GDER-2032说明书.doc

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。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%,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：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%Ifdn H010%，可以复归过励信号V/Hz 限制和保护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。(b) 当 V/Hz(设定值+0.05)时，面板 V/Hz故障指示灯亮，过V/Hz继电器动作，励磁调节器转为手动方式运行。切手动1S后，如果V/Hz仍然动作，则本通道退出运行。(c ) 当频率大于45Hz，小于47.5Hz，等比例减小自动运行电压给定值。(d) 当频率低于45Hz时，立即退出运行。系统自检保护系统自检功能含存储器校验、电源检测、可控硅故障，通讯故障等、当有故障发生时，发通道故障信号，同时本通道退出运行。对于主备用系统，备用通道自投。6.3.2.8 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。GDER-2032 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上，也可上传到上位机进行分析打印。6.2.3.9 试验录波能够记录试验启动前1秒，启动后19秒的通道录波数据，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。6.3.2.10 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、分闸等； 6.3.2.11 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。6.3.2.12 试验功能通过此功能可以设置信号相加点的位置，PSS有补偿试验功能，PSS无补偿试验功能，可以设定调节器按恒定触发角输出，输出触发角大小在设定的最小触发角到设定的最大触发角范围内任意可调。通过这种操作可以测定交流励磁机的时间常数。6.3.2.13 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秒跟踪转子电流（或输出电流）。两种运行方式之间能进行无扰动切换。双自动通道之间通过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，调节器根据转子电流计算出对应的触发角，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，先检查备用通道的工作状态应该在跟踪状态，跟踪通道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，IRF也基本相等。6.3.2.14 运行方式的选择调节器具有以下四种运行方式选择：恒机端电压调节（AVR）恒励磁电流调节（AER）恒功率因数调节（可选）恒无功功率调节（可选）以上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。七、功率单元励磁装置的主回路采用可控硅三相全控桥式整流电路，在整流桥的每个支路配有快速熔断器和信号熔断器，以供保护和发信号之用。可控硅设有阻容保护，转子装有专用的压敏电阻作过电压保护装置，用于吸收尖峰过电压，以保护可控硅和转子的安全。图7-1 主回路接线图主回路为典型的自并激接线，见图7-1。由机端的励磁变压器通过三相全控桥提供转子励磁电流。励磁变压器的接线采用Y/-11，以减少谐波干扰。UA、UB、UC是从励磁变引入的正序三相交流电源。由于桥式电路中的电流IL流通时，必须有两个可控硅同时导通，由哪两个可控硅导通是由三相电压之中彼此差值最大的两个相电压决定的。由图7-2可看出，三相全控整流的自然换相点，是在六个线电压正半周波形的交点处。图7-2 三相桥式全控整流电路的自然换相点八、键盘、显示及操作GDER-2032微机励磁调节器，采用240*128的大屏幕彩色液晶显示器进行显示，此显示器可以显示15*8=120个汉字或30*16=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。主要作用包括：测量显示、参数整定、故障显示、事件追忆显示，与键盘结合使用，完成以上功能。8.1 键盘操作说明上，下，左，右箭头键的作用是用于选择菜单的当前工作栏，选中当前菜单栏以后，分为以下两种情况：（1）对用于反白显示的菜单会以反白形式显示。（2）以光标显示的菜单会将光标跳到选中的位置闪烁。在修改参数时既可以用上下箭头键，也可以用“+”，“-”键。其中上箭头键用于数字增加，同“+”键，下箭头键用于数字减小，同“-”键；“回车”键用于确认当前选中的菜单并进入下一级菜单，修改参数时用于确认参数的修改。