• 中国水电机组励磁装置的技术现状及发展趋势(2)
  • 发布时间:2018-07-23 16:56 | 作者:采集侠 | 来源:网络整理 | 浏览:
  • 三、中国水电励磁装置的技术开发现状和发展趋势   随着中国水电产业的飞速发展,中国水电励磁装置的研究开发单位逐渐增加,专业制造商发展到今天已有几十家,技术开发的特点各有侧重,各个特色,但其共同点是向数字化方向发展。    1、数字式励磁调节器的特点:   1)硬件结构简单可靠。调节器由专用的高速可编程控制器或高速微处理器及必要的输入输出电路构成,省掉了大量的逻辑控制继电器,而且易于采用冗余容错硬件结构方式,其可靠性大大提高。    2)通过软件实现各种调节控制功能。励磁调节计算、逻辑控制、PSS及各种励磁限制功能均能由软件实现,还可以实现多种调节规律的选择切换。    3)人机界面友好,运行维护方便。现在励磁系统的现地调节和人机接口国内外基本都采用小键盘和LED或LCD显示器。正常运行时显示励磁系统的一些常规测量数据,如机组电压、无功功率、转子电压、电流、温度等参数。此外,对励磁系统的各种故障进行监视,还包括自诊断、自动检测等。    4)较强的通讯功能。为了方便地实现励磁系统与电站计算机监控系统的控制及数据交换,可根据用户的要求设置串行通讯或网络通信接口。便于在远方了解励磁系统的运行情况,还可对励磁系统的参数进行修改和设置,有利于电站实现少人值守、无人值班。    2、数字励磁调节器硬件结构   通常数字励磁调节器的硬件结构形式是依据机组容量等级和所在电力系统的重要性进行选择的,目前主要有单通道微机、双通道微机和多通道微机结构。核心控制器主要有16位和32位两个类型,控制器有单片机、DSP、嵌入式工控机、PLC、通用型工控机等。    1)、单通道微机调节器由单微机及相应的输入输出回路组成,有一个自动调节通道(AVR)和一个独立(或内含)手动调节器通道(FCR)。这种形式在中小型水电站中应用较多。    2)、双通道微机调节器由双套微机和各自完全独立的输入输出通道构成两个自动调节通道(AVR)和内含两个或一个手动通道(FCR)。正常情况下一个通道工作,另一个处于热备用状态,彼此之间用通讯方式实现跟踪功能,当工作通道故障时,备用通道自动无扰动接替故障通道工作。这种硬件结构形式通常用于大中型水电机组,以确保机组的连续、可靠、稳定运行。    3)、多通道微机调节器目前主要有两种典型结构。一种是以多微机构成多自动通道,通常是三通道,工作输出采用3取2的表决方式;另一种是由多微机构成两个自动通道,外加模拟手动通道,多个微机间依据不同功能有不同分工,相互以通讯方式传递跟踪各种信息。    3、中国水电励磁装置技术开发现状   近年来我国微机励磁系统已取得长足进步,装置软件丰富、调节保护和限制功能齐全、可靠性高。全双微机自并激可控硅静止励磁系统已成功地在我国大型机组上投运。许多新建中小型机组都普遍采用数字式励磁装置。    电力自动化研究院电气控制研究所是我国较早研制微机励磁系统的单位之一。90年代初已形成SJ-800型双微机励磁调节器,其后又研制成功SAVR-2000型励磁调节器。    哈尔滨电机厂有限责任公司与华中理工大学合作研制的HWLT-4型微机励磁装置采用二台MIT-2000工控机组成的双微机励磁调节器,并设有带触摸屏的PPC-102平板式工控机,为用户提供显示和控制、数据设定、状态监视、故障指示和故障分析的人机界面。此外还配置了一套模拟电路的磁场电流调节器,它与数字调节器互相跟踪,自动切换。    东方电机股份有限公司生产的DWLS-2C型双微机励磁调节装置的CPU采用32位80486DX-100微处理器,静态RAM电子盘512KB、4M内存、2M的FLASHROM,励磁装置各柜与调节器间的通讯、各冗余单元通讯及使用图形界面应用ARCNET工业区域网,该装置采用高速I/O,用高速光电隔离A/D。    