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发电机励磁系统的简述
更新时间:2017-05-07 发布:www.1024sj.com

摘要:贵州兴义响革电站是木浪河水库的二期配套工程项目,该电站所有装备和控制、庇护均实现了全微机化,具有了远测、远信、远控、远调的四远功能,具有监控、自检、远传等许多优点,已基本到达国家年夜中型电站的自动化水平,处于国内水电站进步前辈行列,它集自动化水平高、效率高、人员少、建设工期短、投资和运行费用省的优点于一身,可供在建、拟建、改建、扩建的同类地方小型水电站参考。本文从系统结构、软/硬件功能等方面临电力监控微机综合自动化系统在响革电站的运用作了具体论述,并经由过程与常规电站的比力,论述了电力监控微机综合自动化系统重要的现实意义和作用。


关头词:贵州兴义;响革电站;电力监控微机综合自动化系统;运用


0概要


木浪河二级(响革)电站是贵州南江团体依照“无人值班、少人值守”设计原则建设的一座地方水电站,也是贵州兴义地方电网中所有装备的控制、庇护均实现全微机化的电站,它是木浪河水库的二期配套工程项目,装机2×2500KW,该电站于1999年3月以股份制形式起头筹建,至2000年11月17日正式建成发电。从筹建到投产仅用了一年半左右的时间,总投资额1575万元,每单元千瓦投资仅为0.315万元。响革电站的建成投产,年夜年夜减缓了兴义市地方电网一度缺电的局面,打破了团体公司自1995年以来供电量一直盘桓在1.1亿KW.h左右的制约瓶颈,一年可以解决近3000万度的供电量缺口。此外,在110KV鲁兴线停电时它还作为主力电站向地方电网供电。今朝该电站已平安运行200余天,为地方电网输送电能700多万度。响革电站电力监控微机综合自动化系统取消了常规控制屏,继电庇护按一次装备单元涣散安插,实现了远测、远信、远控、远调的四远功能,具有监控、自检、远传等许多优点,已基本到达国家年夜中型电站的自动化水平,处于国内小型水电站进步前辈行列,它集自动化水平高、效率高、人员少、建设工期短、投资和运行费用省的优点于一身,可供在建、拟建、改建、扩建的同类地方小型水电站参考。下面就电力监控微机综合自动化系统在该站的运用及其意义、作用等作一概述。


1系统结构


1.1硬件结构及情况


整个系统为全开放的分层散布式微机系统。系统由主控层、现地单元LCU层组成,机组LCU又由LCU经管层与直接控制层组成。各层及单元之间采用CAN以太网进行通讯联系,站内经由过程CAN总线组成一个相互联系的微机局域网。现地LCU总计三个,2个机组LCU、1个升压站及公用装备LCU,公用LCU不设经管机。电站综合自动化系统结构如图1。


POWERSYS计较机电力监控系统站内服务器由2#机组现地监控微机兼任,主要寄存组态系统文件,设工作站三个。服务器采用网络操作系统WindowsNTServer4.0,数据库MicrosoftAccess,工作站采用客户端软件平台WindowsNTStation4.0它不仅支持点对点的通讯方式,而且是真实的信息高速公路网络,支持客户/服务器通讯方式和流行的TCP/IP等通讯协议。整个系统实现了数据库和功能运用软件的网络平台同享。系统各运用软件都可在服务器或客户机运行,但散布相对有偏重。系统中各庇护、控制、监控单元的内部源法式采用Microsoft的MASM6.11汇编语言,语言采用Microsoft的VisualC 5.0和VisualBasic5.0。画面生成、数据库生成、报表生成均经由过程POWERSYS软件包的组态工具在现场实现,运用简洁。


1.2软件结构


POWERSYS计较机电力监控软件是重庆新世纪电气有限公司研制开发的新一代水电站监控软件。该软件包主要由组态和运行两部门组成。组态部门设定系统的初始值,肯定系统的设置装备摆设。其硬件由广西柳州电器装备厂和重庆新世纪公司联合开发的EDCS-6000综合自动化系统组成,系统结构、单元箱类型肯定、通讯种类和控制方式界说、运行画面建造、报表生成等都在组态部门完成。