在初始界面显示下，如果按一下“回车”键，进入下一级主菜单界面显示。“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。“复归”键用于对运行中出现的信号进行复归。CPU复位：“复归”键和“复位”键一起按下，可以对CPU进行复位操作，运行中，严禁操作CPU复位，会造成无功波动。注意，在某些特殊的情况下，只按复归键无法对故障信号进行复归时，可以采用快速同时按下并弹起“复归”和“Q”组合键几次，可以将信号清除。8.2 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，调节器出现故障时显示相应的故障，例如：+C相脉冲故障，按下“复归”键后重新显示微机励磁调节器标识。 微 机 励 磁 调 节 器 - UG1: 13.80KV IG1: 6.25 KV UFD: 265.1 V IFD: 1650 A UGR: 13.81KV IFR: 1651 A P : 125.2MW Q : -10.13 M ARF: 150.1 COS : 0.866 F0 : 50.01 Hz ILD: 50.12 A - 灭磁开关：合/分 通道状态：运行/跟踪/退出 主油开关：合/分 运行方式：自动/手动 -2006-8-18 16：12：20第二区域：数据显示区对应显示量定义如下，所有变量均以实际值进行显示。 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零IFD:励磁电流，对于无刷励磁系统显示的为调节器输出电流UGR:自动（恒机端电压调节）PID的给定参考电压IFR:手动（恒转子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:可控硅触发角COS:功率因数F0:机端电压频率ILD：对于双柜均流运行方式下的本柜输出电流 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，手动运行方式为恒转子电流闭环调节，对于无刷励磁系统，转子电流测不到，手动运行方式为恒调节器输出电流调节。8.3 主菜单显示在主画面显示情况下，按“回车”键，进入主菜单显示。按上下左右键选中菜单，按“回车”键后进入主菜单显示，按“Q”键逐级退回显示菜单。 -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 8.3.1 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:UAB1,UBC1,UCA1:测量PT三相线电压UG1:测量PT三相线电压平均值UAB2,UBC2,UCA2:仪表PT三相线电压UG2:仪表PT三相线电压平均值IA,IB,IC:定子三相电流IG:定子三相电流平均值ILA,ILB: 用于三机励磁系统，本柜和它柜输出的励磁电流F0:发电机机端电压频率F1:励磁电源频率URAN:外部叠加的测试信号UPSS:PSS的输出，在投入PSS时，先检查此信号，此信号为零时，投入PSS没有冲击。UFD： 转子电压IFD： 转子电流P： 有功功率Q： 无功功率COS: 功率因数，小数点后三位显示ARF: 触发角U5V: 5V电源U12V: 12V电源H0: 发热量百分比US： 系统侧电压 - 测 量 显 示 - UG1： K V ILA： A UAB1： KV ILB：A UBC1：KV P： MW UCA1：KV Q： MVar IG： KA COS： IA： KA F0： Hz IB： KA F1： Hz IC： KA ARF： UG2： KV URAN： V UAB2：KV UPSS：V UBC2：KV U5V：V UCA2：KV U12V：V UFD： V H0： %IFD：A US： KV8.3.2 参数设置本菜单主要设定机组运行需要的参数；例如PID参数，PSS参数；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。修改参数的方法如下： - 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 5% 最大a角 150 最小a角 20 交轴电抗 0.7 增减速度 0.5% 首先选中对应菜单，按下确认键，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置，按上下键（或+，- 键）增减数字，修改后须按回车键确定修改有效，光标取消。若按下Q键则修改无效，闪烁光标消失。8.3.2.1 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= 0.5S KP=12T2= 9.4S T4= 0.05S b=0.028.3.2.2 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=5T2= 8.0S T4= 2.0 S 8.3.2.3 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。 