发电机励磁系统

4）励磁回路的调节功能

5）优化过程

电流调节器的优化：设定电流调节器和预控制器（励磁回路）。 自动测取与AVR有关的励磁控制的磁化特性曲线和在励磁工作时 的AVR调节器的自动优化。 此外可经操作面板改变自动优化过程中所设定的所有参数。 运行数据的显示 扫描功能 故障信号 警告
6）监控和诊断
2）CPU317—2DP（附件：前连接器）



执行用户程序：为S7-300背板总线提供5V电源；在MPI网络中， 通过MPI（多点接口）与其他MPI网络节点进行通讯。 专用CPU的其他特性： PROFIBUS子网中的DP主站 PROFIBUS子网中的DP从站 技术功能 点对点通讯
3）信号模块（SM321和SM322）
SIEMENS励磁系统
THYRIPOL
SIEMENS励磁系统概述

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型号：THYRIPOL
额定励磁电流5887A 额定励磁电压437V 顶值电压1092.5V 顶值电流11774A 响应时间s＜0.1 THYRIPOL系统用于励磁和滑环相关设备的电压控制 系统中转子绕组的电源直接由THYRIPOL系统中的整流 设备提供 除了 可以控制机端电压，系统还可以对无功功率或功率 因数进行控制 系统中转子绕组的磁场电源是通过三相干式励磁变在机 端取电压

数字输入模块SM321和数字输出模块SM322使不同等 级的过程信号电平和S7-300的内部信号电平相匹配 功能模块用于要求苛刻、存储器容量要求较大的过程 信号处理任务，在励磁系统控制中处理开环控制的任 务。 CP用于扩展中央处理单元的通讯任务，在励磁系统中 用于连接CPU317-2DP与PROFIBUS的任务。
4）功能模块（FM）

5）通讯处理器（CP）

3、调节器主要功能

AVR调节 FCR调节 恒无功调节 恒功率因数调节 PSS电力系统稳定器
3.1 自动电压调节（AVR）


自动电压调节以发电机机端电压和电压给定值的差值 作为PID调节器的输入，以调节器的输出控制发电机 励磁电流的大小，从而保持机端电压为恒定值。自动 电压调节是励磁调节的基本调节方式，励磁系统的其 他高层控制调节功能，如PSS控制功能，无功空功能 和正常启停控制功能等，均以自动电压控制调节为基 础实现。 通过控制显示屏的命令（增磁和减磁），或者从某一 操作员站、电厂的DCS 、远方调度系统的通讯方式均可以改变自动
2、通道组成

调节器的核心是两套完全独立的SIMATIC S7 300+SIMOREG CM微机系统，每套系统是由 二个32位的CPU 控制板组成，辅之以各种数 字模拟信号接口板和通讯接口板。所有的模板 集成一个机柜中，形成一个独立的调节通道。
2.1 SIMOREG CM单元

SIMOREG CM单元主要计算发电机电压、电流、有功、 无功、功率因数以及频率等运行参数，完成自动电压调 节、各种限制、保护和控制功能和对发电机励磁电压和 电流的测量，产生晶闸管控制脉冲，以驱动功率单元进 行调节，实现励磁调节器的数据 、状态显示和正常操 作。同时， SIMOREG CM单元提供以加速功率和Eq频 率为输入信号的电力系统稳定器（PSS），其控制算法 以IEEE Std. 421—2A型为基础。此外，该单元还具有 瞬时记录与实时时钟保持同步。而且可配有串行通讯方 式用于与更高层次的、不同规约的控制系统通讯。所有 运行所需要的信号包括转换的模拟量信号，都可以通过 这种方式接收或发送。
7 、灭磁开关（磁场断路器） 发电机转子回路中用作断开励磁绕组电源回路的开关， 它可与线性或非线性电阻共同构成灭磁装置。 8 、灭磁电阻 用于吸收发电机励磁绕组的储能，使发电机励磁绕组 灭磁的线性或非线性电阻。转子过电压保护装置：由 非线性电阻、跨接器等设备构成的发电机励磁绕组过 电压保护装置。 9 、电力系统稳定器（Power systen stabilizer）—— PSS 指励磁调节器通过一种附加控制功能，用以改善电力 系统稳定性能的一个或一组单元。输入变量可以是转 速、频率或功率（或多个变量的综合）。
举例2 、交流励磁机
举例3 、交流励磁机
举例4 、交流励磁机
举例5 、静止励磁
自并激励磁系统