组态部门的成效值作为运行部门的初始值,运行部门以实时数据库为根蒂根基,包括了图形界面、数据库、报表打印、事务记实、报警处置等使命模块。


2功能概述


2.1硬件EDCS-6000微机综合自动化电力监控系统硬件分为主控层和现地单元LCU层。


2.1.1主控层主控层是全站的经管及控制焦点,主要完玉成站运行状态及运行数据收集、数据处置、数据记实、人机对话、全站自动控制、信息远传等使命。主控层采用2台PentiumⅢ-550工业控制计较机IPC(配2台21英寸PHILIPS高分辨率彩显、2台EPSON打印机)及一套年夜型专用微机桌组成。在主控层的两台上位工控机上可进行现地LCU层所有监控、庇护单元初始状态的设置、庇护定值实时限的整定和修改。主控层的具体功能以下:(1)数据收集和处置:经通讯收集各现地控制单元LCU的模拟量、数字量;收集各电度表的电怀抱;对收集来的数据进行合理性、有用性判断,对有用数据进行分析、处置、计较,形玉成站各类监控及经管功能所需的数据;对一些数据作为历史数据予以整理和保留。(2)控制和调整:机组的开、停机和发电控制;断路器的分合闸控制和辅助装备的单点操作;机组有功和无功功率按脉冲方式和按给定值方式的调整;全厂公用装备(油、气、水装备)的启、停操作。(3)对全厂装备进行监视(包括由计较机系统对装备运行进行自动监视、越限报警和由值班人员经由过程计较机人机接口系统对电厂装备进行监视)其内容有:运行状态及运行参数值;运行参数趋向或变化率;运行时间和动作次数统计;装备运行缺陷监视与维修/维护指导;电量分项分时累加;主要动力装备运行统计计较。(4)运行记实经管及运行指导:装备及系统操作记实;全厂主要装备运行时间或动作次数统计,事故、故障及不正常状态记实;故障、事故和某些情况下的运行指导;运行日志及各类报表的生成和打印;电厂运行记实的存档经管等。(5)人机接口(经由过程键盘、鼠标、显示器CRT、语音报警及打印机等人机接口装备,提供运行人员对电厂装备及计较机监控系统进行监控与经管的接口能力)包括:挪用CRT画面临电厂装备及计较机监控系统进行监视,有动态多窗口画面的放年夜、切换、关闭及实时曲线、棒形图、装备工况、表格、事务/故障报警窗等;对电厂装备发布操作饬令进行调整,并对执行进程进行监视,提醒指导与处置;装备故障、事故及计较机监控系统故障的窗白话音报警、记实与打印;测控点监控功能的投切及数据/操作点的人工设置、制止扫描、制止报警、制止操作及其功能恢复等;计较机监控系统运行方式或参数的设定,控制功能使用授权的登录设定;在线或离线对数据库、报表、画面、操作票及运行指导等的编纂或修改。(6)通讯功能:可凭据需要用软件接通或切除与调剂中心等外部系统的通讯联系;与厂内各现地控制单元及智能装配通讯,取存各类数据和下送各类饬令。(7)开发及维护功能:运行维护;新增功能开发;进行画面、报表、数据库等的离线开发及编纂。


2.1.2现地单元LCU


现地单元LCU层由2个机组LCU(各设一台PentiumⅢ-400一体化工控机作为经管机)、1个升压站及公用装备LCU(公用LCU不设经管机)


组成。一个现地单元由几个分歧的控制单元组成,一个控制单元完成某一装备的监控或庇护使命。控制单元的功能是收集电站各装备的运行数据及状态,向主控层传送所收集的数据,同时接收并执行主控层发出的各类操作饬令,完成对电站装备运行的监视控制及庇护。除可在直接控制层各单元上观察运行参数、运行状态、各类庇护定值及控制参数,修改庇护定值


及控制参数外,还可经CAN通讯口,将本单元收集的运行参数、运行状态及庇护动作信息等数据上传至上一层经管机,并经经管机向上位机或调剂中心转发而实现远测、远信、远控、远调的四远功能。此外,直接控制层各单元还设有手动操作功能,经管层故障时,可实现所属对象的现场手动控制,完成份/合闸操作。


2.1.2.1机组LCU


整个机组LCU由LCU经管机、发机电庇护单元EDCS-6310/6320、发机电监控单元EDCS-6330及PLC水机控制单元等装备组成。发机电庇护、监控单元与LCU经管机之间采用CAN工业现场总线通讯,PLC水机控制单元与经管机之间采用RS-232经通讯转换器转换成CAN总线方式通讯。其结构如图2。


EDCS-6310单元作为发机电的主庇护,其功能包括:差动庇护、过流庇护、标的目的电流速断庇护(正向瞬时、反向限时)、过压庇护、定子一点接地庇护、温度、瓦斯庇护(用于发变组单元接线中对变压器进行油温丈量、风扇控制等,风扇的控制可按温度或电流进行整定)等。


