二、调节器的组成.doc

第二章 调节器的组成第二章 调节器的组成21 调节器的总体结构 DLT6000型励磁调节器的原理框图如下图所示。其主要硬件资源包括：可编程控制器（PLC）智能操作屏（IOP）励磁调节板移相触发模块总线端子板测量用电压互感器、电流互感器中间变送单元信号综合板继电器端子板可编程控制器（PLC）、励磁调节板和移相触发模块作为DLT6000型励磁调节器的核心部件，用于实现数字给定、PID调节、脉冲输出、故障检测等主要功能。测量用电压互感器及电流互感器通过中间变送单元变换输出的模拟量由模拟量总线连接到调节器抽屉。操作继电器等开关量通过开关量总线连接到调节器抽屉。总线端子板用于总线合成，在DLT6000型励磁调节器中，模拟量总线和开关量总线合成为一条总线。由于采用了总线结构, 可以灵活组态成多通道调节器。信号综合板用于实现信号转换、逻辑控制。继电器端子板以继电器无源接点的形式输出与励磁系统有关的各种状态信号和故障信号，供电站中控系统使用。DLT6000型励磁调节器包括一个自动调节通道和一个手动调节通道及相应的辅助功能单元。自动调节通道为主通道，手动调节通道为备用通道，它们在控制信号级切换。切换可手动实现，当自动调节通道出现故障时，也可由调节器内的故障处理系统自动切换到手动通道。这种组态自、手动为双向跟踪，即备用通道跟踪运行通道。两个DLT6000型励磁调节器可组态为完全独立的双通道调节器, 其中一个为主通道，另一个为备用通道。在这种情况下，每个调节器可自行设置为自动调节模式或手动调节模式。备用通道自动跟踪主通道, 在检测到主通道故障时自行切换至备用通道运行并告警。这种组态当某一通道选择手动模式运行时，该通道自行解除跟踪功能。22 DLT6000型总线DLT6000型总线是我所专门为励磁调节器开发设计的一套外部总线结构。外部总线使得励磁调节器之间的组合变得轻而易举。用户可选用相同或不同类型的调节器组成多通道励磁系统。不同的组合方式无需更改任何接线。通过外部总线，调节器采集外界开关量信号和模拟量信号，并输出相应的开关量信号和模拟量信号，从而组成一套完整的励磁调节器。外部总线使励磁系统接线从复杂、无序变为简单、有序。总线从总线端子板（A40）引出，总线端子板用一个工程塑料外壳封装，其端子定义见表21所示。它完成以下功能：双边接线端子，连接各种被测信号；通过印刷线路板将被测信号转换成按双列插脚定义的总线信号；一路电流继电器，用于转子短路过流保护；二路电压继电器，其中一路按10%发电机额定电压整定，另一路按40%发电机额定电压整定，用于调节器及励磁系统的相关操作。表21 A40总线端子板端子定义端子号回路号功能说明端子号回路号功能说明1Ua2第二组测量电压23Ua3系统测量电压2Ub2第二组测量电压24Ub3系统测量电压3Uc2第二组测量电压25Uc3系统测量电压4Ua1第一组测量电压26ILA励磁电流测量5Ub1第一组测量电压27ILB励磁电流测量6Uc1第一组测量电压28ILC励磁电流测量7C2第二组同步电压29R621通道切换8B2第二组同步电压30R643厂用电源消失9A2第二组同步电压31R678逆变不成功10C1第一组同步电压32R642整流柜故障11B1第一组同步电压33R629起励时限12A1第一组同步电压34R652断路器合13P有功功率35R645直流电源消失14R653停机36R651开机15NC37R633起励不成功16IG定子电流38R625调节器故障17UL励磁电压39R617B套减励18NC40R611A套减励19Q无功功率41R63110%电压继电器输出20R613B套增励42R63240%电压继电器输出21R607A套增励43R639过励保护22+2424V电源正极44R60224V电源负极DLT6000型总线由50线扁电缆组成。