河北工业大学电工厂在总结国内外及本企业长期从事发电机励磁装置研究和制经验的基础上,先后工发出多款数字式调节器。如:以高速PLC、PCC为核心控制器的KWLZ系列产品;以80C196单片机和高集成度可编程系统器件为核心的DWLZ系列产品(主要用于中小型水电机组);以嵌入式32bits工控机PC/104为核心,用于大中型水电机组的系列产品。并以此为基础开发出了具有多通道(3选2冗余)、多微机、CAN总线结构、触摸屏就地操作站、主备用冗余-整流桥控制单元(CCU)的面向特大型水电站的新型励磁调节器。    32bitsWLZ型微机励磁调节器是国产设备最早投入工业运行的高端励磁调节器。其突出特点有:32bits工业控制机(内置80 bits浮点处理器),计算时间仅3ms,保证了控制的实时性;装置选用国际工业标准PC/104系统模块,在提高装置的先进性、可靠性的同时,使装置具有继承性和柔韧性;产品采用了标幺化运算控制体系、在线余弦移相技术、阳极电压采样保持整形技术、异步中断技术、独特的限制及自保护技术,保证了控制精度和控制的可靠性;该装置具备在线试验及故障录波功能,并具有在机组开机状态或停机状态下调试、整定功能。    广州电器科学研究院生产的励磁装置的特点是基于双总线结构的调节器。该总线结构包括开关量总线和模拟量总线,在其上既可挂数字式调节器也可挂模拟式调节器,根据不同选用组成双通道或三通道励磁系统,相互跟踪切换。微机励磁调节器以PRO—LOG公司的工控机为核心,设有故障追忆系统;以单片机为核心的检测系统进行调节器故障诊断;硅元件、快熔、阻容吸收器、脉冲放大器等组成一个组件,组件式功率柜维护比较方便。    3、中国水电励磁装置的技术发展趋势   由以上国内水电机组励磁调节器研究开发情况及国外励磁技术的发展情况看,励磁装置开发的重点是调节器。新材料、新器件、新技术的应用,会促使励磁装置向操作简单化、功能丰富、运行可靠等方面发展。    1)微机励磁调节器的调节控制和限制保护等所有功能,均是通过软件实现,随着硬件集成度的提高,CPU功能愈来愈强,运算时间愈来愈短,硬件结构可以做得越来越简单。目前国外生产的调节器由用多个CPU向用一个功能强的CPU发展,势必使运行维护量减少,终将达到“傻瓜型”的效果。    2)在励磁方式上,大中型机组多采用自并励方式。因而反应速度快,动态品质优良,有利于长距离输电,并能提高机组和电力系统的暂态稳定。    3)向取消机械式灭磁开关的方向发展。随着大功率电力电子元件的发展,国外近期采用电子开关来代替机械式灭磁开关。这是因为电子开关无机械触点、无火花和瞬时过电压、动作速度快、易于维护,克服了机械开关动作频繁、触头易烧坏、机械调整复杂、易失控后产生危险的转子过电压等缺点。    4)对水电机组而言,励磁置不光能满足励磁方面的性能要求,还有电气制动功能。水轮发电机组为加快停机速度,光靠机械制动是不够的,而且机械制动磨损大,维护困难。用电气制动只需在发电机出口增加一组短路开关,而励磁系统无需增加任何设备就能用于机组制动。因此,电气制动和励磁装置的合一技术,今后将会逐渐推广应用。    5)励磁变压器、保护单元、功率单元、灭磁单元等励磁系统的基本组件将会因标准化和用户的需要,而趋势向模块化和通用化。每个组件单元将具备独立的、智能化的数字式监控接口,借此进一步提高励磁系统的可靠性。    6)抽水蓄能水电励磁装置将会有较快的发展。“傻瓜”型励磁或含有励磁功能的“傻瓜”型水电站自动化控制装置,将会因中国水电的飞速发展而得到快速发展。(来源:)

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