BKL-501SC技术参考资料.doc

BKL-501SC型微机励磁装置技术参考资料（供设计院及使用单位专用）中国核工业电机运行技术开发公司2008年3月目 录一、总体说明二、电气原理图三、控制保护信号电气原理图四、柜体外形、结构及安装尺寸图五、端子排图六、电缆联系图七、输入输出接点明细表一、概述BKL-501SC型微机励磁装置为中国核工业电机运行技术开发公司设计研制的高可靠、高性能励磁系统，具有320240液晶触摸显示屏，可显示各项运行参数、控制参数及故障信息。装置采用双微机控制系统，具有优良的抗干扰性能，并可带载不停机更换控制插件、冷却风机、灭磁单元。装置有手动及自动调节方式。保护功能完善，有带、失励失步保护及不减载自动再整步功能。智能化程度高，调试方便，操作简单，人机界面良好，平时维护工作量极少；装置可满足工业环境下长期、可靠、连续运行，适用于各类工业企业的同步电动机应用。二、型号及命名三、使用条件 海拔不超过1800M 周围空气介质温度 -10+40 周围空气相对湿度不大于85%（205时） 无腐蚀性气体、导电尘埃及爆炸危险的场所 无剧烈振动冲击，倾斜角度不超过5 户内安装，且安装地点有良好的通风。四、主要性能及特征1、主回路采用无续流二极管三相半控桥式电路，良好的启动控制回路，保证电机启动时无脉振，并使电机在失步后的再整步过程中有良好的再整步特性。即使在少有的控制插件故障、冷却风机单元、灭磁单元故障时，仍可保证电机稳定同步运转，并可在不停机、不减载条件下更换故障部件。2、采用按滑差顺极性过零投励电路，投励时加短时整步强励，牵入同步迅速、可靠、平稳，投励时无冲击。对凸极效应强、因凸极效应牵入同步的电机，则会自动启动计时环节投励；具有自动投全压功能。3、采用双微机控制系统，当主系统工作，从系统处于热备状态。双系统可以自动及手动互切。4、具有手动/自动调节励磁功能。手动调节范围一般设置为额定励磁电压值的20%130%。采用增/减磁按钮来调节励磁，取消了以往故障率高的励磁调节电位器。5、具有恒电流、恒功率因数自动调节功能。用户可通过装置控制中心面板上的触摸屏选定何种自动调节方式，自动/手动方式可通过操作仪表面板上的自动/手动旋钮实现切换。由于有a角自动跟踪，所以由“自动”转向“手动”调节时为无扰动切换；当由“手动”转为“自动”调节时，若原手动设定的a角与自动调节所需的a角有差异，则会向自动调节所需的a角方向调节，调节快慢可通过触摸屏调整参数。6、具有失步保护及不减载自动再整步功能。当电机因负载突增、电压剧降、励磁电源短时消失等原因导致电机带励、失励失步时，在故障源消除后，本装置会实现自动带载再整步，使电机恢复稳定同步运行，如因故障时间过长或电机特性过差，无法实现再整步时，失步保护装置会自动动作于跳闸。7、当配电系统配有我公司的DSB型断电失步保护装置时，在电源恢复后可实现断电失步带载自动再整步。8、具有阻容快速灭磁系统。关桥时间不大于500微秒，关桥速度快，可避免系统重合闸时对电机的非周期冲击，并可加速备用电源的自投，以及在短路时加速电机短路电流的衰减。9、具有液晶汉显触摸屏，显示直观，修改参数方便。10、本装置控制系统采用交直流电源双路供电，当任一路电源消失后，另一路电源仍可保证本装置正常工作。五、装置的结构及组成1、结构本装置为钢质单柜体结构，尺寸为8008002200（mm），离墙8001000（mm）安装。柜体前门为玻璃门，门内各种仪表及信号指示通过玻璃门清晰可见。柜体上方为冷却风机单元。其下依次为：仪表操作单元控制中心进线电源单元继电器单元阻容灭磁单元打开仪表板门，可见固定在环氧玻璃层压板上的三相半控桥及启动回路的8个功率器件及相应的RC器件，检修维护方便，其导电部分在屏后，打开屏后门，可见快熔及其相应的电气连接线及端子排。