升0.08S 下降2倍/秒高起始响应励磁系统：上升0.1秒 下降Ug给定+KgQ时，过励限制返回。流程为图4-16。 欠励限制控制程序 当欠励限制标志置位时，根据有功P值，求出PQ特性曲线对应的允许进相无功功率给定值QCG，若QQCG，则调节器自动增电压给定值直至Q测量QCG，当UF测量Ug给定+KgQ时，欠励限制返回。流程为图4-17。3控制输入 在触发角输出之前，要经过一个上下限幅，如图4-18当max时取max。 max时取max。第五章 工控机界面操作SAVR-2000发电机励磁调节器配备一台液晶显示工控机，它以Windows NT 为操作系统，配以三维中文图形化界面，为用户提供了十分友好的人机接口。A套调节器和工控机串行口COM1相连，B套调节器和工控机串行口COM2相连。51 串行口设置说明如果出现调节器和工控机通讯故障，请按图5-1所示点击Windows NT的“控制面板”下的“端口”项后，会出现串行口设置窗口，正常情况下会有COM1，COM2两项。有不对的情况时，可删除剩余串行口，并重新添加COM1，COM2，然后重新启动工控机即可。图5-1 串行口设置52 各个窗口的功能介绍界面由7个窗口组成，分别为：主控窗、设置窗、信息窗、开关量、报警窗、参数窗和试验窗。通过鼠标点击窗口下方的分页栏可以选择相应的窗口。注意：设置窗、信息窗、参数窗和试验窗只有在调节器“运行/调试”键在“调试”位才能点击其中的命令。521 主控窗，其界面如图5-2所示。图5-2 主控窗主控窗是运行时的主窗口，缺省显示A套调节器的信息，想要显示B套调节器的信息，请点击开关量区的第一项“A为主机”或“A为从机”。其中： 定子电压模拟表：表计中蓝线表示发电机定子电压PT1的测量值，红线表示发电机定子电压的给定值。单位为“%”。转子电流模拟表：表计中蓝线表示发电机转子电流的测量值，红线表示发电机转子电流的给定值。单位为“%”。模拟量区1：“机端电压”表示发电机定子电压PT1的测量值，缺省单位为“%”，点击“%”则单位转换为“KV”；“电压给定”表示发电机定子电压的给定值，缺省单位为“%”，点击“%”则单位转换为“KV”；“触发角度”表示可控硅的触发角，单位为“度”。 “机组频率”表示发电机机端频率的测量值，单位为“HZ”。模拟量区2：“转子电流”表示发电机转子电流的测量值，缺省单位为“A”，点击“A”则单位转换为“%”；“电流给定”表示发电机转子电流的给定值，缺省单位为“A”，点击“A”则单位转换为“%”；“有功功率”表示发电机有功功率的测量值，单位为“MW” ；“无功功率”表示发电机无功功率的测量值，单位为“MVAR”。开关量区：四个信息从上到下依次表示“调节器的主从状态”，“调节器的运行状态”，“ 调节器的故障状态”和“调节器的控制方式”。控制按钮区：点击按钮可以向A、B套调节器下发相应的命令。“增磁”：表示向A、B套调节器下发增磁命令，可以点击该按钮，也可以通过敲击键盘上的“+”键。控制按钮为白色表示命令投入，为绿色表示命令退出。只有在设置窗的“控制使能”命令投入后，该命令才有效；“减磁”：表示向A、B套调节器下发减磁命令，可以点击该按钮，也可以通过敲击键盘上的“-”键。控制按钮为白色表示命令投入，为绿色表示命令退出。只有在设置窗的“控制使能”命令投入后，该命令才有效；“开机”：表示向A、B套调节器下发开机命令。控制按钮为白色表示命令投入，为绿色表示命令退出；“停机”表示向A、B套调节器下发停机命令。控制按钮为白色表示命令投入，为绿色表示命令退出；“停止录波/起动录波”表示向试验窗中选中的该套调节器下发停止录波或起动录波命令；“阶跃试验/阶跃返回”表示向试验窗中选中的该套调节器下发阶跃试验或阶跃返回命令。只有在设置窗的“控制使能”和“阶跃使能”命令投入后，该命令才有效。522 设置窗，其界面如图5-3所示，运行时请不要修改该窗口的任何数据。串口区：用来对工控机串行口的各项参数进行设置，一般情况下各项参数不许改变。方式区：用来设置调节器的各种控制方式。其中：1）A、B套选择区：想要选择某套调节器的控制方式，可以点击该套调节器的选择框为“”；否则，可以点击该套调节器的选择框为“ ”。2）方式控制按钮区：想要投入某种控制方式，可以点击相应的控制按钮为白色；想要退出某种控制方式，可以点击相应的控制按钮为红色。想要使调节器当前的参数采用相应区域的参数，可以在“设置值”中写入相应的区域值。想要使调节器在确定的中断下运行，可以在“设置值”中写入相应的中断值。选择好相应的控制命令后，点击“确定”按钮，将向选择好的调节器下发相应的命令；点击“取消”按钮，将取消相应的命令控制；注意：只有在投入“控制使能”命令后才能投入其它命令。3）A、B套实际值区：“1”表示该套调节器的某种控制方式投入，“0” 表示该套调节器的某种控制方式退出。注意：如果由于调节器或工控机掉电等原因造成运行方式的实际值和设置值不符时，点击“确定”按钮，将向选择好的调节器下发相应设置值；点击“取消”按钮，将使设置值等于相应的实际值；图5-3 设置窗523 信息窗，其界面如图5-4所示。A、B套选择区：想要显示某套调节器的信息，可以点击该套调节器的选择框为“”；否则，可以点击该套调节器的选择框为“ ”。信息类型区：选择好想要显示的信息类型后，点击“确认”按钮，将向选择好的调节器下发相应的命令，调节器收到命令后，将上送工控机所需信息。注意：每次进入信息窗后，必须点击“确认”按钮后才能显示所需信息。 滚动条和信息页指示：当要显示的信息多于一页时，信息页指示将显示“第页 共页”，可以点动滚动条显示不同页的信息。单位选择区：想要改变显示信息的单位，点击相应选择项即可。信息名称区：所要显示信息的名称。A套数据区：显示A套调节器的信息。B套数据