其中125线为模拟量总线，2550线为开关量总线。DLT6000型总线引脚定义见表22。除电源外，开关量总线的信号均为低电平有效。模拟信号均为采样信号，带小写字母的信号是交流信号，全部为大写字母的信号为直流信号。表22DLT6000型总线引脚定义线号回路号功能说明线号回路号功能说明1a1A通道同步电压2b1A通道同步电压3c1A通道同步电压4GND地5IG发电机定子电流6UL励磁电压7P有功功率89Q无功功率10IL励磁电流11UG1A通道反馈电压12UG2B通道反馈电压13GND信号地14a2B通道同步电压15b2B通道同步电压16c2B通道同步电压17R60224V负极18R60224V负极19US系统电压2021+1212V正极22+1212V正极23R60124V正极24R60124V正极25R60124V正极26R60124V正极27R60124V正极28R607A套增励29R611A套减励30R613B套增励31R617B套减励32R621通道切换33R623B通道运行 34R626A通道运行35R651开机36R653停机37R625调节器故障38R631建压10%39R633起励不成功40R639过励保护41R645直流电源消失42R643厂用电源消失43UKAA通道控制信号44R678逆变不成功45UKBB通道控制信号46R642整流柜故障47R652断路器合48R629起励时限49R60224V电源负极50R60224V电源负极23 可编程控制器 可编程控制器简称为PLC，它是以微处理器技术为基础，综合了计算机技术、自动化技术和通讯技术的一种工业控制装置。PLC自七十年代初期诞生以来，在二十多年的时间里得到了迅猛的发展。它以简单的梯形图编程方式、可靠性高、耐恶劣环境能力强、使用极为方便等特点，迅速占领了工业生产自动化领域，成为工业自动化领域应用最广的的控制装置。一、主要特点没有机械继电器的运动部件，采用固态继电器，寿命至少增大10倍；超紧缩结构，DIN导轨安装，最多可扩展到4个模块。光学耦合器和电涌抑制器把CPU与所有高电压和噪音隔离，使CPU的运转不受周围工业环境的影响；应用VLSI（超大规模集成电路）技术取得的高度集成和小型组件，使故障的可能性减到最小。二、主要性能指标额定电压DC24V10%消耗电流300mAI/O点数输入16点、输出16点。最大可扩展到128点程序容量5000步执行速度0.9s/步内部继电器通用1008点（R0R62F）特殊64点（R9000R903F）定时器/计数器144点寄存器数据寄存器6144个字（DT0DT6143）特殊寄存器112个字（DT9000DT9111）索引寄存器IX，IY掉电保护区定时器无计数器从起始地址至C127内部继电器128点（R550R62F）数据寄存器32个字（DT6112DT6143）模拟量单元输入2路，12位精度，转换时间1ms输出1路，12位精度，负载300三、控制任务及原理DLT6000型励磁调节器依赖PLC实现了大部分功能软件化。PLC作为励磁调节器的核心器件，完成下列功能： 1、增减励磁控制自动调节通道由PLC实现给定。利用PLC两个输入端、一个内部寄存器、一个12位的D/A输出端，即实现了发电机电压给定数字化；增减励磁通过改变PLC内部数字量来实现。当处于手动调节通道运行时，由单片机直接检测增减磁信号的输入，并由单片机实现手动通道的数字给定。2、停机预置无开机令时，PLC对自动通道的给定值进行预置。通过智能操作屏控制给定预置值处于“零升”或“正常”状态，可以在机组建压时将机端的初始电压值稳定在10的额定电压或100的额定电压。 