励磁调节器软件功能说明

EXC9000用户手册第3章调节器软件功能说明广州电器科学研究院广州擎天电气控制实业有限公司目录1．调节功能 (5)1.1 给定值调节与运行方式 (5)1.2 自动电压调节器和励磁电流调节器 (5)1.3 电力系统稳定器（PSS） (7)1.4 调节器工作模式 (9)1.4.1 发电模式 (9)1.4.2 电制动模式 (10)1.4.3 恒控制角模式 (11)1.4.4 短路干燥模式 (12)1.5 有功和无功功率补偿 (12)1.6 调差 (12)1.7 叠加的无功功率或功率因数控制 (13)1.8 软起励控制 (13)1.9 通道间的跟踪 (14)2．限制功能 (15)2.1 强励限制和过励限制 (15)2.2 欠励限制 (16)2.3 定子电流限制 (17)2.5 低频 (19)3. 故障检测及判断 (19)3.1 同步故障 (19)3.2 低励磁电流 (20)3.3 励磁变副边CT故障 (20)3.4 PT故障 (20)3.5 调节器故障 (21)4．防错功能 (21)4.1 检测容错 (21)4.2 控制容错 (22)5. 其它功能 (22)5.1 R631信号 (22)5.2 R632信号 (22)5.3 开机令输出 (22)5.4 复位 (23)5.5 通道跟踪 (23)5.6 内部跟踪 (23)5.8 恒Q控制 (24)5.9 恒PF控制 (24)5.10 人工操作增减磁 (24)6. 调节器逻辑流程图 (26)6.1 开机流程 (26)6.2 停机流程 (27)6.3 主CPU程序及中断服务流程 (28)6.4 DSP采样程序及中断服务流程 (29)6.5 通道切换流程 (29)6.6 通道跟踪流程 (30)6.7 系统电压跟踪流程 (30)1．调节功能1.1 给定值调节与运行方式利用开关量输入命令或者通过串行通讯，可控制励磁调节器给定值的增、减和预置。

给定值设有上限和下限。

给定值的调节速度可按国标的要求通过软件设定。

调节器内有电压给定和电流给定两个给定单元，分别用于恒机端电压调节方式和恒励磁电流调节方式。

当调节器接受到停机令信号时，就把给定值置为下限。

调节器接受到开机令信号时，就把初始给定值置为预置值。

人工的增、减磁操作就是直接对给定值大小进行调节，通过此种方式来调节发电机电压或无功。

恒机端电压调节方式称为自动方式，恒励磁电流调节方式称为手动方式。

发电机起励建压后，两种运行方式是相互跟踪的，即备用方式跟踪运行方式，跟踪的依据是两者的控制信号输出相等，且这种跟踪关系是不能人工解除的。

自动方式是主要运行方式，有利于提高系统的运行稳定性。

PSS和自动方式配合，可有效抑制系统有功的低频振荡。

手动方式是辅助运行方式，不允许长时间投入运行。

调节器上电或复位后，即默认转入自动方式。

两种运行方式之间可以人工切换， PT故障时自动由自动方式切换为手动方式。

1.2 自动电压调节器AVR和励磁电流调节器FCR自动电压调节器AVR用于实现自动方式调节，维持机端电压恒定，其反馈量为发电机端电压。

为使励磁系统有良好的静、动态性能，AVR采用两级超前／滞后校正环节，用传递函数描述的自动电压调节器数学模型如图3－1所示：图3-1 自动电压调节模型说明：励磁电流调节器FCR用于实现手动方式调节，维持励磁电流恒定，以励磁电流作反馈量。

FCR的数学模型只有一级超前／滞后校正环节。

附加控制对励磁电流调节器无效。

励磁电流调节器的数学模型如下图所示：图 3-2 励磁电流调节模型说明：FCR主要用于试验（如在设备的投运或维护过程中的发电机短路试验），或者是作为在AVR故障时（如PT故障）的辅助/过渡控制方式。

为了避免在手动方式下发电机突然甩负荷引起机端过电压，手动方式具有自动返回空载的功能。

在发电机断路器跳闸的情况下，一个脉冲信号传送给调节器，则立即把电流给定值置为空载励磁电流值。

调节器在手动方式下运行时，还设置了机端电压限制功能。

电压限制值与V／F电压限制值相同，可用调试软件进行修改。

1.3 电力系统稳定器（PSS）电力系统稳定器简称PSS，其作用：a．提高电力系统静态稳定能力；b．提高电力系统动态稳定能力；c．阻尼电力系统低频振荡。

电力系统稳定器（PSS）的原理：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。

电力系统稳定器（PSS）是EXC9000励磁调节器的一个标准软件功能。

我们开发的PSS，采用加速功率作反馈信号（即双变量ΔP、Δω），有效克服了采用单电功率反馈信号时的无功“反调”问题。

PSS的数学模型如下图所示，属于PSS2A模型。

图 3-3 PSS传递函数模型说明：V1 电角速度ωmV2 电功率PeTW1 隔直环节1时间常数调试软件设定TW2 隔直环节2时间常数调试软件设定TW3 隔直环节3时间常数调试软件设定TW4 隔直环节4时间常数调试软件设定Ks2 电功率积分计算值补偿系数调试软件设定T7 电功率积分时间常数调试软件设定Ks3 信号匹配系数调试软件设定M 陷波器阶数调试软件设定N 陷波器阶数调试软件设定T8 陷波器时间常数调试软件设定T9 陷波器时间常数。

T9=0 时，陷波器调试软件设定输出为0Ks1 PSS增益调试软件设定PSS输出控制信号PSS_uk，通过图3-1中的附加控制端引入AVR相加点，与反馈电压Ug的相加方式一致。

