華北電力大學電力系統(tǒng)及其自動化學科ppt課件

1、WKKL2000微機勵磁調(diào)理器簡介 中國電力科學研討院王亮等中國電力科學研討院.概述 WKKL-2000 微機勵磁調(diào)理器為中國電力科學研討院研制、開發(fā)并消費的第二代微機勵磁調(diào)理器。隨著全國聯(lián)網(wǎng)的不斷深化，我國電力系統(tǒng)規(guī)模越來越大，勵磁系統(tǒng)對提高電力系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定性的作用也更加突出。 WKKL-2000將電科院幾代專家多年電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS研討的成果進展了產(chǎn)品化，國內(nèi)初次勝利開發(fā)了采用改良型PSS-2A模型的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS功能，完全處理了采用單一電功率信號的PSS-1A模型帶來的“反調(diào)問題。 WKKL-2000適用于從三機勵磁到自并勵等各種方式的勵磁系統(tǒng)，是現(xiàn)代大、中型同步發(fā)電機理想的勵磁

2、調(diào)理安裝。特別適用于200Mw600Mw三機勵磁系統(tǒng)勵磁調(diào)理器的改造。 .一、技術(shù)特點1. 遵于規(guī)范，高于規(guī)范 全面滿足國標和行標及發(fā)電公司的平安穩(wěn)定性評價要求，性能目的全面優(yōu)于規(guī)范。 2. 采用經(jīng)典PID+PSS控制方式 對于交流勵磁機勵磁系統(tǒng)采用轉(zhuǎn)子電壓硬負反響提高勵磁系統(tǒng)的動態(tài)呼應速度，勵磁系統(tǒng)性能目的全面滿足國標和行標要求。 3. 模型明晰、準確 采用高精度浮點離散化算法，計算誤差小，精度高。PID及PSS頻率特性包括幅頻和相頻特性計算機仿真和動態(tài)信號分析儀實測結(jié)果比較，在010Hz范圍內(nèi)相角誤差小于0.1，增益誤差小于0.5%。 .4. PSS-2A型電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS，完全處理“

3、反調(diào)問題。 改良型PSS-2A電力系統(tǒng)穩(wěn)定器模塊在WKKL-2000微機勵磁調(diào)理器運用，開創(chuàng)了國內(nèi)調(diào)理器的先河。 5. 丈量精度高 每周波24點交流采樣，快速傅立葉變換，完全消除零漂等對丈量精度的影響。14位高速A/D變換器，保證了丈量通道的精度和快速性。 6. 強大的網(wǎng)絡功能 具有強大的通訊功能，雙通道及調(diào)理器及功率柜之間經(jīng)過可靠的現(xiàn)場總線CAN-BUS進展銜接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和協(xié)調(diào)控制。每個控制通道都提供兩個獨立、并進展隔離的RS232和485接口。非常方便的實現(xiàn)調(diào)理器與上位管理機的通訊以及與電廠DCS系統(tǒng)的銜接。 .7.方便、友好的人機界面 大屏幕液晶顯示器，樹型菜單構(gòu)造，方便直觀，支持在

4、線參數(shù)整定，丈量顯示，實驗控制等操作，能顯示實驗波形和缺點波形，以及缺點類型和事件SOE。 8. 方便適用的上位機管理軟件 ESM-V1.0為WKKL-2000微機勵磁調(diào)理器專門配套運用的上位機管理軟件，支持勵磁系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)的的顯示，參數(shù)整定，缺點記錄，缺點波形顯示，定值報告，實驗報告的自動生成系統(tǒng)及打印輸出。 9. 高度集成化硬件設(shè)計 WKKL-2000 采用超大規(guī)模邏輯器件CPLD，該器件經(jīng)過靈敏編程能實現(xiàn)傳統(tǒng)的數(shù)十個芯片組合才干完成的功能，一個芯片即完成了CPU的一切外圍電路。大大提高了系統(tǒng)的可靠性。 .10. 國際先進的體系構(gòu)造設(shè)計，控制器 + 可控硅 = 勵磁調(diào)理器 WKKL-200

