ABB-UNITROL-5000励磁系统技术培训PPT课件
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励磁系统讲义资料
水布垭电厂
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水布垭电厂设备管理部 • 单击此处编辑母版文本样式 • 第二级 培训资料 • 第三级
• 第四级 • 第五级
水布垭电厂
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• • • • •
单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 魏 特 2015年10月
励磁系统
水布垭电厂 系统概述
水布垭电厂
测量单元板（MUB）
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• • • • • • • •
• 直接测量机端三相电压和电流
单击此处编辑母版文本样式 计算有功/无功功率以及电流 第二级 和电压的有效值 第三级 电力系统稳定器PSS功能 第四级 为主控板和FIO板提供电源 第五级
水布垭电厂
功率信号接口板（PSI） • 测量以下信号并进行预处理:
•
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• 单击此处编辑母版文本样式 • • •• • • • 第四级 • 第五级
水布垭励磁系统采用瑞士ABB公司生产UNITROL5000型自并励数字式 静止可控硅励磁装置。静止励磁系统通过可控硅整流桥控制励磁电流 ，达到调节同步发电机端电压和无功功率的目的。 励磁系统由下列单元组成： 第二级 励磁变压器（-T02） 两套相互独立的励磁调节器（ -A10,-A20） 第三级 可控硅整流器单元（-EG31,-EG32,-EG33,-EG34） 起励单元（-T03,-V03,-K03）和灭磁单元（-Q02,-F02,-R02）
• 第四级 • 第五级
• 在运行中两个AVR通道之中的一个处于备用方式。通道之间的切换是 自动和无扰动的。
水布垭电厂
主要的控制单元 控制板（COB）
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• 第四级 • 第五级
水布垭电厂
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单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 魏 特 2015年10月
励磁系统
水布垭电厂 系统概述
水布垭电厂
测量单元板（MUB）
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• 直接测量机端三相电压和电流
单击此处编辑母版文本样式 计算有功/无功功率以及电流 第二级 和电压的有效值 第三级 电力系统稳定器PSS功能 第四级 为主控板和FIO板提供电源 第五级
水布垭电厂
功率信号接口板（PSI） • 测量以下信号并进行预处理:
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水布垭励磁系统采用瑞士ABB公司生产UNITROL5000型自并励数字式 静止可控硅励磁装置。静止励磁系统通过可控硅整流桥控制励磁电流 ，达到调节同步发电机端电压和无功功率的目的。 励磁系统由下列单元组成： 第二级 励磁变压器（-T02） 两套相互独立的励磁调节器（ -A10,-A20） 第三级 可控硅整流器单元（-EG31,-EG32,-EG33,-EG34） 起励单元（-T03,-V03,-K03）和灭磁单元（-Q02,-F02,-R02）
• 第四级 • 第五级
• 在运行中两个AVR通道之中的一个处于备用方式。通道之间的切换是 自动和无扰动的。
水布垭电厂
主要的控制单元 控制板（COB）
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UNITROL_5000简介励磁
© Copyright 2002 ABB - 3 -
© Copyright 2002 ABB - 4 -
UNITROL®5000 – MUB
UNITROL®5000 – MUB
测量单元板 测量机端的 Ug and Ig PSS PT断线和其它监视功能
© Copyright 2002 ABB - 5 -
UNITROL®5000 – FIO
快速输入输出板 COB板与被处理信号接口
16 路开关量输入 18 路开关量输出 4 路模拟量输出 3 路模拟量输入 跨接器电流信号输入 3 路带放大器功能的电流电压信号输入
© Copyright 2002 ABB - 11 -
© Copyright 2002 ABB - 12 -
UNITROL®5000 – CUS
电流传感器 单向差分电流和直流电流测量
© Copyright 2002 ABB - 36 -
UNITROL®5000 – Fieldbreaker
© Copyright 2002 ABB - 37 -
UNITROL®5000 – Fieldbreaker HPB
电阻定义起励电流大小 起励接触器
© Copyright 2002 ABB - 49 -
二极管元件
用于交流起励 直流起励作为反向截止二极管
UNITROL®5000 – Transducers
© Copyright 2002 ABB - 50 -
UNITROL®5000 – Transducers
变送器
Uf If etc.
