三星电厂技术方案9100四柜解剖

1励磁系统技术方案说明

前言

本方案采用广州擎天实业有限公司生产的EXC9100全数字式静态励磁系统，其主要特点是功能软件化、系统数字化。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、信息智能传输和智能测试，极大地提高了装置的可靠性和工艺水平。该系统吸收了目前数字控制领域先进的研究成果和工艺，增添了新的精巧的解决方案和手段，如DSP数字信号处理技术、可控硅整流桥动态均流技术、高频脉冲列触发技术、低残压快速起励技术、完善的通讯功能和智能化的调试手段等。现场总线技术也被用于励磁系统的各个部分进行控制和信息交换，使励磁装置成为一个有机的、完整的整体。

EXC9100型励磁调节器具有独立的数字/数字/模拟三通道、两种不同的调节组态。每个调节通道配有一套独立的智能化故障检测系统，调节器采用多CPU模式协同工作，分工合理、运算速度快、功耗低，可以在全封闭环境里工作，无需散热风扇，采用标准的欧洲卡结构和尺寸及高密度的针—孔连接器，抗冲击、抗振动能力强，调节器平均无故障时间长达17年。调节器人机界面采用彩色液晶触摸屏，具有多层三维汉化画面，不仅可以直观地显示励磁系统的运行工况，也可用作现场调试工具，实现智能化调试。调节器对外接口方式灵活多样，通讯规约简单实用，可满足不同监控系统接口的需要。调节器在电路设计、工艺结构等方面采取了多种抗干扰措施，充分发挥了屏蔽、接地、滤波、布线设计的作用，显著降低了调节器的故障率，并通过了国家级试验室的电磁兼容性检验。

高输出电流、强停风机能力及智能化是我院励磁功率柜的主要特点。额定输出2000A及以上等级的功率柜已在全国各地150多个电厂（站）投运400多套，最早投运的距今已超过10年。单柜停风机输出能力为800A/1小时，600A/2小时，为国内之最。结合三峡子课题——大型机组励磁功率柜的研究，我院还于2001年研制成功单柜额定输出能力达4000A的功率柜。

智能化的功率柜实现了工况检测智能化、工况显示智能化、信息传输智能化、控制智能化、智能退柜、动态均流等功能。智能化方案为功率柜提供了全方位监测，大大简化了功率柜的操作回路，功率柜的任一种故障信号、任一个状态信号均可通过总线方式输出。动态均流技术是我所的一项发明专利，采用这项技术可以确保现并联运行功率柜均流系数95%以上。

在灭磁柜内也引入了智能控制系统，取消了常规表计和指示灯，灭磁柜的操作、控制、状态监视、信息传递、信息显示、试验等均实现了智能化。

我们根据贵方发电机组的参数，海拔高度、环境并结合我院励磁装置的特点，制作了本方案。

1.1系统概述

在本方案中，励磁系统配置如下表所示：

名称数量

尺寸(mm3)

(宽×深×高)

基本描述

励磁调节器柜1面800*1000×2260 独立的双微机三通道，双模冗余模式、32bit工控机、双总线、智能检测、

台湾威伦通12寸彩色图形触摸屏。

功率整流柜2面800×1000×2260 瑞士ABB进口可控硅元件、

单柜额定输出1500A、均流系数0.95、交直流隔离刀闸

灭磁开关柜1面800×1000×2260 ABB进口灭磁开关、起励单元、直流变送器、CROWBAR技术、BOD触发单元、合肥科聚灭磁电阻

励磁系统框图见图所示，主要由调节器、人机界面、对外接口、功率柜、灭磁柜等组成。

1.2励磁柜体

◆ 励磁柜尺寸和布置方案：柜体排列从左至右依次为：调节柜、功率柜（2个）、灭磁柜

◆ 励磁柜采用户内安装式的冷轧金属外壳。柜正面和背面装有供设备检修用的全链接的门，所有的柜门均装有手柄和门锁，柜底留有电缆孔。

◆ 励磁柜安装百叶窗以利通风，并装设防尘网防止昆虫或灰尘进入柜内；

◆ 各柜体之间以铜母排连接。

◆ 为便于维护，屏柜内部装有交流220V照明灯和220V交流电源插座，照明灯由行程开关控制，柜门打开时灯亮。

◆ 屏柜内部装有不小于5mm×40mm接地铜母线，屏柜体和所有设备的其它不载流金属部件都和接地母线可靠连接和屏蔽；

◆ 柜体边框装有广泛用于进口设备的密封条，柜体密封性好。

◆ 在励磁装置盘柜上装有下列仪表或显示装置：

1.3励磁调节器

1.3.1调节器的机械结构

EXC9100型励磁调节器结构紧凑，其功能单元完全模块化。调节器合理地组装在调节柜中，可方便设备的调试、维护及检修。

1.3.2调节器通道的配置

EXC9100调节器由两个自动电压调节通道（A、B）和一个手动调节通道（C）组成，这三个通道从测量回路到脉冲输出回路完全独立。调节通道以主从方式工作，其中一个自动电压调节通道作为主通道（含自动和手动单元），另一个自动电压调节通道（含自动和手动单元）作为第一备用通道，手动调节通道作为第二备用通道。如图所示：

调节通道配置图

EXC9100型励磁调节器通道组合方式较多，计有三通道、双微机、微机/模拟、自动/手动等四种组合，供用户选择的余地更大，本方案采用三通道双模通道组合，见下图所示。

1.3.3调节器硬件

1.3.3.1 硬件方框图

见图所示，调节器主要由A、B、C三个调节通道、模拟量总线板、开关量总线板、人机界面、接口电路等组成。

调节器硬件方框图

1.3.3.2 自动通道

目前，数字式励磁调节器主要有这样几种硬件结构：一种是单CPU模式，即采样、调节、脉冲形成等全部在一块CPU的管理下完成；第二是多CPU模式，几个CPU协同工作，各有分工；还有一种硬件模式，单CPU工作，但脉冲形成转移到可编程逻辑阵列控制器完成。经过综合比较，我们认为多CPU模式最为合理、也最可靠，通过合理地分工，各个CPU可以充分发挥自身的优势，如Intel系列CPU，通用处理能力很强，对外接口资源较多，周边支撑软硬件很多，编程简单，适于作为核心处理器；DSP芯片具有改进的哈佛总线结构，可以同时对数据和程序进行寻址，采用流水线操作，减少了指令执行时间，具有专门的硬件乘法器和专门为数字信号处理而设计的指令系统，以上这些特点决定了DSP具有适时处理