3、强励控制调节器处于自动调节模式时，当PLC检测到发电机电压突然下降，则通过输出端口控制调节器退出1.1倍电流限制，投入顶值电流控制，强励时限由PLC软件设定（一般出厂设定值为20秒），并能自动复归。 4、通道跟踪PLC将主通道和备用通道的控制信号通过A/D转换采集进来并进行比较，通过软件改变备用通道的给定值，使备用通道的控制信号与主通道一致。通道跟踪功能可由人工闭锁。 5、系统电压跟踪由PLC通过软件对采集的系统电压（当有系统电压输入时）和机端电压进行比较，调节机端电压，使其自动跟踪系统电压的大小。该功能在并网后自动退出；当智能显示屏的控制按键处于“网压跟踪切”时也会自动退出。 6、欠励限制PLC采集当前机组输出的有功功率和无功功率，发电机处于进相运行状态时，PLC即调用欠励限制判断子程序。 欠励限制特性为一倾斜的直线，其特性方程如下： K （SP） Q 其中： P - 有功功率 Q - 无功功率 S - 机组视在功率 K -斜率（可调），一般设为0.4。 7、调差采用硬件调差方式实现。通过采样电阻采集从机端电流互感器反馈来的定子电流信号，然后将该信号叠加在机端电压反馈信号上，调节采样电阻的大小，即可以很方便地改变调差级数，控制调差率的大小，从而实现机组间无功功率的合理分配。由于定子电流信号采集自两只独立的机端电流互感器，故此调差又称为两相调差。8、串行通讯PLC自带两个RS232C串行通讯口，其中一个与IOP连接，另一个用于实现与监控系统串行通讯。具体的通讯规约请参见FJL型励磁系统通讯规约。9、模拟量采集PLC配备了一个扩展模拟量单元，包括两个模拟量输入通道和一个模拟量输出通道。利用电子切换开关，PLC采集系统电压、发电机电压、发电机电流、励磁电流、有功功率、无功功率、主通道控制信号、备用通道控制信号等八个模拟量。各个模拟量的转换范围见表23所示。表22模拟量转换范围模拟量A/D转换值实际值发电机PT电压下限00V上限4000150V励磁电流下限00A上限40002倍额定励磁电流主通道控制信号下限00V上限40005V备用通道控制信号下限00V上限40005V发电机电流下限8000A上限4000CT副边满量程系统PT电压下限8000V上限4000150V有功功率下限800变送器输出4mA时对应的有功功率上限4000变送器输出20mA时对应的有功功率无功功率下限800变送器输出4mA时对应的无功功率上限4000变送器输出20mA时对应的无功功率四、输入输出定义表24 PLC输入输出信号定义定义回路号地址插脚地址回路号定义手动方式ManuX012X1R673PT故障脉冲故障R671X234X3R653停机开机R651X456X5R674电源故障低频逆变R677X678X7FOLL跟踪闭锁DC24V正R601COM910COMR601DC24V正断路器合R652X81112X9R639过励保护动作减磁DECXA1314XBR645操作电源消失厂用电源消失R643XC1516XDR642整流柜故障过励限制动作R675XE1718XFINC增磁DC24V正R601COM1920COMR601DC24V正自检INT0Y02122Y1R678逆变不成功欠励限制动作R676Y22324Y3R633起励不成功起励时限R629Y42526Y5Y5手动增手动减Y6Y62728Y7Y7强励DC24V正R601+242930GNDR602DC24V负测量选择Y8Y83132Y9Y9测量选择测量选择YAYA3334YBYB测量选择YC3536YDYE3738YFDC24V正R601+243940GNDR602DC24V负24 智能操作屏（IOP）智能操作屏是一种带触摸键功能的液晶显示装置。它通过串行通讯口以固定的通讯规约跟PLC进行数据交换。在串行通讯过程中，IOP作为上位机，PLC作为下位机。