5、0 采用規(guī)范的6U機箱，背插構(gòu)造，使得信號流流向一致，減少了信號交叉的影響，提高了系統(tǒng)的抗干擾才干，機箱采用全封鎖構(gòu)造，機箱內(nèi)集成了除可控硅外勵磁調(diào)理器全部元件，構(gòu)造簡約、緊湊。主要板件全部采用多層板，外表貼裝工藝。 11. 超強抗干擾才干，100%消除軟缺點經(jīng)過精心的電路設(shè)計，合理的處置接地、濾波、屏蔽等方面的細節(jié)，使得安裝的抗干擾才干到達嚴酷等級級以上的規(guī)范。 12. 運轉(zhuǎn)方式靈敏多樣 WKKL-2000 可以任務在雙柜均流任務方式，也可以任務在主備用任務方式。用戶可根據(jù)詳細情況選擇。 .二、主要功能1. 調(diào)理及控制功能 1.1 自動運轉(zhuǎn)方式即發(fā)電機恒機端電壓PID調(diào)理 1.2 手動運轉(zhuǎn)方

6、式即發(fā)電機恒勵磁電流PID調(diào)理 1.3 自動手動之間相互跟蹤，實現(xiàn)各種方式下無擾動切換1.4 通道之間相互跟蹤，實現(xiàn)通道之間無擾動切換 1.5 發(fā)電機恒定觸發(fā)角運轉(zhuǎn) 1.6 無功調(diào)差調(diào)理，可恣意設(shè)置正、負調(diào)差方向，調(diào)差系數(shù)0-15%恣意調(diào)理，級差1%1.7 完成發(fā)電機在空載、負載等工況下的機組穩(wěn)定運轉(zhuǎn)及無功的平滑調(diào)理 1.8 參數(shù)的在線修正及記錄，保證掉電數(shù)據(jù)不遺失 1.9 可經(jīng)過串行口或以太網(wǎng)將WKKL-2000發(fā)電機勵磁系統(tǒng)接入電廠DCS系統(tǒng)，將調(diào)理過程中的數(shù)據(jù)實時傳送到上位機，并接受上位機的控制命令.1.10、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS附加控制 為了抑制系統(tǒng)的低頻振蕩，本調(diào)理器具有電力系統(tǒng)穩(wěn)定

7、器功能，采用改良型的PSS-2A電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的模型，完全處理了單一采用電功率信號的PSS-1A模型帶來的反調(diào)問題。目前這一技術(shù)曾經(jīng)在三峽水力發(fā)電廠勝利投入運轉(zhuǎn)，獲得了明顯的效果，深得三峽電廠和國調(diào)公司的好評。 PSS具有以下輔助功能： a) 自動投切； b) 手動投切； c) 輸出限幅，限幅值為發(fā)電機電壓標么值的5%10%； d) 缺點時自動退出運轉(zhuǎn)。 e) 自動電壓調(diào)理器有PSS輸出信號的模擬量丈量口以及PSS相加點模擬量信號輸入口，方便丈量整定PSS特性。 .限制和維護功能2.1 PT斷線維護 經(jīng)過兩組PT間進展比較，或同一PT不同相之間的電壓比較判別PT斷線，勵磁PT斷線切手動，儀表P

8、T斷線發(fā)信號。2.2 V/Hz維護壓/頻維護 VHz是為了防止發(fā)電機及其出口變壓器出現(xiàn)磁飽和。限制和維護的原那么是： (a) 當 VHz設(shè)定值時，閉鎖增磁,發(fā)過 V/Hz信號，限制增磁。 (b) 當 VHz(設(shè)定值時+0.05)，面板 VHz缺點指示燈亮，過V/Hz繼電器動作，勵磁調(diào)理器轉(zhuǎn)為手動方式運轉(zhuǎn)。切手動1S后，假設(shè)V/Hz依然動作，那么本通道退出運轉(zhuǎn)。 (c ) 當頻率大于45Hz，小于47.5Hz，等比例減小自動運轉(zhuǎn)給定值。 (d) 當頻率低于45Hz時，立刻退出運轉(zhuǎn)。.2.3 過勵限制與維護 過勵限制是為了防止發(fā)電機轉(zhuǎn)子勵磁繞組長期過負載而采取的限制勵磁措施，從轉(zhuǎn)子勵磁繞組發(fā)熱思索

9、，當強勵時，其允許的強勵時間t是隨發(fā)電機勵磁電流Ifd2的大小成反比關(guān)系。 .過勵限制和維護按照以下原那么： (a) 轉(zhuǎn)子電流 I f dI f d_max時，延時1.5秒直接封鎖脈沖退 出運轉(zhuǎn).I f d_max為菜單整定的瞬時過勵值； (b) I f d1.1Ifdn、 I f d1.0Ifdn時計算反時限等效時間： Heat=(Ifd2- Ifdn2)*t ; Heat_n= (I f d_2set- Ifdn2)*t_set ; 其中：I f d_set:設(shè)定的強勵倍數(shù); t_set：強勵時間 ；H0：顯示在液晶上，便于監(jiān)視。 (c) H050%，發(fā)信號，限制增磁 H080%，切手動運

