调节器说明书(自励)

HWLT-4型微机励磁调节器说明书哈尔滨电机厂有限责任公司控制设备事业部二零零一年二月HWLT-4励磁调节器1目录1总体介绍1.1基本工作原理及技术特点1.2主要技术指标及参数2硬件介绍2.1组成特点2.2具体配置2.3接口信息3软件介绍3.1实时控制系统3.1.1控制器3.1.2跟随器3.1.3监控器3.2操控监视系统3.2.1性能概述3.2.2主控显示屏3.2.3系统参数设置屏3.2.4系统状态监视屏3.2.5故障分析显示屏3.2.6系统数据追忆及曲线分析屏3.2.7曲线参数设置4人机接口单元4.1串形通讯4.2并行通讯5文件及培训6使用条件7质量保证8附录HWLT-4励磁调节器21总体介绍1.1基本工作原理及技术特点NPTSCTPT1PT2ETRCTGFB380VAC厂用380VACZB220VAC220VDC220VACTB1TB2+24V图1.1励磁系统原理框图由本调节器组成的自并励系统原理图见图1.1。前端信号调理#1MIC-2000AVRFCRA/FCR1#POWER2#POWER起励MMI：PPC-100RTU#2MIC-2000AVRFCRPC机HWLT-4励磁调节器3HWLT-4型微机励磁调节器是哈尔滨电机有限责任公司控制设备事业部的新一代产品，它是在前几代产品的基础上、应用国内外的先进技术、把握现代励磁的发展方向所完成的，提高了发电机运行的自动化程度。该调节器采用标准化设计，扩展性强，升级方便，可以根据具体用户的要求改变或增加功能模块，是我公司为大中型同步电机配套的主导产品。HWLT-4型微机励磁调节器由两套独立的微机通道和一套独立的模拟通道组成，每个微机通道分为两个环：电压环和电流环，模拟通道为电流环。电压环是取发电机端电压信号进行闭环的，亦称为自动环；电流环是取转子电流信号进行闭环的，亦称为手动环。控制通道根据现场工况，进行实时控制、准确调节。为保证调节的快速性，系统连续采样，在一个工频周期内完成各种运算。包括PID运算，以及各种限制、保护的判断，并完成各种控制信号的输出。其中操作回路的动作由工业控制机与继电器共同控制完成。本调节器具有极强的冗余容错能力，运行可靠，平均无故障工作时间大大加长。两套微机通道与模拟通道，在正常情况下同时运行，但只有一套处于在线状态，能够发出控制信号；其它通道则处于离线热备用状态，其给定值、在线参数、控制信号均处于跟踪工作状态。在线通道一旦故障，发出的控制信号将被闭锁，转为离线通道；离线通道自动投入，发出控制信号，转为在线通道。当两套微机通道均出现故障时，模拟通道自动投入。本调节器具有如下特点：可靠性高。本调节器硬件抗干扰性强，适合于在强电磁场干扰下的电厂运行。其组成模块化、标准化，调试简单、维护方便。功能强大。本调节器通用性强，适用于各种大、中型同步发电机的可控硅励磁；软件丰富，具有完备的辅助调节和自诊断功能；灵活性大，可根据用户的不同要求，通过修改软件实现。跟踪精确。微机通道之间，微机通道的环与环之间，微机通道与模拟通道之间，相互跟踪，均可实现无扰动切换。微机通道可在线修改参数，跟踪使两套微机通道协调一致。采用数字给定。给定方式有二种：数字输入或开关输入。给定的速度及上、下限均可人为设置，给定平滑、精度高。完善的人机接口及操作回路。具备极强的人机对话能力，包括与上位计算机的通讯。操作简单，能够在主控室及现场完成对调节器的控制，并对多点进行监测，可靠性大大提高。HWLT-4励磁调节器41.2主要技术指标及参数满足国家标准《GB/T7409-1997同步电机励磁系统》的技术要求，并在某些方面优于该标准。具体数据如下：晶闸管控制角α的移相范围：0～180度晶闸管控制角α的分辨率：0.043度/位码CPU：80486DX4-100A/D转换：单端16路（差分8路）输入，分辨率12位。D/A转换：4路,分辨率12位。DI：32路开关量输入，光电隔离型。