© Copyright 2002 ABB - 51 -
UNITROL®5000 – Ground Fault Relay
ABB-UNITROL-5000励磁系统技术培训PPT课件
COB支持与本地控制单元（LCP）、手持编程器 （SPA）和CMT工具的通讯。此外，它提供串行端口， 具有自诊断功能（看门狗）。为了便于快速诊断和故 障查找，COB配有一个七段数码显示管。
COB还配有一个瞬时记录器和故障记录器。这些记录 可通过CMT工具（调试和维护工具）处理。故障记录 器和瞬时记录器还可以与实时时钟保持同步。
32
风机单元
每柜独立的风道 冗余的风扇组（2+2） 通风量——6400m3/h
33
交流侧阻容过电压吸收保护装置
接线简单 损耗小 要求硅元件能承受较高的dv/dt
34
灭磁回路
组成
采用ABB直流侧灭磁开关 带20%余量的碳化硅非线性电阻 ABB CROWBAR 转子灭磁和过电压保护
系统硬件
8
调节器
调节器配置
UNITROL 5000型励磁调节器的核心是一块COB控制板。 所有的调节和控制功能以及脉冲生成等均由COB实现。此外， 还有一块带数字信号处理器（DSP）的测量单元板（MUB）， 用于快速处理实际的测量值。这两块板按上下层结构安装，并装 入一个金属箱中，形成一个独立的调节通道。在这样的配置中， 利用一个扩展的门极控制器（结构上是独立的EGC）作为备用通 道，用于磁场电流调节。另外一种配置是采用两套调节器组成一 个完全冗余的系统。两个通道是完全独立的，可以在线维护。每 个通道可以控制一个或多个并联的整流桥，输出励磁电流可高达 10000A。
4
系统框图
5
可靠性
励磁系统平均无故障时间（MTBF）—— 25.54年
ABB DCS500 专业直流电流控制平台 ABB Lenzburg 可控硅——用于高压直流输
电、电力机车牵引 瑞士Cesovent风机 德国Murr控制电源 瑞士ABB Sechron大功率专业直流灭磁开关
COB还配有一个瞬时记录器和故障记录器。这些记录 可通过CMT工具（调试和维护工具）处理。故障记录 器和瞬时记录器还可以与实时时钟保持同步。
32
风机单元
每柜独立的风道 冗余的风扇组（2+2） 通风量——6400m3/h
33
交流侧阻容过电压吸收保护装置
接线简单 损耗小 要求硅元件能承受较高的dv/dt
34
灭磁回路
组成
采用ABB直流侧灭磁开关 带20%余量的碳化硅非线性电阻 ABB CROWBAR 转子灭磁和过电压保护
系统硬件
8
调节器
调节器配置
UNITROL 5000型励磁调节器的核心是一块COB控制板。 所有的调节和控制功能以及脉冲生成等均由COB实现。此外， 还有一块带数字信号处理器（DSP）的测量单元板（MUB）， 用于快速处理实际的测量值。这两块板按上下层结构安装，并装 入一个金属箱中，形成一个独立的调节通道。在这样的配置中， 利用一个扩展的门极控制器（结构上是独立的EGC）作为备用通 道，用于磁场电流调节。另外一种配置是采用两套调节器组成一 个完全冗余的系统。两个通道是完全独立的，可以在线维护。每 个通道可以控制一个或多个并联的整流桥，输出励磁电流可高达 10000A。
4
系统框图
5
可靠性
励磁系统平均无故障时间（MTBF）—— 25.54年
ABB DCS500 专业直流电流控制平台 ABB Lenzburg 可控硅——用于高压直流输
电、电力机车牵引 瑞士Cesovent风机 德国Murr控制电源 瑞士ABB Sechron大功率专业直流灭磁开关
励磁系统培训PPT课件
内蒙古电力科学研究院
电力系统技术研究所
发电机励磁系统
.
1
主要内容
• 第一部分 励磁系统概述 • 第二部分 发电机励磁系统基本原理及组成 • 第三部分 常用励磁系统型式 • 第四部分 励磁调节器AVR • 第五部分 功率柜 • 第六部分 灭磁及转子绕组过电压保护装置 • 第七部分 励磁系统的主要技术指标
多用于六十年代以后100MW以上的大型火电机组。 3.具有与发电机同轴副励磁机的交流励磁机-旋转整流器励磁
系统（“无刷”励磁系统） 用于八十年代以后的大中小型机组（用量较少）。
4.静止可控硅自并激励磁系统（“自并激”励磁系统）
多用于七十年代以后的水电机组、以及九十年代以后的大中 小型火电机组，系优质励磁系统。
• 自动励磁调节装置 • 手动励磁调节装置（可不设置） • 自动灭磁装置 • 发电机转子绕组过电压保护装置（小机组不设） • 备用励磁系统 （可不设置） • 信号系统、测量仪表
.
5
电力系统技术研究所
第三部分 常用励磁系统型式
1.直流励磁机励磁系统
多用于七十年代以前的中小型机组。
2.具有与发电机同轴副励磁机的交流励磁机-静止整流器励磁 系统（“三机”励磁系统）
副励磁机
主励磁机
励磁机
F ～
F ～
自励式
他励式
优点：由于励磁机一般和发电机同轴相连，所以系统中发生短路或电压发生巨变 时住机惯性很大，励磁机转速不受影响，能够照常励磁；由于励磁机可以改变极性， 所以在切断负荷时能快速去磁；当系统发生故障时，在发电机励磁绕组上感应的交流 电形成闭环回路，不会发生转子过电压。
用同轴旋转的交流励磁机作为励磁电源，励磁机的电枢绕组 是旋转的而它的励磁绕组是静止的，因此旋转电枢输出的多相交 流电与装在同轴轮架上的整流器直接连接，整流器是旋转的，这 样整流后的直流电流不经过滑环和电刷，可直接与发电机的励磁 绕组相连。
电力系统技术研究所
发电机励磁系统
.
1
主要内容
• 第一部分 励磁系统概述 • 第二部分 发电机励磁系统基本原理及组成 • 第三部分 常用励磁系统型式 • 第四部分 励磁调节器AVR • 第五部分 功率柜 • 第六部分 灭磁及转子绕组过电压保护装置 • 第七部分 励磁系统的主要技术指标
多用于六十年代以后100MW以上的大型火电机组。 3.具有与发电机同轴副励磁机的交流励磁机-旋转整流器励磁
系统（“无刷”励磁系统） 用于八十年代以后的大中小型机组（用量较少）。
4.静止可控硅自并激励磁系统（“自并激”励磁系统）
多用于七十年代以后的水电机组、以及九十年代以后的大中 小型火电机组，系优质励磁系统。
• 自动励磁调节装置 • 手动励磁调节装置（可不设置） • 自动灭磁装置 • 发电机转子绕组过电压保护装置（小机组不设） • 备用励磁系统 （可不设置） • 信号系统、测量仪表
.