自并激励磁系统又叫静止励磁系统。这种励磁系统的 特点是： （1）无主、副励磁机，励磁电源取自发电机机端， 经整流变压器及可控硅整流器供给发电机励磁绕组励 磁； （2）无旋转部件，结构简单，轴系短，轴承座少； （3）励磁回路中有滑环、炭刷、灭磁装置，响应速 度快； （4）可以提供较大的励磁功率。
采用自并激励磁系统有以下的优点：
1、缩短机组轴系长度，减少轴承座从而可以降低轴和轴承座的振动值， 提高机组安全运行水平； 2、可减少励磁系统故障，提高可靠性，自并励系统取消了主、副励磁 机、 整流装置等旋转部件； 3、可以提高电力系统的稳定；洪山电工 自并激的优点 4、适当的缩短电站厂房跨距，不需要励磁机基础，节约投资； 5、检修维护方便，因为没有旋转部件，检修工作量较小； 6、价格方面，以300MW为例，如采用国产设备，自并励系统比三机 有和无 刷励磁系统较便宜，即使采用进口设备则价格持平。 从以上分析来看，自并励励磁系统优于其他励磁系统（GenerrexPPS除外），值得推广应用。
3 、励磁调节器 指按照某种调节规律对同步发电机机端电压、无功功率、 功率因数、转子电流进行实时闭环调节的装置。 4 、自动电压调节器（AVR） 指实现按恒机端电压调节方式的调节及相关的限制保护功 能的装置，也称自动（调节）通道。 5 、手动励磁调节单元（FCR） 指实现按恒励磁电流调节方式的调节及相关的限制保护功 能的装置，也称手动（调节）通道。 6 、整流功率柜 采用晶闸管（可控硅）或整流二极管构成功率整流桥， 用于提供转子电流的整流装置。



SIEMENS--THYRIPOL
SIEMENS励磁系统组成
励磁调节器 可控硅整流器 起励与灭磁单元 励磁变压器
调 节 柜
辅 助 柜
功率柜
灭磁开关柜
进线柜
SIEMENS励磁系统原理图
THYRIPOL励磁系统性能




控制励磁电流 控制发电机机端电压 负载运行时，根据设定值进行无功功率调节 当AVR故障时，自动切换至励磁电流控制模式 AVR限定功能：限制发电机的电流 限制转子的电流 确保最小的励磁电流以维持系统的稳定 通过PSS系统平滑有功负载的振荡
T400
1) SIMOREG CM概述

SIMOREG CM三相交流电源直接供电的全数字控制装置，其结 构紧凑 ，使用方便，并可通过并联SIMOREG进行扩展。装置本 身带有参数设定单元，不需要其他的任何附加设备即可完成参数 的设定。所有的控制、调节、监视及附加功能都由微处理器来实 现。可选择给定值和反馈值为数字量或模拟量。
励磁系统
按供电方式分
他励式励磁系统
自励式励磁系统
按功率引取方式分
按整流器是否旋转分
直流电机励磁系 统(直流励磁机)
整流器励磁系统 交流励磁机
自并励系 统
自复励系 统
按复合位置分
谐波励磁 系统
按整流器是否旋转分
静止整流器励磁 系统
旋转整流器励磁 系统
交流侧复合的自 复励系统
直流侧复合的自 复励系统
举例1 、直流励磁机
电压调节器的给定值。通过软件还可以设置上限和下限值、预置增磁和 减磁的速率。
3.2励磁电流调节（FCR）




励磁电流调节是以发电机励磁电流和励磁电流给定值的差值作为 PID调节器的输入，以保持励磁电流为恒定值的方式控制发电机 的运行。机组正常运行时以自动电压调节方式为主，在调试或系 统某些特殊工况需要时，可采用励磁电流调节方式运行。在下列 异常或故障工况下，系统自动切换到励磁电流调节方式运行： 强行励磁 最大励磁电流限制 过励限制和欠励限制 PT断线 电池检测故障 PROFIBUS总线故障 内部系统故障 通过操作显示面板上的运行方式按键可以实现最大电压和励磁 电流两种调节方式之间的无扰动切换。
极端情况下，当励磁调节器两通道的自动调压（AVR） 方式同时故障时，系统则自动切换至励磁电流（FCR） 调节方式运行。