DO：32路开关量输出，光电隔离型。调节频率：100次/秒。调压范围：10%－110%。调压精度：±0.5%。附加调差：±15%内任选，级差0.1%。频率特性：频率每变化±1%，发电机端电压变化小于额定值的±0.25%。自动零起升压：升压时间4秒，2%残压可靠起励，超调小于5%。±10%阶跃响应：超调量小于阶跃量的30%，振荡次数小于3次，调节时间小于10秒。发电机电压调整速率：可调，不小于每秒0.3%，不大于每秒1.0%。调节器输入电气量：发电机定子电压：额定值100V，3相。发电机定子电流：额定值5A，3相。系统电压：额定值100V，3相。励磁电压：额定值按实测值给定。转子电流：额定值按实测值给定。脉冲输出参数：六相双脉冲触发、脉宽400μs，可触发2200A及以下的晶闸管。HWLT-4励磁调节器5模块22硬件介绍2.1组成特点2.1.1采用ADVANTECH®的MIC-2000工业控制计算机面向工业过程实时控制设计，抗干扰性强Intel32位处理器做信息处理，实时快速Flash电子盘做信息存储，安全可靠开放式、模块化结构，维护简单，升级方便2.1.2采用PPC-102S平板电脑作为人机接口单元彩色液晶显示，实时提供现场工况触摸屏式输入，在线调整控制参数故障信息自动存储过程数据信息记忆PPC-102S平板电脑由台湾ADVANTECH®公司生产，作为工业现场的智能监控设备。2.1.3先进的冗余容错结构灵活配置各种冗余容错结构智能思维判断，超强纠错功能容错是提高微机控制系统可靠性的主要技术之一。容错系统根据容错方式可分为静态冗余(屏蔽冗余)容错系统和动态冗余(备用冗余)容错系统两大类。静态冗余容错系统的典型应用为三模冗余表决系统(TMR)。它对错误处理的基本方法是纠错、少数服从多数表决，如图2.1所示。表决图2.1TMR容错系统动态冗余容错系统中，模块被分为在线模块和备用模块，由在线模块完成规定的功能，备用模块做为热备用或冷备用。当在线模块失效时将被切除，备用模块转为在线模块。最基本的动态冗余容错系统为二模冗余容错系统，如图2.2所示。切换开关图2.2二模冗余容错系统HWLT-4型励磁调节器综合静态冗余容错系统和动态冗余容错模块1模块3模块1模块2HWLT-4励磁调节器6系统的特点，采用了混合冗余容错技术，在硬件上可灵活构成双通道混合冗余容错系统和三通道混合冗余容错系统。其构成方法是:通道输入并联(同一信息可取自不同传感器)通道输出并联冗余通道间信息通讯接口对接输出开关互锁信号对接软件会自动识别冗余通道，进行信息交流与容错运行。三通道混合冗余容错系统硬件示意结构如图2.3所示。图2.3三通道混合冗余容错励磁调节器从图中可以看出，该冗余容错系统由三个并行的功能模块组成，每个模块都具有独立完成系统功能的能力。模块1与模块2具备相同的功能结构，为微机通道，通讯方式连接；模块3为模拟通道，通过跟踪与其它模块连接。每个模块的功能如图2.4所示。输出经独立控制的输出开关连到系统的输出端，输出开关由该模块的硬件监控器控制，输出开关之间设有互锁逻辑，保证在任一瞬间只能一个闭合。图2.4单模块功能硬件监控器监视本模块的运行情况，完成以下任务:掉电退出死机退出故障退出这种方式同静态冗余容错系统不同之处为每个模块在工作期间，不会进行“少数服从多数”的表决，而是将其它模块的信息作为提醒，执行对故障的智能诊断，避免由于“盲从”带来的系统故障。模块1模块2模块3功率单元及发电机监控器控制器输出开关HWLT-4励磁调节器7这种方式同动态冗余容错系统不同之处为故障情况下在线模块自动退出，而不是自动切换，冗余模块根据情况判断是否能够接替工作、转为在线模块。它能够有效地避免由于切换带来的不可靠因素，并对故障进行快速处理。2.1.4高可靠性电源采用两台发电厂专用开关电源并联为调节器提供±24VDC电源。