導(dǎo)語：電站勵磁系統(tǒng)設(shè)計和運用一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1.系統(tǒng)設(shè)計

1.1總體設(shè)計

由于是改造，所以在總體設(shè)計時，除了應(yīng)滿足勵磁系統(tǒng)應(yīng)有的功能和規(guī)范規(guī)定的參數(shù)指標(biāo)要求外，同時必須考慮到電站現(xiàn)場實際情況，主要應(yīng)注意以下方面：（1）屏柜組合要符合現(xiàn)場的空間要求，原系統(tǒng)由兩柜拼裝，新的勵磁系統(tǒng)也只能按兩柜訂貨，即調(diào)節(jié)柜一柜，功率整流和滅磁合一柜。同時，屏柜內(nèi)設(shè)備的布置和端子排要考慮到舊控制電纜和動力電纜的長度，充分合理利用。（2）調(diào)差系數(shù)應(yīng)能多檔調(diào)整，且檔間差別要分得細(xì)一點。因為水輪機組同軸有兩臺發(fā)電機，也就是有兩套勵磁系統(tǒng)，其無功分配和調(diào)差配合的調(diào)試會復(fù)雜一點。（3）應(yīng)考慮通訊的穩(wěn)定和可靠。本電站已實現(xiàn)“無人值班，少人值實”的微機自動化監(jiān)控，系統(tǒng)應(yīng)能同監(jiān)控系統(tǒng)配合，實現(xiàn)遠(yuǎn)方閉環(huán)和開環(huán)調(diào)節(jié)。（4）屏柜下水輪機層有大電流的發(fā)電機出口母排經(jīng)過，要有防抗電磁干擾的措施，確保系統(tǒng)的可靠安全運行。如柜體、插箱、板件采用就近接地，縮短接地距離；采用多重屏蔽，防止外部干擾和對外干擾等。（5）充分考慮運行、維護的方便，降低工作人員的勞動強度和便于故障的查找。如人機界面要友好，故障錄波功能要在出現(xiàn)故障時及時觸發(fā)、容量要足夠大，故障專家診斷功能要完善，不但要給出故障的種類，也要給出原因及維護方法等。

1.2主要功能設(shè)計

（1）勵磁調(diào)節(jié)器采用PID＋PSS調(diào)節(jié)規(guī)律，PID參數(shù)要具有足夠的可調(diào)增益，通過改變可控硅整流器的觸發(fā)角度，精確快速地調(diào)節(jié)同步發(fā)電機的機端電壓和無功功率，保證發(fā)電機按要求升壓、并網(wǎng)、增減無功負(fù)荷及解列后逆變停機，保證發(fā)電機穩(wěn)定運行于空載、發(fā)電、停機的工況。（2）通道冗余。為保證系統(tǒng)的安全運行，勵磁系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置兩套勵磁調(diào)節(jié)控制單元，一套為主，一套跟蹤熱備用。每套調(diào)節(jié)器均作為一個獨立的調(diào)節(jié)通道，可獨立承擔(dān)所有的調(diào)節(jié)任務(wù)，互不公用，互不干擾，一套故障時，自動切換到另一套運行，故障套調(diào)節(jié)器不會影響正常套調(diào)節(jié)器的正常工作。（3）完善的限制功能能確保機組和系統(tǒng)之間的安全穩(wěn)定運行。如應(yīng)具備以下限制器：轉(zhuǎn)子過流過熱限制器、過勵延時限制器、欠勵瞬時限制器、V/Hz限制器、瞬時強勵頂值限制器、功率柜故障限制器。（4）要有零起升壓、軟起勵、自動初值起勵升壓方式可選，以滿足機組各種運行工況的需要。（5）勵磁系統(tǒng)要具備開機保護、空載過電壓、TV斷線防誤強勵的功能，以保證運行機組的安全。（6）為了保證系統(tǒng)的安全和可靠，勵磁系統(tǒng)要具備電源電壓過低過高或消失、TV斷線、可控硅觸發(fā)脈沖號及數(shù)量、可控硅同步電壓相序及發(fā)電機機端電壓相序、控制角度、軟硬件看門狗、通訊故障的自檢和自診斷功能，一旦發(fā)生故障和異常時，能進行容錯處理或發(fā)出警報，并切換到完好通道運行。（7）要具有容錯控制功能，以便對一些測量參數(shù)信息進行分析，從而取得正確的信息來維持勵磁系統(tǒng)的正常運行。如：機端電壓、定子電流、轉(zhuǎn)子電流、機組頻率、有功和無功功率、增減磁信號、起勵和逆變信號等的容錯。