通过调节器人机界面，可选择投入或退出PSS。

当选择投入PSS时，只有在发电机有功大于PSS投入功率后，PSS输出才有效。

当选择退出PSS时，则PSS输出无效，恒等于0。

1.4 调节器工作模式1.4.1 发电模式在发电模式下有前述的两种运行方式：自动方式和手动方式。

（1）自动方式。

在图 3-1 自动电压调节模型的基础上增加了定子电流限制Qoegd、欠励限制Quegd 、强励限制和过励限制（通过励磁电流IL计算）、V/F限制VFgd、调差TCgd、PSS附加控制信号PSSgd （即PSS_uk）、试验信号Testgd等叠加控制信号。

总体控制框图如图3-4所示。

叠加方式有加“+”、减“-”两种方式。

uegd Q oegd Q gd VF gd TCgd U Test UKmin图 3-4 发电模式下总体控制模型（2）手动方式。

采用标准的恒励磁电流控制模型，见图3-2。

在发电模式下，两种运行方式可以手动选择。

在自动方式下发生PT 故障时，调节器会自动从自动方式切换到手动方式。

可能的切换途径如下：1） 切换到自动方式a) 人工切换到自动方式；b) 由于PT 故障导致软件切换到手动方式，并且开机令复归，系统恢复到自动方式； c) 系统重新上电；d) 系统从其它运行模式切换到发电模式； 2） 切换到手动方式 a) 人工切换到手动方式；b) 发生PT 故障，软件自动切换到手动方式；1.4.2 电制动模式电制动比机械制动具有制动力矩大、停机时间短、无环境污染、以及制动投入速度不受限制和设备维护检修方便等优点。

电制动一般在机组正常停机时投入。

在调节器内，增加了电制动模式，可与外部电制动操作、逻辑回路配合，实现电制动停机。

在电制动过程中，调节器通过控制调节，使得励磁系统向发电机励磁绕组提供一恒定的励磁电流，大小可根据需要用软件设定。

调节器在电制动模式下，控制调节的模型与手动方式是完全一致的，只是电流给定为电制动电流给定值，可通过调试软件设定。

对调节器来说，进入电制动模式的条件及常规顺序为：（1）发电机已停机逆变灭磁，励磁电流为0；（2）来电制动投入令；（3） 0.5s后再给开机令。

调节器退出电制动模式的常规顺序为：（1）先撤除电制动投入令，调节器自动进行逆变灭磁；（2）逆变灭磁5s后，再撤除电制动开机令；（3）调节器检测到励磁电流为0时，即退出电制动模式，进入发电模式。

电制动过程中的必要逻辑操作，比如合短路开关、投入外部励磁电源等，一般由励磁系统配置的专用PLC逻辑控制回路完成。

PLC编程直观、简单，方便根据现场情况修改。

1.4.3 恒控制角模式这是调节器的一种开环调节方式，只能做为试验手段使用。

在励磁电源它励方式下，恒控制角模式可方便地用于发电机短路试验、发电机空载特性试验。

只能通过调试软件操作进入恒控制角模式。

对调节器来说，进入恒控制角模式的条件及常规顺序为：（1）励磁电流为0；（2）通过调试软件选择进入“恒控制角模式”的命令；（3）通过调试软件选择“强制开机”的命令。

进入恒控制角模式后，调节器先进行初始化，使控制信号输出为最大，即Ukmax＝7600。

之后，可通过调试软件设置控制角，也可通过外部增、减磁操作来调整控制角。

调节器退出恒控制角模式的常规顺序为：（1）先把励磁电流降为0；（2）通过调试软件选择“退出强制开机”的命令；（3）通过调试软件选择进入“正常模式”的命令，即退出恒控制角模式，进入发电模式。

1.4.4 短路干燥模式这也是调节器的一种辅助工作模式，只能做为试验手段使用。

在励磁电源它励方式下，短路干燥模式可方便地用于发电机短路试验、发电机空载特性试验。

只能通过调试软件操作进入短路干燥模式。

调节器在短路干燥模式下，控制调节的模型与手动方式是完全一致的。

对调节器来说，进入短路干燥模式的条件及常规顺序为：（1）励磁电流为0；（2）通过调试软件选择进入“短路干燥模式”的命令；（3）通过调试软件选择“强制开机”的命令。

进入恒控制角模式后，调节器先进行初始化，转手动方式并置电流给定为0。

之后，可通过外部增、减磁操作来调节电流给定值。

调节器退出短路干燥模式的常规顺序为：（1）先把励磁电流降为0；（2）通过调试软件选择“退出强制开机”的命令；（3）通过调试软件选择进入“正常模式”的命令，即退出短路干燥模式，进入发电模式。

1.5 有功和无功功率补偿为了补偿由单元变压器和/或传输线路上的有功或无功功率引起的电压降，将与静态的有功功率和无功功率成正比的信号叠加到发电机电压给定值。

功率补偿范围在-15%和+15%之间，且是可调的。

1.6 调差在励磁调节器自动方式下，为了保证多台并联运行的发电机组之间的无功功率合理分配或补偿单元制接线主变压器的电压降，调节器附加有无功调差功能。

采用合适的正调差值，可保证多台并联运行的发电机组之间的无功功率合理分配。

采用负调差，可补偿在单元制接线方式下主变压器的电压降。

调节器的调差值范围在-15%和+15%之间。

1.7 叠加的无功功率或功率因数控制无功功率控制或功率因数控制可视作对自动电压调节器的叠加控制。

在这两种情况下，控制信号来源于实际值和被选控制模式的控制值之间的差值，调节器根据差值的大小和正负自动调节自动电压调节器的电压给定值，最终使得差值减小到控制范围之内。