每台电源由交流和直流两路并联输入，它们分别来自三种独立电源：厂用电220VAC自用电220VAC厂用电220VDC2.1.5输出多级闭锁为了防止模块之间的输出信号互相干扰，除了使用硬件监控器逻辑闭锁以外，输出级还具有更可靠的隔离措施。2.2具体配置励磁调节控制通道硬件配置如图2.5所示。图2.5励磁调节器微机通道示意图2.2.1核心硬件及特点MIC-2000/11工控机箱开关电源+24V/150W运行温度0℃~40℃平均无故障时间25,000小时以上MIC-2340中央处理单元(CPU)CPU80486DX4-100，32M内存与智能监控系统及远方控制单元接口主计算机单元对象状态控制命令监测信号输入信号调理输出信号调整控制信号操作信号指示信号与其它冗余通道接口主机时序监视及输出开关控制在线通道输出开关HWLT-4励磁调节器82个串行口，1个并行口MIC-2718模拟量输入(AI)12位A/D转换器，转换时间10us硬件触发，1KFIF0缓存MIC-2728模拟量输出(AO)12位D/A转换器，建立时间小于60us隔离电压大于500VDCMIC-2730开关量输入(DI)输入电压0~30VDC，隔离电压2500VDC发光二极管指示每路信息MIC-2750开关量输出(DO)输出电压5~40VDC，隔离电压2500VDC发光二极管指示每路信息PCM-3820电子盘PC-104总线标准4M容量FlashHEC-01计数定时及监控测频率测相位硬件监控2.2.2外围模块输入信号调理模块机端电压调理机端电流调理频率调理相位调理励磁电压调理励磁电流调理磁场电压调理磁场电流调理电网电压调理模拟手动通道及脉冲发生器模块FCR运行方式，数字给定，数字跟随微机通道脉冲发生器（双脉冲输出），含脉冲输出闭锁脉冲功率放大及隔离模块脉冲功率放大，输出至脉冲变脉冲丢失报警，脉冲输出闭锁2.3接口信息2.3.1输入信息模拟量输入HWLT-4励磁调节器9发电机端电压发电机端电流A/FCR控制电压励磁电流励磁电压磁场电流磁场电压系统电压机组频率功率因数开关量输入磁场开关状态发电机开关状态各控制通道运行状态(多路)整流装置运行状态(多路)远方控制信号(多路)故障复位2.3.2输出信息模拟量输出控制电压开关量输出起励控制信号磁场开关操作信号整流装置工作信号(多路)限制动作、故障报警信号运行状态远方指示信号(多路)2.3.3数字通讯信息微机通道间信息交换微机通道与智能监控系统信息交换调节器与手提电脑信息交换调节器与遥控系统信息交换维护整定信息HWLT-4励磁调节器103软件介绍3.1实时控制系统工业控制微机的飞速发展，为精确地实现各种复杂的算法和先进的功能提供了可能性。HWLT-4型同步发电机微机励磁调节器成功地采用了高可靠智能控制策略，它主要包括控制器、跟随器和监控器三个部分，如图3.1所示。励磁系统电网高可靠智能调节器状态反馈数据通讯及常规操作命令图3.1同步发电机励磁系统示意图3.1.1控制器高可靠智能励磁调节器的控制器如图3.2所示，它覆盖了现代励磁系统所需要的各种控制功能。根据控制器的主要功能，从以下几个方面加以介绍：3.1.1.1控制方式（Controlmode）本调节器包含四种控制方式：自动电压调节AVR(AutomaticVoltageRegulation)AVR控制方式为常规调节模式，它以机端电压作为反馈量进行闭环调节。对于自并励励磁系统，采用PI控制算法；对于三机励磁系统，引入转子电流微分负反馈，以提高励磁系统的稳定性，采用PID控制算法。磁场开关功率单元智能监控器同步发电机断路器变构变参控制器给定跟随器操控监视系统遥控系统HWLT-4励磁调节器11遥控远方AVRFCR人机Q界面现地COSφ图3.2励磁调节器控制器示意图在AVR控制方式下，调节器具有如下功能：为了加快同期并网速度，可选择系统电压跟踪功能。为了保证并联机组之间的合理的无功分配，具备无功补偿功能。为了提高电力系统的稳