5
电力系统技术研究所
第三部分 常用励磁系统型式
1.直流励磁机励磁系统
多用于七十年代以前的中小型机组。
2.具有与发电机同轴副励磁机的交流励磁机-静止整流器励磁 系统（“三机”励磁系统）
副励磁机
主励磁机
励磁机
F ～
F ～
自励式
他励式
优点：由于励磁机一般和发电机同轴相连，所以系统中发生短路或电压发生巨变 时住机惯性很大，励磁机转速不受影响，能够照常励磁；由于励磁机可以改变极性， 所以在切断负荷时能快速去磁；当系统发生故障时，在发电机励磁绕组上感应的交流 电形成闭环回路，不会发生转子过电压。
用同轴旋转的交流励磁机作为励磁电源，励磁机的电枢绕组 是旋转的而它的励磁绕组是静止的，因此旋转电枢输出的多相交 流电与装在同轴轮架上的整流器直接连接，整流器是旋转的，这 样整流后的直流电流不经过滑环和电刷，可直接与发电机的励磁 绕组相连。
ABB公司UNITROL5000励磁系统演示文稿(英文)(上).
UNITROL® 5000
Refresher: Excitation Systems
UNITROL® 5000 Excitation System Main Components
Excitation Transformer
AVR
Automatic Voltage Regulator
Crowbar
UNITROLF
Full redundancy
Twin
32 1-phase AF100 6 Words DC 25 A 16…400 Hz max
UNITROL® 5000
Delimitation Against UNF
UNITROL 5000
CONTROL FUNCTIONS CONVERTER
Field Breaker
Thyristor Converter
UNITROL® 5000
AVR
Excitation System Duties
Providing variable DC current with short time overload capability
Controlling terminal voltage with suitable accuracy
AUTOMATIC
CLOSED-LOOP CONTROL (AVR, Limiters, Other controllers)
• Voltage regulator with adjustable PID filter circuit • Soft-start (gradual voltage increase) • Reactive and active current droop • Individually adjustable limiters
Refresher: Excitation Systems
UNITROL® 5000 Excitation System Main Components
Excitation Transformer
AVR
Automatic Voltage Regulator
Crowbar
UNITROLF
Full redundancy
Twin
32 1-phase AF100 6 Words DC 25 A 16…400 Hz max
UNITROL® 5000
Delimitation Against UNF
UNITROL 5000
CONTROL FUNCTIONS CONVERTER
Field Breaker
Thyristor Converter
UNITROL® 5000
AVR
Excitation System Duties
Providing variable DC current with short time overload capability
Controlling terminal voltage with suitable accuracy
AUTOMATIC
CLOSED-LOOP CONTROL (AVR, Limiters, Other controllers)
• Voltage regulator with adjustable PID filter circuit • Soft-start (gradual voltage increase) • Reactive and active current droop • Individually adjustable limiters
UNITROL5000
UNITROL®5000励磁系统UNITROL®5000系统概述UNITROL®5000是瑞士ABB UNITROL®励磁系统系列中性能最强大的一款产品。
这种基于微处理器的电压调节器融合了当前最先进的技术，凝聚了半导体电压调解器逾40年、微处理器技术逾15年研发经验之精华。
应用领域●静止励磁系统（SES）,用于50Hz、60 Hz或16 2/3Hz的电源，励磁电流从1000A DC至10,000A DC以上不等；●自动电压调节系统（AVR），用于含专用功能的励磁机，电源频率从16 2/3Hz至400Hz不等。
调节器设计亮点调节其附加冗余度●双通道系统，带备用电流调节器。
数字输入处理●三相电压测量。
●三相电流测量。
●采用信号处理器进行输入值数字处理。
附加功能●只需实施软件解决方案—不增加硬件。
附加输入及输出●通过ARCnet®装置便于指定数量要求进行扩展。
●数字、模拟输入输出。
事件与故障记录●提供实时标记。
