智能电站励磁控制系统设计

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1、智能电站励磁控制系统设计高劲松杨京广高莉亚(中国长江电力股份有限公司葛洲坝电厂，湖北宜昌443000)摘要：本文介绍了智能电站建设对励磁系统的技术要求，提出了智能励磁系统设计的总体思路，介绍了智能励磁控制系统的网络构架、硬件构架，励磁调节器、智能功率柜、励磁信息在线监测装置等的配置、功能设计。关键词：励磁；智能化；独立运行；在线监测0引言励磁系统，是发电厂电能生产过程中向发电机提供励磁电流以建立磁场的专业设备，它不仅关系到发电机安全稳定运行，同时还对电力的稳定运行起着重要的作用。随着电力系统向智能电网发展的趋势的确立和实现，以及智能电站的发展要求，励磁系统的安全稳定运行对发电厂及电

2、网的安全稳定影响也越来越大。智能励磁系统作为发电机组的核心控制系统，其技术发展对智能电站发电环节建设起着重要的支撑作用。为了进一步提升电网安全稳定运行水平，需要深入挖掘励磁运行控制技术在提高智能电站运行可靠稳定性方面的作用，提升励磁系统对电网安全稳定的支撑作用。1智能电站励磁系统设计主要思路(1)智能励磁系统对外通讯均采用网络通信方式。(2)智能励磁系统应具有在线监视功能，能够实时采集各种设备运行状态信息和故障信息对外送出。(3)智能励磁系统应具备自动故障录波功能。(4)智能励磁系统应具备智能故障模式识别功能。(5)智能励磁系统应具备完善的冗余容错控制功能。(6)智能励磁系统应具备

3、同步GPS对时功能。2智能电站励磁系统设计构架本新型智能励磁控制系统设计，充分考虑到智能电站建设的需要，在励磁系统里附加了专用励磁在线监测装置，将光纤网络化通讯和智能化功率柜（包括热管功率柜）技术相结合而设计的新型励磁控制系统。系统结构如图1所示。调节器两通道、调节器和功率柜控制单1元、调节器和灭磁柜控制单元之间均通过光纤进行点对点连接，进行分布式控制及数据交换。光纤通信波特率高、抗干扰能力强，非常适合工业现场。智能化功率柜设计具备独立运行能力，紧急情况下可作为第三通道运行。励磁在线监测装置采用光纤通讯方式获得励磁调节器、功率柜、灭磁开关各种数据。利用所获取的数据对励磁系统健康状态

4、进行评估，为励磁维护或故障排查提供依据，还可以自动生成各种开机试验报告，在电站办公系统里就可掌握励磁设备的运行情况。图1智能励磁系统结构其构架设计主要特点：1）调节器的两个控制通道之间通过光纤通信实现双机跟踪和数据交换。2）调节器的两个控制通道与功率柜、灭磁柜内控制单元之间通过光纤通信实现控制和数据交换。3）灭磁柜控制单元与功率柜控制单元之间通过光纤通信实现后备电流调节控制。4）调节器的两个控制通道分别通过交换机与电站监控系统通信，将励磁调节器数据送给电站监控系统，并可接受电站监控系统的无功给定调节，通讯规约采用IEC61850。5）调节器的两个控制通道与在线监测控制器通过光纤进行

5、通信，将调节器数据送给在线监测控制器。6）调节器的两个控制通道与管理机PPC通过RS232通信，实现励磁显示、控制、参数设置、试验、录波等功能；在线监测控制器与管理机PPC通过以太网通信，实现在线监测数据的显示、设置等功能。27）在线监测控制器与功率柜、灭磁柜内控制单元通过光纤进行通信，采集功率柜和灭磁柜数据。8）在线监测控制器与无线测温装置通过RS485通信，采集可控硅温度数据。9）在线监测控制器与电站Ⅱ区系统通过以太网通信，将在线监测的数据送给电站Ⅱ区系统。10）在线监测控制器与电站GPS对时系统通过光纤实现B码对时。在线监测控制器与调节器、功率柜和灭磁柜内控制单元通过光纤实现

6、对时。3智能电站励磁控制系统硬件结构和通讯模型设计新型励磁控制系统硬件结构见图2，此方案采用新一代的控制板，减少了励磁调节器与电站监控系统和励磁信息在线监测系统通信的中间转接环节，提高了数据的及时性和可靠性。同时，新控制板采用光纤和以太网通信，大大增加了数据传输量，能够满足电站网络化和智能化对海量数据的传输要求。在方案中，数据网络传输通过采用IEC61850通讯模型（见图3），实现励磁系统与电站监控与励磁信息在线监测系统的网络通讯，同时励磁系统在设计中采用控制功能模块设计，从而，从设备上，系统框架上、程序控制上，满足了网络化的系统结构和智能化的控制方式的智能励磁系统要求。图2新型励

7、磁控制系统硬件结构3数据映射单元IEC61850模型配置文件规约解析模块励磁调节器装置IEC61850服务IEC61850设备、管理系统系统数据映射实时数据库励磁IEC61850模型励磁调节器装置数字化发电站图3智能励磁系统IEC61850通讯模型4励磁调节器配置调节器硬件部分主要由五部分构成：（1）ICAM光纤网络化励磁控制器：具备PLC的高可靠性和易扩展性；ARM+FPGA多核系统架构；集成兼容DSP指令的高速浮点运算单元，强大运算/处理能力；分时多任务操作系统；