EXC9100励磁系统说明书 1、概述

EXC9100励磁系统说明书

第 1 章

概述

中国电器科学研究院有限公司广州擎天实业有限公司

目录

1-1前言 (3)

1-2适用范围 (4)

1-3 适用环境 (4)

1-4 主要技术特点 (5)

1-5 主要功能 (5)

1-6 所遵从的行业励磁标准 (6)

1-1 前言

EXC9100型全数字式（微机）励磁系统是中国电器科学研究院有限公司/广州擎天实业有限公司开发的第五代微机励磁系统。其主要设计特点，仍然全面继承了市场上品牌优良的第四代EXC9000微机励磁系统的优势，实现了功能软件化、系统数字化、检测智能化。本系统的数字化不仅体现在调节器，也体现在功率柜和灭磁柜。励磁系统的各个部分均能实现智能检测、智能显示、智能控制和信息智能传输。还充分融入了电磁兼容性设计，并精心选用了低功耗、优质的工业级集成电路芯片，进一步提高了励磁装置的可靠性和工艺水平。

EXC9100型全数字式励磁系统的核心控制单元，采用了主流ARM + 新型FPGA 芯片为核心的精简电路结构。ARM微处理器采用RISC架构，高速、低功耗，适合完成控制、运算和对外通讯的工作。新型FPGA内部集成了大容量RAM和多路DSP，可完成多单元并行浮点运算，非常适合做数字信号处理。核心控制单元充分发挥出ARM和新型FPGA各自的功能特点，使得软件、硬件结构简明，运行效率高，全部调节运算过程（包括PSS计算在内）可达到300次/秒。

EXC9100励磁系统沿袭了在EXC9000励磁系统中成功应用的的高频脉冲列触发技术、低残压快速起励技术、现场总线技术、完善的通讯功能和智能化的调试手段等。

智能化功率柜智能均流技术是我单位的一项发明专利（专利号：ZL_02_1 _52084.4），采用这项技术可以确保并联运行功率柜间均流系数大于95%。在此技术基础上，EXC9100励磁系统在智能化功率柜中更实现了智能化功率柜间的桥臂均流技术。

EXC9100型励磁调节器采用数字/数字/数字三对等调节通道（A/B/C通道）架构，主/从工作方式，A/B通道间对等冗余、互为主备用，C通道做为为A/B通道的后备备用通道。每个调节通道都含有自动方式/手动方式控制单元。三个通道从测量回路到脉冲输出回路完全独立。可任意选取A/B通道中一个通道作为主运行通道。备用通道在脉冲输出级跟踪运行通道，保证通道间平稳、无扰动切换。EXC9100励磁调

节器创造性地对通道的可用状态进行分级，使调节器热备用更加合理，更加智能。通道的可用状态分为0、1、2、3等4个级别，3级最高，表示所有必备的输入和备用输入都正常；0级表示必备的输入失效，通道不能正常运行。当备用通道优先级比运行通道高时，将自动切换到备用通道。

高输出电流、强停风机能力及智能化是我单位励磁功率柜的主要特点。额定输出2000A等级的智能化功率柜已在全国各地普遍采用，有10年以上的现场运行经验。结合三峡子课题——大型机组励磁功率柜的研究，我单位研制成功的单柜额定输出能力达3000A的功率柜，也在多个励磁项目中选用，具有3年以上的现场运行经验。

1-2 适用范围

EXC9100 型励磁装置适用于从几千千瓦到百万千瓦不同类型同步发电机的励磁系统，包括：

◆汽轮发电机组

◆水轮发电机组

◆燃汽轮机组

◆生物发电机组

◆核电机组

EXC9100 型励磁装置适用于以下各种励磁方式，包括：

◆自并励静止励磁系统

◆它励静止励磁系统

◆直流励磁机励磁系统

◆交流励磁机励磁系统

◆无刷励磁系统

1-3 适用环境

1、周围空气温度最高+40℃。

2、空气相对湿度, 最湿月的月平均最大相对湿度为90%, 同时该月的月平均最低温

度为+25℃。

3、安装地点周围空气应清洁干燥，无爆炸危险及足以腐蚀金属和破坏绝缘的气体及导电尘埃，以及在无较大振动或颠簸的地方。安装地点应有防尘及通风措施。

4、特殊要求由我方与用户协商确定。

1-4 主要技术特点

1、功能强大，应用范围广。

EXC9100型励磁调节器具备励磁标准所要求的全部功能，各项性能指标均达到或优于标准要求。

2、功能软件化、系统数字化、检测智能化。应用高速现场CAN总线技术，实现励磁系统内部信号互联。即使CAN通讯故障时，也不影响励磁系统正常调节。

3、EXC9100励磁调节器核心控制单元采用主流ARM + 新型FPGA的嵌入式精简系统。充分发挥出ARM和新型FPGA各自的功能特点。软件、硬件结构简明，运行效率高，全部调节运算过程（包括PSS计算在内）可达到300次/秒。

4、可灵活地配置为A/B/C三对等通道模式或A/B双对等通道模式，通道间主/从工作，对等冗余。全新的故障检测方式，以通道的可用状态自动划分级别，使调节器间热备用更加合理、更加智能。

5、控制电路板的电磁兼容性良好；电子元器件（芯片）全部选用优质、工业级产品，速度快，功耗低，广泛采用贴片工艺，大大提高了励磁系统的工作可靠性。

6、采用可控硅高频脉冲列触发技术，使得可控硅的导通快速、可靠。采用低残压快速起励技术，在自并励静止励磁系统，借助于发电机的残压即可实现发电机起励、建压，大大减小了励磁系统辅助起励电源的容量。

7、智能化功率柜智能均流技术是我单位的一项发明专利（专利号：ZL_02_1 _52084.4）。采用这项技术可以确保并联运行功率柜间均流系数大于95%。在此技术基础上，EXC9100励磁系统在智能化功率柜中更实现了智能化功率柜间的桥臂均流。

1-5 主要功能

1、按发电机机端电压偏差进行两级超前/滞后补偿的自动调节方式（即自动方式）；

2、以励磁电流作为反馈量的手动调节方式（即手动方式）；

3、具备国际标准的IEEE-PSS2A功能；

4、可附加电力系统电压调节器（PSVR）功能和鲁棒非线性PSS功能；

5、励磁电流瞬时强励限制及反时限过励限制；

6、五点拟合的欠励限制；

7、软件无功调差；

8、发电机机端电压V/F限制；

9、具有方便的用于励磁系统模型测试及PSS试验的输入、输出接口；

10、软件实现励磁调节器自动方式/手动方式的数字给定，无触点、无磨损。通过整定参数改变数字给定调节速度；

11、以FPGA实现精确的数字移相触发控制。角度分辨率可达0.003度；

12、设有通道间自动跟踪和故障自切换功能；

13、采用可控硅高频脉冲列触发技术和低残压快速起励技术；

14、选用智能化功率柜时，保证功率柜间的桥臂均流系数达95％以上。

15、同步交流采样功能，降低了测量环节时间常数；

16、其他必备的辅助功能。

1-6 所遵从的行业励磁标准

⏹GB/T 7409.3－2007《同步电机励磁系统大、中型同步电机励磁系统技术要求》

⏹DL/T 583－2006《大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置技术条件》

⏹DL/T 489－2006《大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置试验规程》

⏹DL/T 1003－2006《大中型水轮发电机微机励磁调节器试验及调整导则》

⏹DL/T 843－2010《大型汽轮发电机交流励磁机励磁系统技术条件》