●可实现远程征询。
功率部分的设计亮点功率整流器冗余度●最多可并联8台功率整流器。
●功率整流器的冗余度完全独立于调节器配置。
功率整流器智能化电子器件●功率整流器之间实现电流动态平衡。
●四象限运行（励磁电流可为负）。
●可控硅电流监测。
●风扇控制与监测。
●熔断器、功率整流器温度及冷却风流监测。
●整流桥电流显示。
对系统的通信●支持上位控制系统最常用的协议。
●控制室可设第二控制面板，最长距离可达数百米。
●ABB服务部可利用PC软件“AVRview”通过因特网实施远程诊断。
UNITROL®5000系统配置UNITROL®5000采用模块化“组块系统”设计。
80%以上的系统由通过型式试验的组件构成，既提升了产品质量，又可缩短交货周期。
功率部分包含一台或多台可控硅功率整流器、交流或直流端磁场断路器、起励电路及带Crowbar跨接器的固态灭磁系统。
ABB励磁讲义
灭磁电阻 灭磁电阻的设置是为了保证在灭磁开关跳开后 的灭磁过程中消耗存储在转子绕组中的能量。 灭磁电阻一般采用线性电阻，也可采用非线性 电阻。在灭磁开关断开后，灭磁电阻应能自动 投入转子回路，以消耗转子绕组中的能量。或 者在转子过压装置动作时，短时投入转子回路， 以降低转子回路的过电压。灭磁电阻的投入大 致有以下几种方式：1.由灭磁开关辅助节点触 发；2.转子反压超过定值触发；3.由调节器发 指令触发。 我厂灭磁与过电压保护 磁场断路器安装在整流器交流侧称为交流灭磁。 这种方式灭磁一般用于励磁电流小于4500A的 发电机组。磁场断路器安装在整流器直流侧称 为直流灭磁，我厂采用直流灭磁灭磁方式。
励磁变压器异常放电声。 如果在运行中，发现励磁变压器有异常放电声，应检查变压器 高压、低压绕组的出线是否有放电现象。母线间的安全距离是 否足够，与封闭母线的连接处是否有打火。 处理：一般需停机处理。 励磁变压器温度过高。 在运行中，如果励磁变压器温度超过正常值，应检查变压器高 压、低压绕组的出线连接是否良好。励磁变压器的铁心接地是 否良好。 处理：一般需停机处理。 可控硅全控换流器 概述 可控硅整流桥采用UNL1330模块，此模块整流桥输出电流 2000A，做成每柜一个桥，共5个桥柜并联组成N-1运行方式， 即n 组整流桥其中一组整流桥故障的情况下仍能够产生最大励 磁功率。
逆变灭磁 利用三相全控桥的逆变工作状态，控制角a由小于90°的整流运行状态， 突然后退到a大于90°的某一适当角度，此时励磁电源改变极性，以反电 势形式加于励磁绕组，使转子电流迅速衰减到零的灭磁过程称为逆变灭磁。 这各种灭磁方式将转子储能迅速地反馈到三相全控桥的交流侧电源中去， 不需放电电阻或灭弧栅，是一种简便实用的灭磁方法。由于无触点、不燃 弧、不产生大量热量，因而灭磁可靠。 转子过电压来源 发电机在失步和失步后拉入同步的过程中，将引起转子绕组过电压。 发电机外部短路切除后的电压恢复过程引起的转子绕组过电压。 发电机非同期并列引起的转子过电压。 从转子线圈耦合过来的大气过电压和操作过电压。 发电机快速灭磁过程中断开转子回路时产生的过电压。
励磁系统培训讲义(PPT44页)
励磁电流强励限制的作用在于保护发电机转 子绕组不会过流而损坏。强励限制分为强励顶值 限制和强励反时限限制。强励顶值限制，限制强 励情况下励磁电流的最大输出，是瞬时限制。强 励反时限限制，是根据发电机转子允许的反时限 过流能力，按照等效发热原则，按反时限特性去 限制励磁电流输出，防止发电机转子过流损坏。
手动方式是辅助运行方式，不允许长时间投入运 行。
3.2 电力系统稳定器（PSS）
作用：提高电力系统静态稳定能力、动态稳定 能力，阻尼电力系统低频振荡。
原理：在励磁系统中采用ΔP、Δω、Δf 等一个 或两个信号作为附加反馈控制，增加正阻尼，它 不降低励磁系统电压环的增益，不影响励磁控制 系统的暂态性能。
励磁调节器V/F限制的作用，使得发电机端电 压随频率的降低而成比例的减小，维持发电机及 主变压器的激磁回路不进入饱和状态而损坏。
3.8 灭磁功能
励磁系统正常停机时，调节器自动逆变灭磁， 不需要跳开灭磁开关灭磁；事故停机，需要跳灭 磁开关将磁场能量转移到灭磁电阻灭磁。
-QFG
-RD -FR
-V61
-V62
3.7 V/F限制
正常情况下，发电机端电压处于额定水平附近， 发电机频率也在额定频率附近，发电机及主变压 器的激磁回路不会处于饱和状态。
当发电机频率降低时，如果仍要维持发电机端 电压在额定水平，励磁电流和主变激磁电流就需 要正比增加。当频率降低到一定程度后，激磁回 路将处于饱和状态，将引起磁路损耗增大、发热 而损坏。
பைடு நூலகம்
-A61
-LGE
-CT
上图中：QFG——灭磁开关
FR——灭磁电阻单元
RD——熔断器
V61——二极管
V62——可控硅
A61——可控硅触发器，BOD板
手动方式是辅助运行方式，不允许长时间投入运 行。
3.2 电力系统稳定器（PSS）
作用：提高电力系统静态稳定能力、动态稳定 能力，阻尼电力系统低频振荡。
原理：在励磁系统中采用ΔP、Δω、Δf 等一个 或两个信号作为附加反馈控制，增加正阻尼，它 不降低励磁系统电压环的增益，不影响励磁控制 系统的暂态性能。
励磁调节器V/F限制的作用，使得发电机端电 压随频率的降低而成比例的减小，维持发电机及 主变压器的激磁回路不进入饱和状态而损坏。
3.8 灭磁功能