10、轉(zhuǎn)，并且手動運轉(zhuǎn)給定值設(shè)為 90%I f d n H010%，復歸過勵信號 .2.4 欠勵限制及維護 油開關(guān)合閘并且發(fā)電機進相運轉(zhuǎn)，開場進入欠勵限制和維護子程序。 假設(shè) b Pc QD1第I條線，欠勵限制，發(fā)欠勵信號同時閉鎖減磁，自動增磁，直到脫離欠勵限制區(qū)為止，假設(shè)由于某種缺點呵斥發(fā)電機無法脫離進相區(qū)，那么在給定值到達增磁上限增磁速度同手動按鈕增磁速度。假設(shè) b Pc QD2第II條線，切手動。.2.5 觸發(fā)脈沖喪失的檢測 6個觸發(fā)脈沖在被CPU重新回讀，進展綜合判別，確定失脈沖的相，并顯示在液晶顯示器上。失一個脈沖系統(tǒng)發(fā)報警信號，失兩個以上的脈沖自動進展通道切換。2.6 通訊缺點檢測2.7

11、 可控硅缺點檢測 2.8 電源檢測，監(jiān)視CPU電源和24V操作電源能否正常2.9 一切的限制及維護定值以及每一種維護的投退均可在現(xiàn)場進展整定 .3. 其它輔助功能 3.1缺點錄波功能WKKL-2000 發(fā)電機勵磁調(diào)理器記錄缺點前10秒缺點后10秒的丈量數(shù)據(jù)，記錄的量包括，發(fā)電機電壓UG1，UG2，自動給定值UGREF，手動給定值IFREF，觸發(fā)角ARF，有功功率P，無功功率Q，轉(zhuǎn)子電壓U f d ，轉(zhuǎn)子電流 I f d ，發(fā)電機頻率F0，本柜輸出電流ILA，它柜輸出電流ILB。根本含蓋了一切模擬量，缺點波形可以在控制器自帶的液晶顯示器進展顯示，也可以經(jīng)過串口上傳到筆記本電腦，在EMS V1.0

12、上進展顯示，處置并打印。缺點錄波的啟動方式分為突變量啟動和缺點啟動兩種方式。 .3.2 實驗錄波功能 WKKL-2000 發(fā)電機勵磁調(diào)理器可以經(jīng)過手動啟動的方式記錄實驗時的波形，如10%階躍呼應，滅磁，甩負荷等波形，記錄時間為實驗啟動前1秒，實驗啟動后19秒的時間，記錄的量同缺點錄波。顯示方式同缺點錄波。 3.3 缺點記錄 可以按先進先出的原那么記錄20次缺點發(fā)生時模擬量采樣值，及缺點時間準確到毫秒，及缺點類型，一切信息均可在液晶顯示或上位機上進展顯示。 .3.4 事件記錄 可以按先進先出的原那么記錄20次事件發(fā)生的類型和動作時間準確到毫秒例如滅磁開關(guān)的分合，通道的投入/退出，運轉(zhuǎn)方式的轉(zhuǎn)換等

13、。3.5 強大的通訊功能 WKKL-2000采用規(guī)范的MODBUS協(xié)議，可以經(jīng)過靈敏的通訊方式，RS232，RS485，CAN，以態(tài)網(wǎng)進展通道之間的通訊以及勵磁調(diào)理器與DCS系統(tǒng)或電廠其它監(jiān)控系統(tǒng)的接口。 3.6軟件電位器功能 一切模擬量的處置回路均取消電位器，改為可以在菜單上整定的軟件電位器，調(diào)試任務由此變的更加輕松靈敏。 .3.7 強大實驗功能 經(jīng)過控制器上的鍵盤操作，方便的進展調(diào)理器的各項實驗，如開關(guān)量傳動實驗、過勵限制、欠勵限制、階躍呼應實驗、PSS的有補償實驗，PSS無補償實驗，交流勵磁機時間常數(shù)實驗等，并能進展自動錄波。 3.8 完善的勵磁系統(tǒng)管理軟件 ESM V1.0，經(jīng)過此軟件