Tw1=0.15 Tw2=0.25 Ks2=1.00 T5=0.15 T6=0.25 T7=1.00T8=0.15 T9=0.25 M=4KS1=100 T1=0.13 T2=0.22T3=0.08 T4=0.05 Ks3=1.00 W+ P8.3.2.4 欠励限制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 -A:(0, -1.00Mvar) B:(6.00MW, 0)K:0.5 Ti: 2.55S注意:欠励C点的设置在系统设置菜单内，应正确设置参数K和Ti，否则欠励时有可能发生无功振荡，参数K和Ti的范围如下：0.2K1，2STi8S。 8.3.2.5 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，最大允许的强励时间。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，1.5秒延时后，立即切除调节器。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为150。最小角：设定PID输出的最小限幅值，对于全控桥一般设定为15。 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。8.3.3 保护投退- 保 护 投 退 - P T断线 投/退 V /Hz限制 投/退 欠励限制投/退 过励限制 投/退 失脉冲 投/退 自检故障 投/退 跳开关 投/退 切本柜 投/退 切它柜 投/退 备用 投/退 SCR故障 投/退 备用 投/退 备用 投/退 备用 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，按下确认键进入修改状态，这时光标出现，按上下键改变投退状态，确认修改则按下回车键，修改有效并且光标消失。若按下Q键则修改无效并且光标取消。8.3.4 开入状态开入状态共可以显示20路开关量的实时状态量。最后五行要通过滚屏操作。试验方法（从开关量输入板来的开入量）：依次在后端子上加24V2电源，可观察到对应的开关量输入变位。如果信号有效，显示合，信号无效显示分。注意：所有开关量中，只有灭磁开关和开关量按常闭接点要求，在该该开关量输入端子上加上24V2，显示“分”，不加信号时，显示“合”。-开 入 状 态 - 灭磁开关 合/分 零起升压 合/分 它退输入 合/分 有功调整合/分 #1柜故障合/分 #2功率故障合/分 #3柜故障合/分 PSS投入 合/分 通道投入 合/分 均流运行 合/分 自动运行 合/分 增 磁 合/分 减 磁 合/分 恒无功 合/分 恒cosf合/分 自退输入 合/分 它柜24V2 合/分 本柜24V1 合/分 本柜24V2 合/分 油开关合/分 备用 合/分 备 用 合/分 8.3.5 传动试验传动试验进行开关量的强制输出。注意：此菜单只有在机组停机时方可以操作，（判断条件为灭磁开关在分闸位置时）。此菜单不需要密码进入。试验方法：选中需试验的菜单项，按下回车键，这时会出现闪烁的光标，按上下键改变开关状态，按回车键后开关变位，如果按下Q键，则相应的开关状态不改变，这时可以测量后端子开关量输出对应的位是否相应的发生变化。传动任一的限制和保护动作时，调节器面板上的通道故障指示等都会亮，只有取消了所有的保护和限制传动试验，此通道故障指示灯才会复归掉。- 传 动 试 验 - 自动运行 合/分 手动运行 合/分 PSS投入 合/分 恒无功 合/分 恒COS 合/分 PT断线 合/分 V/Hz限制 合/分 过励限制 合/分 欠励限制 合/分 自检故障 合/分 SCR故障 合/分 失 脉 冲 合/分 备用 合/分 跳开关 合/分 它退输出 合/分 自退输出 合/分 8.3.6 系统试验在此界面下能进行阶跃响应试验，并能显示选定变量的波形图。波图形上变量全部以标幺值显示。按左右键选中对应的菜单，按回车键进入修改对应量。阶跃量可在20%范围内修改。第二项要整定的是阶跃信号保持的时间，设定范围可以从0秒到15秒，最小分辨率为0.1秒，选中开始菜单后按下回车键即开始有阶跃量输出，菜单此时显示结束，直到20秒的录波时间到为止，重新显示开始字样。在试验过程中若发现系统出现非正常情况，立即按下回车键则阶跃量取消，菜单恢复显示开始字样。试验结束后，选中WAVE菜单后按下确认键，则显示可供显示的录波量，按上下键可以改变当前需WAVE:UG1 -系 统 试 验-1.0pu（0.9pu,5.0 s） 20s阶跃量：10% 时间：15s 开始/结束阶跃量：10% 时间：15s 开始/结束显示的录波量UG1、UG2、IG、UFD、IFD、ILA、ILB、P、Q、a、UGREF、IFREF共12个波形图。再次按下回车键后则出现一条游标，并在显示屏右上角出现游标对应点的时间和当前的幅值（标幺值显示）。按左右键游标左右慢速移动，按下键游标右快速移动，按上键游标左快速移动。按Q键可以逐级向上退出菜单。此试验界面需要密码进入。8.3.7 故障追忆在此菜单下显示故障状态及故障时的数据