励磁系统正常停机时，调节器自动逆变灭磁， 不需要跳开灭磁开关灭磁；事故停机，需要跳灭 磁开关将磁场能量转移到灭磁电阻灭磁。
-QFG
-RD -FR
-V61
-V62
3.7 V/F限制
正常情况下，发电机端电压处于额定水平附近， 发电机频率也在额定频率附近，发电机及主变压 器的激磁回路不会处于饱和状态。
当发电机频率降低时，如果仍要维持发电机端 电压在额定水平，励磁电流和主变激磁电流就需 要正比增加。当频率降低到一定程度后，激磁回 路将处于饱和状态，将引起磁路损耗增大、发热 而损坏。
பைடு நூலகம்
-A61
-LGE
-CT
上图中：QFG——灭磁开关
FR——灭磁电阻单元
RD——熔断器
V61——二极管
V62——可控硅
A61——可控硅触发器，BOD板
励磁系统培训课件(经典)
• FLR灭磁电阻柜，包含励磁系统中灭磁及过电压回路，直流起励回 路。其具体内容如下：
• 灭磁回路：采用非线性电阻（氧化锌）灭磁；灭磁阀片采用ZnO灭 磁阀片,每片20KJ/60A。
• 过电压吸收回路：采用非线性电阻（氧化锌）吸收过电压；过压阀 片采用ZnO灭磁阀片,每片20KJ/60A。
1、灭磁作用和要求
• 配有快熔及快熔指示器 • 模块在运行中会产生大量的热量，为了保证模块的正常运行，在功
率柜顶部设有两台通风机，加强冷却。 • 监视与报警 • 任一个整流柜退出运行报警 • 可控硅保险熔断报警（微型开关监控） • 散热器或空气过热报警 • 冷却风扇故障报警 • 空气流量过低报警（带风量继电器监控）
2.2 灭磁电阻柜
措施 只要配合快速保护，完善转子阻尼系统，采用性能良好的励磁调节器和 可控硅整流装置，并适当提高励磁倍数．就足以补偿其缺点。
二、港电公司励磁系统的组成
励磁系统的组成
• 发电厂2×660MW励磁系统采用自并激可控硅静止励磁方式，励磁系 统主要由机端励磁变、可控硅整流装置、自动电压调节器、灭磁和
过电压保护装置、启励装置、必要的监测、保护、报警辅助装置等
• 在不同运行工况下，根据要求对发电机实行过励限制和欠励限制，以确保 同步发电机组的安全稳定运行。
四、对励磁系统的性能要求
600MW及以上机组的励磁系统，都是高起始响应励磁系统。 对其基本要求如下：
➢ 具备足够的调节容量，以适应各种运行工况要求。 ➢ 要提高电力系统的暂态稳定性，励磁系统必须同时具有较高的强励倍数和
§2发电厂励磁系统介绍
一、大型发电机组励磁系统分类
根据交流电源的来源不同分为两大类
第一类，交流电源来自与主机同轴的交流发电机，
• 灭磁回路：采用非线性电阻（氧化锌）灭磁；灭磁阀片采用ZnO灭 磁阀片,每片20KJ/60A。
• 过电压吸收回路：采用非线性电阻（氧化锌）吸收过电压；过压阀 片采用ZnO灭磁阀片,每片20KJ/60A。
1、灭磁作用和要求
• 配有快熔及快熔指示器 • 模块在运行中会产生大量的热量，为了保证模块的正常运行，在功
率柜顶部设有两台通风机，加强冷却。 • 监视与报警 • 任一个整流柜退出运行报警 • 可控硅保险熔断报警（微型开关监控） • 散热器或空气过热报警 • 冷却风扇故障报警 • 空气流量过低报警（带风量继电器监控）
2.2 灭磁电阻柜
措施 只要配合快速保护，完善转子阻尼系统，采用性能良好的励磁调节器和 可控硅整流装置，并适当提高励磁倍数．就足以补偿其缺点。
二、港电公司励磁系统的组成
励磁系统的组成
• 发电厂2×660MW励磁系统采用自并激可控硅静止励磁方式，励磁系 统主要由机端励磁变、可控硅整流装置、自动电压调节器、灭磁和
过电压保护装置、启励装置、必要的监测、保护、报警辅助装置等
• 在不同运行工况下，根据要求对发电机实行过励限制和欠励限制，以确保 同步发电机组的安全稳定运行。
四、对励磁系统的性能要求
600MW及以上机组的励磁系统，都是高起始响应励磁系统。 对其基本要求如下：
➢ 具备足够的调节容量，以适应各种运行工况要求。 ➢ 要提高电力系统的暂态稳定性，励磁系统必须同时具有较高的强励倍数和
§2发电厂励磁系统介绍
一、大型发电机组励磁系统分类
根据交流电源的来源不同分为两大类
第一类，交流电源来自与主机同轴的交流发电机，
励磁系统培训讲义PPT课件【精编】
陕西新元电厂励磁系统
201607.01 杨军锋
一、励磁系统基础知识介绍 二、我厂励磁系统概述 三、我厂励磁系统基本功能介绍 四、励磁系统巡视检查项目 五、励磁系统检修与调试项目
一、励磁系统基础知识
1 励磁系统的作用
1.1 电压控制及无功分配：发电机正常运行时 （包括负荷变化时），维持机端电压在给定 水平。多台机组并列运行时，通过励磁系统 稳定的分配机组无功功率。
励磁系统培训讲义PPT课件【精编】
励磁系统培训讲义PPT课件【精编】
3.6 欠励限制
正常并网运行情况下，发电机机端电压高于系 统电压，发电机输出的无功为正，提供电力系统 对无功的需求。当电力系统在某些特殊情况下 （比如：夜间运行时），系统可能出现过剩的无 功，引起系统电压升高；需要一些发电机机组进 相运行，来吸收系统多余的无功，维持系统电压 水平。
励磁系统培训讲义PPT课件【精编】
励磁系统培训讲义PPT课件【精编】
三、励磁系统功能模块及相关保护
3.1 励磁调节器运行方式：励磁调节器的A/B/C 通道中，都具有两种运行方式：自动方式和手动 方式。自动方式为恒机端电压调节，手动方式为 恒励磁电流调节。自动方式是主要运行方式，有 利于提高电力系统的运行稳定性。在自动方式下， 附加了PSS环节，可有效抑制电力系统的有功低 频振荡。 手动方式是辅助运行方式，不允许长时间投入运 行。