PLC的内部继电器和数据寄存器的一部分作为数据交换区，IOP通过修改PLC内部继电器的状态向PLC发出指令，PLC通过修改数据寄存器的数值决定IOP显示内容。一、 性能额定电压DC24V10%额定消耗功率12W以下显示器点阵液晶（带LED背景照明灯。绿、橙、红三种）点阵数16064表示可能文字数104登录可能画面数160作画软件Screen Utility适用PLC松下电工FP系列二、串行口设置引脚123456789定义NCSDRDRSCSNCSGNCNC三、DIP设置打开IOP背板后盖，有6个DIP拨动开关，DIP开关位置及对应的IOP模式见下表所示。DIP位置变化后，重新上电或按复位按钮生效。123456IOP模式0-0-0-运行模式（错误显示）0-1-0-运行模式（屏蔽错误显示）100-0-数据传输模式（19200bps）101-0-数据传输模式（9600bps）110-0-通讯设置模式111-0-屏幕检查模式-00数据保持无效-01数据保持有效四、主要功能1、 显示当前调节器及励磁系统运行工况。A、状态信息l 自动调节模式或手动调节模式l 强励指示l 发电机断路器状态l 低频逆变指示l 欠励限制指示l 过励限制指示l 通讯状态指示l PLC输入输出口状态l 内部数据寄存器的数据B、显示故障信息并记忆l 厂用电消失l 直流电消失l 逆变失败l PT故障l 起励失败l +5V电源故障l 脉冲故障l 功率柜故障l 过励保护C、数据l 发电机电压l 有功功率l 无功功率l 励磁电流l 主通道控制信号l 备用通道控制信号2、 实现相关操作l 远方通讯控制投/退l 零起升压/正常升压设置l 恒功率因数调节投/退l 系统电压跟踪投/退l 故障查找（追忆）25 励磁调节板一、概述励磁调节板用于实现PID调节、辅助控制、接口转换、故障检测、操作等功能。板内有按发电机电压偏差调节的自动通道(AVR)和按励磁电流偏差调节的手动通道（AER）。几乎所有的信号都通过励磁调节板转接、分流。脉冲输出由J1插座引出； DLT6000型总线接到J2插座；可编程控制器的输入/输出接至PLC连接器；对外信号输出通过J3引到继电器端子板；J4则主要用于与操作面板接口。二、自动通道自动通道以发电机电压作为反馈量，以PLC输出的直流信号作为发电机电压的给定值，用线性集成的PID调节电路进行调节，输出控制信号给触发板进行移相触发。自动通道还具备过励限制、强励、欠励限制、调差等辅助功能。过励限制值在出厂时一般整定为1.1倍额定励磁电流。强励电流约为1.8倍额定励磁电流，强励时限由PLC软件设定。欠励限制由PLC实现，参见前节所述。三、手动通道手动通道以励磁电流作为反馈量，其给定由一块单片机控制一个12位精度的串行数模转换器得以实现。用线性集成的PID调节电路进行调节，输出控制信号给触发板进行移相触发。手动通道作为备用通道，其功能相对而言比较单一。当处于自动通道运行时，手动通道可自动跟踪自动通道。该功能是由PLC实现的。用于实现给定的单片机自带EPROM，有丰富的I/O资源及实时中断功能, 无须加其它外围器件, 使硬件做到最简。该单片机还负担故障检测的任务，包括PLC故障、脉冲故障和PT断相检测。当自动通道出现故障时，单片机发出切换命令，实现自动切换。通道切换也可人工实现。切换在控制信号级进行，即自动通道和手动通道共用移相触发模块。当两个DLT6000型励磁调节器组态为完全独立的双通道调节器时, 其中一个为主通道，另一个为备用通道。在这种情况下，每个调节器可人工设置为自动调节模式或手动调节模式，这两种模式不能自动切换。四、接口定义1、 J1连接器引脚定义J1输出六相脉冲，引出到接线端子，供给整流桥触发脉冲。表25 J1连接器引脚定义插脚1234567定义A相脉冲B相脉冲C相脉冲A相脉冲B相脉冲C相脉冲GND2、 J2连接器引脚定义 J2引出50线扁电缆与总线端子板上J1相连，具体定义参见表21DLT6000型总线引脚定义。