2系統(tǒng)配置

NES5100勵磁系統(tǒng)的原理方框圖如圖1。

2.1結(jié)構(gòu)配置

根據(jù)現(xiàn)場的空間要求，整套勵磁系統(tǒng)采用兩柜拼裝而成。一柜為勵磁調(diào)節(jié)器柜，一柜為功率整流和滅磁柜。勵磁調(diào)節(jié)器柜采取分層布置，從上而下配置表計層、A套調(diào)節(jié)器層、工控機層、以太網(wǎng)交換機層、鍵盤抽屜層、B套調(diào)節(jié)器層、控制按鈕與旋鈕開關(guān)層。功率整流和滅磁柜從上而下包括可控硅整流裝置、滅磁裝置及滅磁開關(guān)、陽極開關(guān)等。

2.2硬件配置

主要硬件包括以下部分：（1）系統(tǒng)電源板。該板為雙路供電，AC220V、DC220V輸入，+12V、-12V、兩路+5V、兩路24V輸出。（2）脈沖電源板。該板為雙路供電，AC220V、DC220V輸入，24V輸出,作為脈沖電源。（3）模擬量板。該板的主要功能是對機端電壓、系統(tǒng)電壓、同步電壓、定子電流、轉(zhuǎn)子電流等信號進行調(diào)理，將高壓（100V）、大電流（5A）信號進行隔離并轉(zhuǎn)換為±10V電壓信號，然后傳輸?shù)街鰿PU板，該板還包括D/A輸出部分，有4路12位的D/A輸出。（4）同步電壓板。該板的主要功能是將整流柜送來的100V同步電壓信號進行變換，然后傳輸?shù)街鰿PU板，在本板上，要根據(jù)同步頻率的不同，選擇不同的跳線和不同的阻容吸收元件參數(shù)。（5）開關(guān)量板。包括開關(guān)量板和擴展開關(guān)量板。擴展開關(guān)量板和開關(guān)量板的硬件功能相同。共有20路開關(guān)量輸入通道，通過光耦隔離輸入；16路開關(guān)量輸出，經(jīng)過光耦隔離后通過繼電器節(jié)點輸出。每一個開關(guān)量的狀態(tài)可以通過面板上的指示燈進行顯示。（6）脈沖放大板。該板的主要功能是將CPU板上形成的小脈沖通過光電隔離及電平轉(zhuǎn)換送至6片CMOS管放大，然后輸出。脈沖切換繼電器主要控制脈沖是否輸出。該板的另一功能是將發(fā)出的脈沖進行取樣，并回讀至CPU板，以檢查脈沖是否丟失。脈沖放大板還包括電源檢測和故障開出功能，電源檢測用于對系統(tǒng)的+5V、±12V、24V電源進行檢測，若檢測到本套電源掉電或故障，則立即發(fā)出故障信號并進行雙機切換，以保證系統(tǒng)的可靠性。（7）CPU板。CPU板是核心控制板，主要功能有：將模擬量板送來的模擬信號進行A/D采樣、根據(jù)A/D采樣的結(jié)果及開入信號邏輯判斷進行控制計算，產(chǎn)生控制脈沖、根據(jù)邏輯判斷程序?qū)崿F(xiàn)開關(guān)量信號輸出、測頻及脈沖回讀檢測、雙套切換邏輯的實現(xiàn)、通訊功能。示意圖如圖2。