励磁系统培训讲义PPT课件【精编】
励磁系统培训讲义PPT课件【精编】
3.2 电力系统稳定器（PSS）
作用：提高电力系统静态稳定能力、动态稳定 能力，阻尼电力系统低频振荡。
原理：在励磁系统中采用ΔP、Δω、Δf 等一个 或两个信号作为附加反馈控制，增加正阻尼，它 不降低励磁系统电压环的增益，不影响励磁控制 系统的暂态性能。
201607.01 杨军锋
一、励磁系统基础知识介绍 二、我厂励磁系统概述 三、我厂励磁系统基本功能介绍 四、励磁系统巡视检查项目 五、励磁系统检修与调试项目
一、励磁系统基础知识
1 励磁系统的作用
1.1 电压控制及无功分配：发电机正常运行时 （包括负荷变化时），维持机端电压在给定 水平。多台机组并列运行时，通过励磁系统 稳定的分配机组无功功率。
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3.6 欠励限制
正常并网运行情况下，发电机机端电压高于系 统电压，发电机输出的无功为正，提供电力系统 对无功的需求。当电力系统在某些特殊情况下 （比如：夜间运行时），系统可能出现过剩的无 功，引起系统电压升高；需要一些发电机机组进 相运行，来吸收系统多余的无功，维持系统电压 水平。
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三、励磁系统功能模块及相关保护
3.1 励磁调节器运行方式：励磁调节器的A/B/C 通道中，都具有两种运行方式：自动方式和手动 方式。自动方式为恒机端电压调节，手动方式为 恒励磁电流调节。自动方式是主要运行方式，有 利于提高电力系统的运行稳定性。在自动方式下， 附加了PSS环节，可有效抑制电力系统的有功低 频振荡。 手动方式是辅助运行方式，不允许长时间投入运 行。
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3.2 电力系统稳定器（PSS）
作用：提高电力系统静态稳定能力、动态稳定 能力，阻尼电力系统低频振荡。
原理：在励磁系统中采用ΔP、Δω、Δf 等一个 或两个信号作为附加反馈控制，增加正阻尼，它 不降低励磁系统电压环的增益，不影响励磁控制 系统的暂态性能。
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主控板（COB）
在COB中集成了自动电压调节、各种限制、保护和控 制功能。COB所使用的CPU是增强型的微处理器 AN80186AM，在32MHZ时钟下工作。一个专用的 集成芯片（ASIC）负责交换和储存数据，控制脉冲生 成、A/D和D/A转换以及与励磁系统内的其它装置接 口（ARCnet网络控制器）。
4
系统框图
5
可靠性
励磁系统平均无故障时间（MTBF）—— 25.54年
ABB DCS500 专业直流电流控制平台 ABB Lenzburg 可控硅——用于高压直流输
电、电力机车牵引 瑞士Cesovent风机 德国Murr控制电源 瑞士ABB Sechron大功率专业直流灭磁开关
6
先进性
FBC可将最多4个设备接入现场总线，共可提 供多达128路输入和128路输出。数据交换速 率约为50ms。
18
功率信号接口（PSI）
主回路信号接口板PSI用于实现电气隔离，将磁场测 量信号变换后送到测量单元板。测量信号如下： - 同步电压 - 励磁电压 - 励磁电流（交流侧） - 通过分流器和变送器测励磁电流（直流侧，为可选 项）
1
逻辑控制单元
自动跟踪
供电单元
2
AVR / FCR
测量 监测单元 单元 保护单元
逻辑控制单元
n
11
调节器配置
调节通道冗余—A5带独立手动型（四通道）
U
自动
GIG
1
IF
手动
IF
备用手动
2 U
自动 GIG
IF
手动
n
IF
备用手动
12
调节器配置
冗余投入的次序
功能
所有监测 ，保护和
通道1
通道2
所有监测， BFCR 所有监测 所有监测 BFCR
系统硬件
8
调节器
调节器配置
UNITROL 5000型励磁调节器的核心是一块COB控制板。 所有的调节和控制功能以及脉冲生成等均由COB实现。此外， 还有一块带数字信号处理器（DSP）的测量单元板（MUB）， 用于快速处理实际的测量值。这两块板按上下层结构安装，并装 入一个金属箱中，形成一个独立的调节通道。在这样的配置中， 利用一个扩展的门极控制器（结构上是独立的EGC）作为备用通 道，用于磁场电流调节。另外一种配置是采用两套调节器组成一 个完全冗余的系统。两个通道是完全独立的，可以在线维护。每 个通道可以控制一个或多个并联的整流桥，输出励磁电流可高达 10000A。
保护和控制 承担保护 ，保护和 ，保护和 承担保护
控制都由A 都由FCR负 和最低限 控制都由 控制都由 和最低限
VR负责 责
度的控制 AVR负责 FCR负责 度的控制
跳机
可能的出错 AVR 出错 硬件出错 独立手动 AVR 出错 硬件出错 独立手动
出错
出错
D5 型 A5 型 A5带独立手动型
13
调节器结构
9
调节器配置
调节通道冗余—AVR+FCR+BFCR（D5型）
供电单元
AVR / FCR
测量 监测单元 单元 保护单元
1
逻辑控制单元l
锁定
自动跟踪
BFCR
励磁电流 PI
2
整定点
