大型发电机励磁系统的研制

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1、大型发电机励磁系统的研制汪大卫李宇俊（东方电机控制设备有限公司四川德阳618000）摘要：本文通过对励磁系统特点的论述，介绍了新型励磁系统的优点，尤其是在励磁系统结构、控制器和软件设计上的进步。关键词：三通道控制器励磁调节器智能均流远程调试可视化编程1引言我国生产励磁系统的产品已有50多年的历史，在产业结构上已初步形成规模化、标准化的体系。国内已有数家公司具备提供各种规格和型号励磁系统产品的能力，有些公司的产品还具有较强的市场竞争实力。但这些产品的制造工艺、技术水平与国外知名厂家相比还存在一定的差距，而能够对大型发电机组提供全套励磁设备的厂家则为数不多。目前由国内开发的励磁产品

2、主要存在着一些问题。首先，自主开发的控制器档次偏低，且更新换代比较困难。虽然自主开发能使硬件成本降低，但由于开发队伍的局限，使得控制器的技术起点低，开发出来的控制器使用范围窄、可靠性和稳定性差、难以大量推广，不能形成一定的生产规模。其次，自主开发系统的软件平台多数采用汇编语言或C语言。使用这样的平台来进行软件产品的开发，不但费时费力，而且通用性差。而国外则采用功能块图形化语言进行开发，开发速度快、周期短、通用性强。国内不少项目采用散件进口，国内整机组装的途径生产励磁系统产品，这样将长期依赖外国公司并受制于人，产品的大部份利润将被国外公司或散件供货商所获得，我们无法掌握核心技术，

3、也无法在控制设备领域掌握主动权。我公司在引进三峡电厂水轮发电机组励磁设备的基础上开展了对大型发电机励磁系统的研制，希望能够通过项目的引进，掌握国外先进设计技术、制造工艺，进一步了解国外的最新标准，通过全球采购的模式，采购世界上一流的电器部件或组件以及核心控制器，这样使我们的技术始终保持在一个较高水平，同时又可提高产品的可靠性、降低制造成本。通过开发系统的远程调试和维护工具软件，提高产品的竞争力，产生新卖点。2研制的主要内容2.1励磁系统由励磁调节器、晶闸管整流装置及灭磁装置组成,其中励磁调节器是整个系统的控制中心，而控制器则是调节器的核心。通过对国际上各类控制器进行技术性能和价

4、格的综合比对，选择一款具有较高性价比的核心控制器。2.2通过研究ABB和Siemens公司励磁系统的控制软件，使用新型软件设计平台，将三峡励磁调节器的控制软件国产化；设计并完善励磁系统动态试验软件,以便于对装置进行调试和维护；开发基于Internet的励磁系统远程调试和维护工具软件，提高产品的竞争力。2.3通过与专业研发公司合作，设计开发融通讯、脉冲触发、智能均流为一体的晶闸管整流装置专用控制器，提高晶闸管整流装置智能化和可靠性。2.4对试验方法和手段进行改进，通过建立数字仿真系统，对大型发电机组进行仿真研究，通过试验来选取最佳的励磁调节参数。2.5研究目前国际国内晶闸管整流装

5、置所采用的各种冷却方式，针对大型机组的实际情况确定最佳冷却方式，提出结构设计方案。3励磁系统研制3.1励磁系统结构3.1.1励磁系统的结构框图，见图1。图1励磁系统框图励磁调节器是整个系统的控制中心，励磁系统的可靠性及先进性在很大程度上取决于调节器，而控制器则是调节器的核心。本设计方案设计了具有A、B、C三个控制通道的励磁调节器。A、B控制通道是从信号采集到脉冲输出完全独立的两套主调节控制通道，C通道独立具备从励磁电流信号采集到脉冲输出功能。工作时C通道实时自动监测发电机运行工况，当A、B通道均发生故障时，C通道将完成无扰动切换，以恒励磁电流方式独立完成所有的模拟和逻辑控制，满

6、足发电机的基本运行，减少强迫停机率，提高系统的运行可靠性。3.1.2励磁系统采用分层控制，如图2所示。图2励磁系统分层控制图3.6在励磁系统中，控制部份分成几个层次，以便于任务的分级管理。最下层执行最基础的任务，主要包括脉冲调理放大、晶闸管触发、晶闸管整流装置的智能管理和灭磁。其次的一层是控制层，这一层是励磁系统控制的核心层，主要包括采集信号、运算处理、脉冲输出、系统保护和逻辑控制，这些工作涵盖了调节器的基本功能。再上一层是励磁系统的操作工作站，它主要是对系统的数据进行贮存、实现修改参数、图形显示、现地操作和试验录波和故障追忆等，进行远程调试维护时，Intel网也是通过该层接入

7、的。最顶层是电厂监控系统和远方控制系统层。各层之间的通讯由工业以太网来完成，以保证各层之间的通讯良好。3.2控制器实践经验证明，具备高速运行指标、高可靠性的先进的工控机，才能满足励磁调节器的要求。A、B控制通道的控制器选择了3UCompactPCI总线式控制器，它具有以下特点：a)采用开放的工业标准与结构。机箱采用抗电磁干扰技术设计，具有较高的电磁兼容能力，而且抗冲击、抗震动;b)底板完全由无源器件组成，没有任何有源器件。为板卡提供的垂直散热系统能保证板卡安全工作;c)采用机箱后端走线的连接