灭磁电阻放在柜内底部，当用ZX-15型灭磁电阻且数量为2个或2个以上时，需在柜外装设。励磁变压器均在柜外装设。2、仪表操作单元面板上装有励磁电压、励磁电流、功率因数、定子电流四种指示仪表及交流电源、直流电源、励磁故障、电机运行、降压起动、励磁工作、灭磁允许信号灯及音响报警器。仪表板上的按钮可实现手动投励、手动灭磁、增磁、减磁，手动/自动调节转换、KQ检测、音响解除等操作。当装置中某控制部件故障时，控制中心面板上的显示器会指出故障部位，此时电机仍保持同步运行，按使用说明书更换故障部位后，电机又可回复到正常运行。3、控制中心控制中心是装置的控制核心，其可靠性和功能决定了微机励磁装置的水平。这是依靠简洁、可靠的硬件电路和强大的软件功能来得到保证，控制中心设在专用的小机箱内。3.1机笼机笼内有6个插槽，它包含A/B两个系统的CPU板、IO板、DY电源板；插槽安装在机笼母板上，两个系统的互切电路也在机笼母板上。3.2 插件板CPU板：CPU板以80C196KC为中心，配有高性能外围芯片及隔离光耦。由IO板输出的模拟量送至CPU进行A/D转换；数字量经光耦隔离后送到CPU板。CPU根据输入信号（包括由触摸屏输入的数字量信号）经过处理计算后，完成各项控制、保护、逻辑功能，并执行脉冲输出和数字量输出，CPU的脉冲输出通过设于机箱上的IO板经过隔离及脉冲放大后，对三相半控桥及灭磁可控硅提供触发脉冲。DY电源板：其输入为直流开关电源及交流开关电源双路供电的24V，其输出为12V及5V，5V电源只供CPU系统使用，以提高可靠性。12V电源供IO板及传感器板使用。开关量输出继电器也位于此板上。IO板：IO插件的功能是对输入的模拟量进行隔离、变换后输入至CPU板；另一功能是将CPU输出的脉冲信号进行隔离放大后为主桥可控硅及灭磁可控硅提供触发脉冲。以上各板均插在一个连接母板上，连接母板的端子用于与外部进行电气连接。3.3液晶触摸显示屏（见图2）,采用320240点阵液晶触摸显示屏，按提示操作即可。4、电源板单元4.1同步变压器TB：同步变压器，一次侧220V引自电源进线B相，二次侧2路12V输出提供本装置的A/B系统的同步电源。4.2双24V开关电源（PWR1、PWR2、PWR3、PWR4）交流开关电源（PWR1、PWR3）、直流开关电源（PWR2、PWR4）的 输入由WHK控制，当WHK在调试或工作位时，电源接通；WHK在0位时，电源断开。本开关电源路直流24V输出供控制中心，路直流24V输出作本装置的控制、保护回路电源。4.3开关电源板将开关电源的DC24V输出用二极管两两并联后输出，并监视各24V输出是否正常。4.4传感器板A/B系统各有一套传感器板，本板功能是将定子电流、定子电压、励磁电压、励磁电流信号经传感器隔离、转换成05V级信号送入控制中心。图2.液晶触摸显示屏 六、全数字式微机励磁装置的主要特色：1、CPU板以80C196KC为中心，带有A/D及DIO功能。系统大为简化，且抗干扰性能大为提高，CPU系统所用模块均采用工业化生产，器件均经严格老化、筛选，并经过长期工业运行考验的标准化模块，可靠性高，兼容性好，可扩展。2、所有强电输入信号均经过隔离转化为弱电信号后，再输入CPU系统，数字输入、输出信号均经过光耦隔离，CPU的模拟输出信号经过隔离放大后再输出。3、CPU所用的5V电源仅供CPU的机笼内使用，不外引，以避免外部电源的干扰。4、所用开关电源除由可靠的直流电源供电外，尚有交流开关电源并联使用，以保证供电的可靠性。5、强大的人机对话功能：通过液晶触摸显示屏可实现强大的人机对话功能；根据触摸显示屏提示进行操作，在触摸显示屏上显示的参数包罗了所有运行中所需的信息。详见BKL501SC安装调试使用说明书可在线对任何设定值进行修改。