S
n 过流保护
供电单元
10
调节器配置
调节通道冗余——双自动通道（A5型）
供电单元
AVR / FCR
测量 监测单元 单元 保护单元
ABB UNITROL 5000 励磁系统技术培训
1
介绍内容
系统概述 系统硬件结构 与EXC9000系统的比较
2
系统概述
原理说5000是UNITROL系列的第五代励磁调节 器，不仅包含了它的前两代励磁调节器UNITROL F和 UNITROL P的核心技术，同时还吸收了目前数字控制 领域内最先进的研究成果和工艺，如DSP数字信号处 理技术。UNITROL 5000系统由UNITROL F和 UNITROL P平台升级而成，增添了新的精巧的解决方 案和手段, 例如: 可控硅整流桥动态的智能化均流、低 残压快速起励、以及完善的通讯功能和多种调试手段， 如Windows 界面的应用程序编程（GAD开发工程工 具）的软件包以及CMT调试和维护工具包）。 UNITROL P的ARCnet网络技术也被移植到UNITROL 5000中，用于励磁系统内各个部分的串行通讯。
COB支持与本地控制单元（LCP）、手持编程器 （SPA）和CMT工具的通讯。此外，它提供串行端口， 具有自诊断功能（看门狗）。为了便于快速诊断和故 障查找，COB配有一个七段数码显示管。
COB还配有一个瞬时记录器和故障记录器。这些记录 可通过CMT工具（调试和维护工具）处理。故障记录 器和瞬时记录器还可以与实时时钟保持同步。
图形组态编程技术——GAD开发软件 软件辅助设计技术 独立的四通道冗余技术 专用的CMT调试软件，实现远程诊断 基于DSP技术的交流采样 内部ARCNET网络互联技术 智能化功率柜 带冗余的CROWBAR技术 快速脉冲列技术（60KHz),实现残压起励
7
调节器 功率柜 灭磁系统 起励
磁场电流调节 通道跟踪，以便在COB故障时实现平稳的切
换 备用瞬时过电流保护继电器（ANSI 50） 备用反时限过电流继电器（ANSI 51） 直流短路保护 根据波形监测原理进行可控硅整流器导通监视 自带电源
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现场总线连接器（FBC）
现场总线连接器FBC是COB板的二进制信号扩 充接口。
励磁电流信号的测量可通过系统电缆级联到下一块板。
19
励磁调节器电源
所有的电路板的供电电源取自于24V直流母线。24V 直流母线源自于两个全冗余电源组： - 由直流源供电的DC/DC电源组 - 由励磁变压器的副边供电的AC/DC电源组
20
励磁系统的内部通讯
励磁系统内的通讯是通过ARCnet网实现的,例 如：这个内部的通讯线路被用于交换来自于或 传递到可控硅整流器的控制和状态信号。此外， 测得的数值和现地控制面板（LCP）的报警以 及本地控制的命令也通过这条通讯线路发送。
15
测量单元板（MUB）
滤波和数字化交流采样 计算磁场电流和电压、可控硅整流器的输入电
流和电压、有功和无功功率、功率因数和发电 机的频率 以加速功率和频率输入信号的电力系统稳压器 （PSS），其控制算法以IEEE Std. 421-2A型 为基础 自适应电力系统稳压器（替代PSS）
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扩展的门极控制器（EGC）
主控板（COB）
在COB中集成了自动电压调节、各种限制、保护和控 制功能。COB所使用的CPU是增强型的微处理器 AN80186AM，在32MHZ时钟下工作。一个专用的 集成芯片（ASIC）负责交换和储存数据，控制脉冲生 成、A/D和D/A转换以及与励磁系统内的其它装置接 口（ARCnet网络控制器）。
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系统框图
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可靠性
励磁系统平均无故障时间（MTBF）—— 25.54年
ABB DCS500 专业直流电流控制平台 ABB Lenzburg 可控硅——用于高压直流输
电、电力机车牵引 瑞士Cesovent风机 德国Murr控制电源 瑞士ABB Sechron大功率专业直流灭磁开关
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先进性
FBC可将最多4个设备接入现场总线，共可提 供多达128路输入和128路输出。数据交换速 率约为50ms。
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功率信号接口（PSI）
主回路信号接口板PSI用于实现电气隔离，将磁场测 量信号变换后送到测量单元板。测量信号如下： - 同步电压 - 励磁电压 - 励磁电流（交流侧） - 通过分流器和变送器测励磁电流（直流侧，为可选 项）
1
逻辑控制单元
自动跟踪
供电单元
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AVR / FCR
测量 监测单元 单元 保护单元
逻辑控制单元
n
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调节器配置
调节通道冗余—A5带独立手动型（四通道）
U