3、 J3连接器引脚定义J3引出20线扁电缆与继电器端子板上JN1相连，将励磁运行状态信号输出至电厂监控系统。表26 J3连接器引脚定义含义信号名称引脚信号名称含义PT故障R67312R677低频逆变欠励限制动作R67634R625调节器故障电源故障R67456R671脉冲故障备用通道运行R62378R626主通道运行24V+R601910R60224V-逆变不成功R6781112R645直流电源消失厂用电源消失R6431314R639过励保护动作整流柜故障R6421516R633起励不成功强励指示Y71718R675过励限制动作24V+R6011920R60224V-4、J4连接器引脚定义J4连接器接到调节器面板，见表27所示。表27 J4连接器引脚定义引脚信号名称说 明1R60224V-2R60224V-3AI0电子多路转换开关输出的模拟量信号，引至PLC 模拟量单元1通道。4AI1电子多路转换开关输出的模拟量信号，引至PLC 模拟量单元2通道。5V01自动通道给定信号6R60124V+7DEC接到操作面板上减励按钮8R623由主通道切至备用通道，备用通道运行指示9R621由备用通道切至主通道10R626主通道运行指示11FOLL接到操作面板上跟踪闭锁按钮12INC接到操作面板上增励按钮5、PLC连接器引脚定义PLC连接器通过40线扁电缆与PLC输入输出口连接，具体定义见表23所示。 6、B1连接器引脚定义B1连接器是励磁调节板与移相触发模块的接口，其引脚与移相触发模块引脚一一对应，具体定义参见下节。五、跳线码设置在励磁调节板上有一些跳线码，针对不同的通道组合，跳线设置有所不同，具体参见表28所示。各跳线码的功能见表29所示。表28 跳线码设置通道配置JP1JP2JP3JP4JP5JP6JP7JP8K2双DLT6000型A通道1-32-41-21-22-31-2Y/N双DLT6000型B通道3-54-62-32-31-2Y/N单DLT6000型1-21-32-41-21-22-3断开表29跳线码功能跳线码连接方式功 能JP11-2允许在调节器内自动模式/手动模式间切换断开只能通过K2手动选择自动模式/手动模式JP2见上表为不同通道选择对应的增、减磁信号JP3见上表当在本通道运行时，禁止跟踪JP4见上表确定总线上UKA、UKB信号来源（双DLT6000型）JP5见上表确定总线上UKA信号来源（单DLT6000型）JP6见上表确定总线上UKB信号来源（单DLT6000型）JP7见上表确定自动调节通道反馈来源JP8见上表允许主通道出现故障时可自动切换到备用通道K2见上表在双DLT6000型调节器中，选择每个调节器的调节模式。在单DLT6000型调节器中，只能断开。26 移相触发模块移相触发模块接收由励磁调节板传送的移相控制信号、同步信号及其它辅助控制信号，实现脉冲输出。移相触发模块是一个独立封装的集成单元，它安装在脉冲触发板上，通过引出的20脚插头与脉冲触发板连接。移相触发模块的尺寸为118mm70mm20mm。移相触发模块型号为MU004，它是一种模拟量控制的六相触发器，适用于晶闸管三相全控桥（或半控桥）整流与逆变控制。与一般的触发器不同，它是IC数字电路和IC模拟电路的结合体，充分发挥了二种电路各自的优越性。具有硬件简单，无需调试，功能多，可靠性高的优点。一、主要特性1、 移相触发模块输出6相脉冲，每一相脉冲由相隔60度的双脉冲组成，单个脉冲宽度为5度。脉冲相位由控制信号调节，控制角与控制信号的关系见图21所示。图21 移相触发模块控制角与控制信号的关系曲线2、内部设有最小控制角限制和最大控制角限制。最小控制角设为22度，最大控制角设为152度。限制角也可进行调