励磁电压调节器调节规律为PID+PSS。 通道内部各模块之间以及通道和通道之间他、实时通 信跟踪，并及时上传数据到面板显示屏和监控系统， 保证系统无扰动切换。同时调节器配有面板控制锁， 防止人为误操作。
三、励磁系统的组成
主要包括励磁变压器、功率整流单元、励磁调节 器、起励、灭磁、保护、监视装置和仪表等。
四、同步发电机励磁系统的分类
1、 直流励磁机方式：用具有整流子的直流发电 机作为励磁电源。 该励磁机与同步发电机同轴，一起由原动机带动旋转，因而励磁功 率独立于交流电网，不受电力系统非正常运行状态的影响。 2、交流励磁机方式：用交流励磁机取代直流励磁机，经可控整流后 供给发电机励磁。其励磁功率同样独立于交流电网，因此也称他励 励磁系统。根据整流器是静止的还是旋转的，该类励磁系统又可分 为他励静止励磁系统和他励旋转励磁系统。 3、静止励磁方式：用接于发电机出口或厂用母线上的变压器作为交 流励磁电源，经整流后供给发电机励磁。因该励磁方式在整个励磁 系统中无旋转部件，称为“静止式励磁方式”。由于励磁功率取自 交流电网本身，故又称为自励励磁系统。它受电力系统非正常运行 状况的影响较大。
9）集成板卡
CUD1+CUD2
2.2 SIMATIC S7单元

1块电源模块 1块CPU模块 5块信号输入、输出模块 1块通讯模块 1块模拟量输出模块
1）电源模块PS（Power Supply）
可以将交流120/230V转换成为24V直流工作电压，为S7-300CPU和 24V直流负载电路（信号模块、传感器、执行器等）提供电源。
一、励磁调节器
1 、调节器基本配置



结构上完全独立的SIMATIC S7 300 + SIMOREG CM控 制系统组成，采用模块化机箱式结构，100%冗余，而 且在每一控制系统中设有手动控制单元。 数字式静态励磁电压调节器，其处理器为2快32bit高速 处理器。它从电流、电压互感器到可控硅触发脉冲的输 出，都为相互独立的双重化结构。每套调节器功能完整， 并包括所有必需的辅助设备。 两通道采用热备用的运行方式，同时接受输入控制与调 节信号并执行操作与调节，但只有处于工作状态的通道 有输出，并对可控硅进行触发。当工作通道发生故障时 则备用通道自动投入运行，并闭锁故障通道，防止误切 入故障通道。
2）参数设定单

基本操作板PMU：所有装置在门内都有一个基本操作板PMU。 基本操作板PMU的5个七段数码管和3个发光二极管用于状态显 示，3个按键用于参数设定。
3）软件结构

软件结构由两台高性能的微处理器承担励磁回路所有 的调节和控制功能。调节功能在软件中通过参数构成 的程序模块来实现。 定子电压调节器 励磁电流调节器 触发装置
二、励磁系统的作用
1 ）维持发电机的端电压； 2 ）控制无功功率的分配； 3 ）提高同步发电机并联运行的稳定性； ☆励磁控制对静态稳定的影响； ☆励磁控制对动态稳定的影响； ☆励磁控制对暂态稳定的影响； 5 ）在发电机内部出现故障时，进行灭磁，以减小故障损 失程度。 6）根据运行要求对发电机实行最大励磁限制及最小励磁 限制。
发电机励磁系统
一、发电机励磁系统概念及作用
1、励磁系统 众所周知，励磁系统的主要任务是向发电机的励磁绕 组提供一个可调的直流电流，以满足发电机正常运行 的需要。对同步发电机的励磁进行控制，是对发电机 运行进行控制的主要手段之一，包括所有调节、控制、 保护单元及功率电源和灭磁装置等。 2 、整流励磁系统及装置 用静止晶闸管整流器将交流电源整流成直流，供给同 步发电机可调励磁电流的系统及装置。主要包括励磁 变压器、功率整流单元、励磁、调节器、起励、灭磁、 保护、监视装置和仪表等。



7）输入和输出功能
模拟量可设置入口 模拟量输出口
8）串行接口




PMU上X300插头是一个串行接口，此接口按RS232或RS485标 准执行USS协议，可用于连接选件操作面板OP或通过PC的 Drive-Monitor. 在主电子板端子上的串行接口，RS485双芯或4芯线用于USS通 信协议或装置对装置连接。 在端子扩展板端子上的串行接口，RS485双芯线或4芯线，用于 USS通信协议或装置对装置的连接。 通过附加卡的PROFIBUS-DP。 经附加卡SIMOLINK与光纤电缆连接。 USS通信协议是西门子公司制定的一种通信协议，也可用于非西 门子系统。