EDCS-6320单元作为发机电后备庇护,其功能包括:单元件横差庇护、纵向零序过电压庇护、复合电压启动的过流庇护、过负荷庇护、负序过流庇护、三次谐波定子接地庇护、过励磁庇护、转子一点接地庇护、简略单纯失磁庇护等。


发机电监控采用EDCS-6330发机电监控单元组成。可完成下列功能:(1)对机端电流、电压、功率、频率、功率因数、励磁电流及励磁电压等模拟量进行收集丈量(2)实现脉冲法或积算法的电度计量(3)具有状态监视功能,能对分合闸回路、控制电源、断路器及隔脱离关状态、开限开度全开/全关位置旌旗灯号进行监视(4)能实现断路器分闸及同期合闸控制、实现频率升/降及增/减磁控制等。


2.1.2.2PLC水机控制单元


PLC水机控制单元的焦点是一台带通讯的小型可编程控制器(PLC)及各类隔离和驱动继电器。其主要功能以下:(1)接收来自水机自动化元件、调速器、励磁屏的各类状态、故障及事故信息(2)经通讯接收智能变送器传来的机组运行的非电模拟参数:包括调速器油压、开限、开度、冷却水压力、流量等(3)接收由站级经管机及发机电监控单元送来的控制饬令,并凭据控制饬令及各类外部旌旗灯号,完成对水机的自动控制及庇护功能,实现频率和有功功率的控制,向励磁屏发出灭磁开关分、合闸及起励等控制旌旗灯号(4)正常运行时,可凭据需要发出增/减磁、增/减功旌旗灯号,以调理机组的端电压或有/无功功率。


同步发机电为了实现能量的转换,需要有一个直流磁场而发生这个磁场的直流电流,称为发机电的励磁电流。凭据励磁电流的供给方式,凡是从其它电源获得励磁电流的发机电,称为他励发机电,从发机电自己获得励磁电源的,则称为自励发机电。


1、发机电获得励磁电流的几种方式


1、直流发机电供电的励磁方式:这类励磁方式的发机电具有专用的直流发机电,这类专用的直流发机电称为直流励磁机,励磁机一般与发机电同轴,发机电的励磁绕组经由过程装在年夜轴上的滑环及固定电刷从励磁机获得直流电流。这类励磁方式具有励磁电流自力,工作比力靠得住和削减自用电消耗量等优点,是曩昔几十年间发机电主要励磁方式,具有较成熟的运行经验。错误谬误是励磁调理速度较慢,维护工作量年夜,故在10MW以上的机组中很少采用。


2、交流励磁机供电的励磁方式,现代年夜容量发机电有的采用交流励磁机提供励磁电流。交流励磁机也装在发机电年夜轴上,它输出的交流电流经整流后供给发机电转子励磁,此时,发机电的励磁方式属他励励磁方式,又由于采用静止的整流装配,故又称为他励静止励磁,交流副励磁机提供励磁电流。交流副励磁机可所以永磁机或是具有自励恒压装配的交流发机电。为了提高励磁调理速度,交流励磁机凡是采用100——200HZ的中频发机电,而交流副励磁机则采用400——500HZ的中频发机电。这类发机电的直流励磁绕组和三订交流绕组都绕在定子槽内,转子只有齿与槽而没有绕组,像个齿轮,是以,它没有电刷、滑环等转动接触部件,具有工作靠得住,结构简单,制造工艺利便等优点。错误谬误是噪音较年夜,交流电势的谐波份量也较年夜。


3、无励磁机的励磁方式:


在励磁方式中不设置专门的励磁机,而从发机电自己取得励磁电源,经整流后再供给发机电自己励磁,称自励式静止励磁。自励式静止励磁可分为自并励和自复励两种方式。自并励方式它经由过程接在发机电出口的整流变压器取得励磁电流,经整流后供给发机电励磁,这类


励磁方式具有结构简单,装备少,投资省和维护工作量少等优点。自复励磁方式除设有整流变压外,还设有串联在发机电定子回路的年夜功率电流互感器。这类互感器的作用是在发生短路时,给发机电提供较年夜的励磁电流,以弥补整流变压器输出的不足。这类励磁方式具有两种励磁电源,经由过程整流变压器获得的电压电源和经由过程串联变压器获得的电流源。


