励磁调节器软件功能说明要点

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：

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Q

oegd

、

欠励限制Q

uegd 、强励限制和过励限制（通过励磁电流IL计算）、V/F限制VF

gd

、调差TC

gd

、

PSS附加控制信号PSS

gd （即PSS_uk）、试验信号Test

gd

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。