14、完成勵磁系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)顯示，缺點記錄，波形分析，實驗導游，報告生成，數(shù)據(jù)遠傳，遠程診斷等功能。 .三、技術(shù)目的 1. CPU類型：32位高速DSP芯片 2. 可控硅控制角分辨率：0.0048度/碼 3. A/D 轉(zhuǎn)換量分辨率：2-14，16 路。 4. 控制計算調(diào)理速度：3.3 毫秒 5. 調(diào)壓范圍：5%130% 6. 調(diào)壓精度：0.5% 7. 移相范圍：10150 度。上下限值可設(shè)置 8. 調(diào)差：軟件無功調(diào)差、正負大小任選級差為1%。 9. 任務方式：雙柜均流三機系統(tǒng)，主備用自勵方式 10. 勵磁系統(tǒng)裝設(shè)電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS，其有效頻率范圍為0.1-2.5Hz。 11. 勵磁系統(tǒng)的年強行退出率

15、不大于0.05 .12. 開關(guān)量輸入輸出: 20路光電隔離輸入；20路開關(guān)量輸出，其中4路光電隔離輸出，16路繼電器輸出。13. 觸發(fā)脈沖： 可供三相全控整流橋用的六相雙脈沖，脈沖寬度100 u S,可同時觸發(fā)5組以上并聯(lián)運轉(zhuǎn)的三相全控橋。14. D/A輸出： 2路隔離的D/A轉(zhuǎn)換器，每一路D/A輸出均可以在菜單詳細選擇要輸出的變量。 15. 頻率特性： 頻率每變化1%，發(fā)電機端電壓變化不大于額定值的0.25%。16. 整定值調(diào)理速度： 可編程，滿足不大于1%每秒，不少于0.3%每秒。17. 在空載額定電壓情況下，當發(fā)電機給定階躍為10%時，發(fā)電機電壓超調(diào)量小于階躍量的30%，振蕩次數(shù)小于2次

16、，調(diào)理時間小于5秒。18. 當發(fā)電機零起升壓時，機端電壓超調(diào)量不超越額定電壓的10%，振蕩次數(shù)小于2次，調(diào)理時間小于5秒.四、滿足的技術(shù)要求1. 勵磁系統(tǒng)的根本技術(shù)條件符合GB/T7409.31997、DL/T 843-2003 等規(guī)范的要求。2. 勵磁系統(tǒng)滿足發(fā)電機在各種運轉(zhuǎn)工況包括發(fā)電、并網(wǎng)、零起升壓以及向110kV空載線路充電、進相下穩(wěn)定、平安運轉(zhuǎn)的要求。3. 勵磁系統(tǒng)保證當發(fā)電機勵磁電流和電壓為發(fā)電機額定負載下勵磁電流和電壓的1.1倍時，能長期延續(xù)運轉(zhuǎn)。4. 勵磁系統(tǒng)的電壓呼應時間在電壓上升(強行勵磁)時不大于0.08秒，在電壓下降(快速減磁，由最大勵磁電壓減小到零)時不大于0.15秒

17、。5. 在發(fā)電機空載運轉(zhuǎn)情況下，頻率值每變化1%，自動勵磁調(diào)理系統(tǒng)保證發(fā)電機機端電壓變化值不大于額定值的0.25%。. 6. 當勵磁電流在小于1.1倍額定勵磁電流下長期運轉(zhuǎn)時，勵磁繞組兩端電壓的最大值不超越在交接驗收時該繞組對地耐壓實驗電壓的30%，在任何情況下不得超越70%。7. 勵磁系統(tǒng)裝設(shè)直流側(cè)反時限過電流維護及勵磁繞組過電壓維護。8. 勵磁系統(tǒng)裝設(shè)電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS，其有效頻率范圍為0.1-2.5Hz.。同時，設(shè)置必要的維護和控制回路。9. 勵磁系統(tǒng)可以經(jīng)過各種方式接受電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控，并按要求向電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)和機組LCU送入各種數(shù)據(jù)和信息。10. 在下述廠用電電源電壓及頻率范圍內(nèi)，勵磁系統(tǒng)保證發(fā)電機負荷在額定負荷工況下長期延續(xù)運轉(zhuǎn)。1) 交流380/220V系統(tǒng)電壓偏向范圍為額定值的15，頻率偏向范圍為3+2Hz。2) 直流220V系統(tǒng)電壓偏向范圍為額定值的20+15。.11. 與勵磁繞組直接結(jié)合或經(jīng)整流相銜接的電