各种励磁故障以及非励磁原因造成的电机失步故障，触摸显示屏上均能正确显示，便于运行人员及时排除。6、CPU板的设置参数具有掉电保护功能。7、简洁、标准化的硬件设计和强大的软件支撑，大大减少了硬件故障率，平时维护量也大为减少。七、工作原理由KQ、ZQ、RF及相应的控制电路组成启动控制回路，在电机整个异步启动阶段，即使在小滑差下，在交流感应电压的正负半周,启动回路均能可靠接入附加电阻RF。RF值按启动条件及再整步条件选定，因此使电机具有良好、对称的启动特性和再整步特性。当电机牵入同步后，KQ的开通值自动转成高通值，使电机在运行中不会误通附加电阻回路，装置内尚设有KQ的自关断电路，有效地避免了在运行时附加电阻因长期误通而烧毁。在电机异步启动期间，电机励磁绕组两端的交流感应电势经变换后输入微机，微机随时检测其滑差值，当滑差达投全压定值时，微机发出控制信号，接通设在继电器单元上的投全压QYJ。当电机为降压启动时，QYJ动作合投全压高压断路器。装置的滑差投励是按顺极性准角原则设定，微机检测到该滑差值实现准角投励，并施加短时整步强励，使电机快速、平稳、可靠牵入同步。对转动惯量小、负载轻、凸极效应较强的电机，在未达投励滑差前会因凸极力矩被牵入同步，此时由装置的计时投励环节实现投励。本装置设有手动/自动调节，当在“手动”调节位置时，可按动仪表操作面板上的增/减磁按钮来调节励磁；当为“自动”调节位置时，则会按设定的调节方式自动调节励磁。“恒功率因数”、“恒电流”为闭环自动调节。在运行时允许手自动调节相互转换。在“手动”调节时，整步强励后的正常励磁值由a初始角决定。在“自动”调节时整步强励后的正常励磁值先是按a初始角决定，经一定延时，自动调节系统投入工作后，则由自动调节的设定值来决定。励磁电压值Ud可参照下式计算：式中： U2L为励磁变压器的二次侧电压值2.5V是考虑线路压降及整流电路功率器件的压降的概值装置出厂时a初始角值已在整定表内列出，用户可按实际需要重新设置。电机进入正常同步运行后，微机不断地监测其运行状况，用户可通过触摸屏查询各项运行参数。当运行中发生本装置所设置的不正常运行工况（包括带励、失励失步故障）时，微机会快速判别，并发出相应的控制指令，实现本装置所规定的各项技术性能指标。本装置即使遇到主晶闸管触发脉冲完全消失，仍可保持同步电机的稳定同步运行，在遇冷却风机及其它励磁故障时，允许装置继续工作，此时装置会发出报警信号，用户可在线排除故障，时间以不超过半小时为宜。八、直流电源系统本装置由外部可靠的直流220V（订货时注明也可用其它电压等级）供电，装置内设有交流直流双路开关电源，当一路电源失电时，另一路电源会无延时地自动投入工作，以保证控制中心能可靠的工作。九、保护系统根据故障性质的不同，保护装置的动作分以下四种：1、预告信号报警，此时报警灯亮。其类别有：PT断线、过励报警、欠励报警、失步保护、励磁故障、微机故障。过励、欠励报警是指励磁值超出了预置的过励、欠励定值范围，此时微机系统经一定的时延后会自动将励磁调节到预置的a角初始值，以恢复励磁的正常运行，同时会发出报警信号。励磁故障包括整流桥失控缺相、直流电源失压、交流电源失压、电容失压、风机故障共五种，微机故障包括A/D采样、CPU的RAM自检及接口故障三类，进入触摸显示屏的“报警信息”菜单，该屏即有汉字显示其类别。运行人员即可据此及时排除故障。发预告信号的同时，有继电器接点输出，可引至中央信号屏。当发生PT断线等故障时，调节方式会由“自动”转向“手动”。2、保护跳闸：保护跳闸分失步保护后备跳闸、快熔熔断或空气开关跳闸、交流失压延时跳闸、长时间不投励延时跳闸共四种。进入触摸显示屏的“报警信息”屏，该板上即有汉字显示其故障类别。3、失步保护动作于再整步：此时触摸屏失步保护灯亮，再整步成功后微机系