自动
GIG
1
IF
手动
IF
备用手动
2 U
自动 GIG
IF
手动
n
IF
备用手动
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调节器配置
冗余投入的次序
功能
所有监测 ，保护和
通道1
通道2
所有监测， BFCR 所有监测 所有监测 BFCR
系统硬件
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调节器
调节器配置
UNITROL 5000型励磁调节器的核心是一块COB控制板。 所有的调节和控制功能以及脉冲生成等均由COB实现。此外， 还有一块带数字信号处理器（DSP）的测量单元板（MUB）， 用于快速处理实际的测量值。这两块板按上下层结构安装，并装 入一个金属箱中，形成一个独立的调节通道。在这样的配置中， 利用一个扩展的门极控制器（结构上是独立的EGC）作为备用通 道，用于磁场电流调节。另外一种配置是采用两套调节器组成一 个完全冗余的系统。两个通道是完全独立的，可以在线维护。每 个通道可以控制一个或多个并联的整流桥，输出励磁电流可高达 10000A。
保护和控制 承担保护 ，保护和 ，保护和 承担保护
控制都由A 都由FCR负 和最低限 控制都由 控制都由 和最低限
VR负责 责
度的控制 AVR负责 FCR负责 度的控制
跳机
可能的出错 AVR 出错 硬件出错 独立手动 AVR 出错 硬件出错 独立手动
出错
出错
D5 型 A5 型 A5带独立手动型
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调节器结构
9
调节器配置
调节通道冗余—AVR+FCR+BFCR（D5型）
供电单元
AVR / FCR
测量 监测单元 单元 保护单元
1
逻辑控制单元l
锁定
自动跟踪
BFCR
励磁电流 PI
2
整定点
S
n 过流保护
供电单元
10
调节器配置
调节通道冗余——双自动通道（A5型）
供电单元
AVR / FCR
测量 监测单元 单元 保护单元
ABB UNITROL 5000 励磁系统技术培训
1
介绍内容
系统概述 系统硬件结构 与EXC9000系统的比较
2
系统概述
原理说5000是UNITROL系列的第五代励磁调节 器，不仅包含了它的前两代励磁调节器UNITROL F和 UNITROL P的核心技术，同时还吸收了目前数字控制 领域内最先进的研究成果和工艺，如DSP数字信号处 理技术。UNITROL 5000系统由UNITROL F和 UNITROL P平台升级而成，增添了新的精巧的解决方 案和手段, 例如: 可控硅整流桥动态的智能化均流、低 残压快速起励、以及完善的通讯功能和多种调试手段， 如Windows 界面的应用程序编程（GAD开发工程工 具）的软件包以及CMT调试和维护工具包）。 UNITROL P的ARCnet网络技术也被移植到UNITROL 5000中，用于励磁系统内各个部分的串行通讯。
COB支持与本地控制单元（LCP）、手持编程器 （SPA）和CMT工具的通讯。此外，它提供串行端口， 具有自诊断功能（看门狗）。为了便于快速诊断和故 障查找，COB配有一个七段数码显示管。
COB还配有一个瞬时记录器和故障记录器。这些记录 可通过CMT工具（调试和维护工具）处理。故障记录 器和瞬时记录器还可以与实时时钟保持同步。
图形组态编程技术——GAD开发软件 软件辅助设计技术 独立的四通道冗余技术 专用的CMT调试软件，实现远程诊断 基于DSP技术的交流采样 内部ARCNET网络互联技术 智能化功率柜 带冗余的CROWBAR技术 快速脉冲列技术（60KHz),实现残压起励
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调节器 功率柜 灭磁系统 起励
磁场电流调节 通道跟踪，以便在COB故障时实现平稳的切
换 备用瞬时过电流保护继电器（ANSI 50） 备用反时限过电流继电器（ANSI 51） 直流短路保护 根据波形监测原理进行可控硅整流器导通监视 自带电源
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现场总线连接器（FBC）
现场总线连接器FBC是COB板的二进制信号扩 充接口。
励磁电流信号的测量可通过系统电缆级联到下一块板。
19
励磁调节器电源
所有的电路板的供电电源取自于24V直流母线。24V 直流母线源自于两个全冗余电源组： - 由直流源供电的DC/DC电源组 - 由励磁变压器的副边供电的AC/DC电源组
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励磁系统的内部通讯
励磁系统内的通讯是通过ARCnet网实现的,例 如：这个内部的通讯线路被用于交换来自于或 传递到可控硅整流器的控制和状态信号。此外， 测得的数值和现地控制面板（LCP）的报警以 及本地控制的命令也通过这条通讯线路发送。
15
测量单元板（MUB）
滤波和数字化交流采样 计算磁场电流和电压、可控硅整流器的输入电
流和电压、有功和无功功率、功率因数和发电 机的频率 以加速功率和频率输入信号的电力系统稳压器 （PSS），其控制算法以IEEE Std. 421-2A型 为基础 自适应电力系统稳压器（替代PSS）
16
扩展的门极控制器（EGC）