2.3軟件配置

系統(tǒng)軟件包括三個方面：嵌入式操作系統(tǒng)、人機交互程序以及勵磁應(yīng)用程序。嵌入式操作系統(tǒng)部分包括操作系統(tǒng)本體，硬件底層驅(qū)動軟件、系統(tǒng)任務(wù)配置、系統(tǒng)中斷配置等。底層驅(qū)動包括Flash驅(qū)動、以太網(wǎng)驅(qū)動等。人機交互程序位于通信報文處理任務(wù)中。該任務(wù)和網(wǎng)絡(luò)通信任務(wù)、RS232/RS485通信任務(wù)一同構(gòu)成了整個人機交互的下位機系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)通信任務(wù)、RS232/RS485通信任務(wù)接收到上位機發(fā)出的指令后，將指令發(fā)送到一共同的消息隊列中，通信報文處理任務(wù)從消息隊列中逐條取出并處理。勵磁應(yīng)用程序包括兩個方面：主流程和控制調(diào)節(jié)程序。主流程放置于主任務(wù)中，完成勵磁應(yīng)用程序的初始化以及機組狀態(tài)的判斷等功能?？刂普{(diào)節(jié)程序放置于3.3ms中斷中，控制周期為3.3ms，完成所有的勵磁控制調(diào)節(jié)功能，確保了控制調(diào)節(jié)的快速和精度。結(jié)構(gòu)方框圖如圖3。

3日常使用維護重點

（1）裝置安裝后首次通電投運前，要根據(jù)圖紙要求檢查接線正確，要查各構(gòu)件是否有松動現(xiàn)象；導(dǎo)線，銅排等連接處是否緊固、接觸是否良好；要模擬各信號的動作情況；要經(jīng)靜態(tài)試驗正常后，方可投運進行動態(tài)調(diào)試，然后再投入運行。（2）每次機組大修或系統(tǒng)停運時間較長時，要查各構(gòu)件是否有松動現(xiàn)象；導(dǎo)線，銅排等連接處是否緊固、接觸是否良好；要模擬各信號的動作情況。同時要進行除塵、清潔。（3）定期清潔。應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場空氣的清潔程度定期對勵磁裝置進行除塵、清潔。清潔時應(yīng)切斷所有電源，用壓縮空氣機、真空吸塵器或小毛刷等器具對裝置外表及內(nèi)部器件、導(dǎo)線連接處等易積灰垢的地方，小心仔細(xì)進行清掃。對裝置內(nèi)部器件包括印制線路的清掃，請勿使用任何清潔劑，也不宜使用潮濕的抹布。（4）定期檢測設(shè)備。根據(jù)現(xiàn)場情況和運行工況，應(yīng)按表1要求進行定期設(shè)備檢查。

4結(jié)語

通過現(xiàn)場技術(shù)人員和廠家的緊密配合，改造后的勵磁系統(tǒng)經(jīng)試驗后，各項性能指標(biāo)達(dá)到了設(shè)計要求，符合技術(shù)規(guī)范。如：可控硅控制角α分辨率最高可達(dá)40MHz；控制計算調(diào)節(jié)周期為3.3ms、調(diào)壓精度小于0.1%、由軟件設(shè)置無功調(diào)差率，正負(fù)及大小任選，級差為±0.1%、發(fā)電機頻率每變化1％，發(fā)電機端電壓變化不大于額定值的±0.1%、電壓響應(yīng)時間上升小于0.08s，下降小于0.15s。同時，經(jīng)過一年多的運行，證明了系統(tǒng)的勵磁調(diào)節(jié)精度高、安全可靠，各種維護、操作更加簡單友好，為整個電站安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行提供了強有力的保證。

本文作者：林思攀工作單位：福建省泉州市龍門灘引水工程管理處