2、发机电与励磁电流的有关特征


1、电压的调理


自动调理励磁系统可以看成为一个以电压为被调量的负反馈控制系统。无功负荷电流是造成发机电端电压下降的主要缘由,当励磁电流不变时,发机电的端电压将随无功电流的增年夜而下降。可是为了知足用户对电能质量的要求,发机电的端电压应基本连结不变,实现这一要求的法子是随无功电流的变化调理发机电的励磁电流。


2、无功功率的调理:


发机电与系统并联运行时,可以认为是与无限年夜容量电源的母线运行,要改变发机电励磁电流,感应电势和定子电流也随着变化,此时发机电的无功电流也随着变化。当发机电与无限年夜容量系统并联运行时,为了改变发机电的无功功率,必需调理发机电的励磁电流。此时改变的发机电励磁电流其实不是凡是所说的“调压”,而是只是改变了送进系统的无功功率。


3、无功负荷的分配:


并联运行的发机电凭据各自的额定容量,按比例进行无功电流的分配。年夜容量发机电应负担较多无功负荷,而容量较小的则提供较少的无功负荷。为了实现无功负荷能自动分配,可以经由过程自动调理的励磁装配,改变发机电励磁电流维持其端电压不变,还可对发机电电压调理特征的倾斜度进行调整,以实现并联运行发机电无功负荷的合理分配。


3、自动调理励磁电流的方式


在改变发机电的励磁电流中,一般不直接在其转子回路中进行,由于该回路中电流很年夜,未便于进行直接调理,凡是采用的方式是改变励磁机的励磁电流,以到达调理发机电转子电流的目的。经常使用的方式有改变励磁机励磁回路的电阻,改变励磁机的附加励磁电流,改变可控硅的导通角等。这里主要讲改变可控硅导通角的方式,它是凭据发机电电压、电流或功率因数的变化,响应地改变可控硅整流器的导通角,因而发机电的励磁电流便随着改变。这套装配一般由晶体管,可控硅电子元件组成,具有活络、快速、无失灵区、输出功率年夜、体积小和重量轻等优点。在事故情况下能有用地抑制发机电的过电压和实现快速灭磁。自动调理励磁装配凡是由丈量单元、同步单元、放年夜单元、调差单元、稳定单元、限制单元及一些辅助单元组成。被丈量旌旗灯号(如电压、电流等),经丈量单元变换后与给定值相比力,然后将比力成效(误差)经前置放年夜单元和功率放年夜单元放年夜,并用于控制可控硅的导通角,以到达调理发机电励磁电流的目的。同步单元的作用是使移相部门输出的触发脉冲与可控硅整流器的交流励磁电源同步,以保证可控硅的准确触发。调差单元的作用是为了使并联运行的发机电能稳定和合理地分配无功负荷。稳定单元是为了改善电力系统的稳定而引进的单元。励磁系统稳定单元用于改善励磁系统的稳定性。限制单元是为了使发机电不在过励磁或欠励磁的条件下运行而设置的。必需指出其实不是每种自动调理励磁装配都具有上述各类单元,一种调理器装配所具有的单元与其担负的具体使命有关。


4、自动调理励磁的组成部件及辅助装备


自动调理励磁的组成部件有机端电压互感器、机端电流互感器、励磁变压器;励磁装配需要提供以下参数:厂用AC380v、厂用DC220v控制电源.厂用DC220v合闸电源;需要提供以下空接点,自动开机.自动停机.并网(一常开,一常闭)增、减;需要提供以下模拟旌旗灯号,发机电机端电压100V,发机电机端电流,母线电压100V,励磁装配输出以下继电器接点旌旗灯号;励磁变过流,失磁,励磁装配异常等。


励磁控制、庇护及旌旗灯号回路由灭磁开关,助磁电路、风机、灭磁开关偷跳、励磁变过流、调理器故障、发机电工况异常、电量变送器等组成。在同步发机电发生内部故障时除必需解列外,还必需灭磁,把转子磁场尽快地削弱到小水平,保证转子不外压的情况下,使灭磁时间尽量缩短,是灭磁装配的主要功能。凭据额定励磁电压的年夜小可分为线性电阻灭磁和非线性电阻灭磁。


近十多年来,由于新技术,新工艺和新器件的涌现和使用,使得发机电的励磁方式获得了不竭的成长和完善。在自动调理励磁装配方面,也不竭研制和推行使用了许多新型的调理装配。由于采用微机技术软件实现的自动调理励磁装配有显著优点,今朝很多国家都在研制和实验用微型计较机配以响应的外部装备组成的数字自动调理励磁装配,这类调理装配将能实现自顺应好调理。


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