系統(tǒng)介紹:
研華發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)解決方案，采用分散式網(wǎng)絡(luò)化的控制結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)器采用雙通道或三通道熱備，各控制器間相互獨(dú)立，并有專(zhuān)用的脈沖形成模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁的控制。每個(gè)功率柜和滅磁柜也可具有獨(dú)立的控制器單元，實(shí)現(xiàn)對(duì)功率整流和滅磁開(kāi)關(guān)及過(guò)壓保護(hù)的控制和監(jiān)測(cè)。調(diào)節(jié)器和功率及滅磁控制器具有雙網(wǎng)絡(luò)接口，和HMI觸摸屏均可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的連接，構(gòu)成具有網(wǎng)絡(luò)化的勵(lì)磁控制系統(tǒng)，大大簡(jiǎn)化了調(diào)節(jié)器與功率柜及滅磁柜的連接。
概述
1、水輪發(fā)電廠(chǎng)原理
大壩、水電廠(chǎng)、水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子、勵(lì)磁系統(tǒng)
2、同步發(fā)電機(jī)工作原理
主磁場(chǎng)的建立：勵(lì)磁繞組通以直流勵(lì)磁電流，建立極性相間的勵(lì)磁磁場(chǎng)，即建立起主磁場(chǎng)。
載流導(dǎo)體：三相對(duì)稱(chēng)的電樞繞組充當(dāng)功率繞組，成為感應(yīng)電勢(shì)或者感應(yīng)電流的載體。
切割運(yùn)動(dòng)：原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)（給電機(jī)輸入機(jī)械能），極性相間的勵(lì)磁磁場(chǎng)隨軸一起旋轉(zhuǎn)并順次切割定子各相繞組（相當(dāng)于繞組的導(dǎo)體反向切割勵(lì)磁磁場(chǎng)）。
交變電勢(shì)的產(chǎn)生：由于電樞繞組與主磁場(chǎng)之間的相對(duì)切割運(yùn)動(dòng)，電樞繞組中將會(huì)感應(yīng)出大小和方向按周期性變化的三相對(duì)稱(chēng)交變電勢(shì)。
3、勵(lì)磁的基本概念
什么是勵(lì)磁？
導(dǎo)體切割磁力線(xiàn)感生電動(dòng)勢(shì)e，勵(lì)磁就是提供一個(gè)磁場(chǎng)B
E=4.44fNΦ
4.44:有效值系數(shù)
F:勵(lì)磁條件與影響
N:機(jī)端電壓影響
Φ:與勵(lì)磁電流關(guān)系
對(duì)于發(fā)電機(jī)來(lái)說(shuō)，勵(lì)磁就是產(chǎn)生磁通Φ
4、勵(lì)磁裝置
勵(lì)磁裝置就是提供發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)電流的裝置，包括所有調(diào)節(jié)與控制元件，還有磁場(chǎng)放電或滅磁裝置及保護(hù)裝置；勵(lì)磁控制系統(tǒng)是包括控制對(duì)象的反饋控制系統(tǒng)
5、勵(lì)磁控制系統(tǒng)
勵(lì)磁控制系統(tǒng)是一個(gè)需要高速響應(yīng)的閉環(huán)控制系統(tǒng)。勵(lì)磁系統(tǒng)的性能，直接決定了發(fā)電機(jī)是否能夠正常運(yùn)行。而工作可靠、性能優(yōu)良的勵(lì)磁系統(tǒng)，能有效地提高機(jī)組及電網(wǎng)的穩(wěn)定性。
以自并激勵(lì)磁系統(tǒng)為例，也就是直接勵(lì)磁系統(tǒng)或稱(chēng)靜態(tài)勵(lì)磁系統(tǒng)。自并激勵(lì)磁系統(tǒng)由勵(lì)磁變壓器、三相可控硅整流橋及功率單元、滅磁單元、控制單元四部分組成。交流勵(lì)磁電源取自發(fā)電機(jī)端（也稱(chēng)機(jī)端變壓器）勵(lì)磁變壓器，勵(lì)磁變壓器的付方輸出經(jīng)三相不可控全波整流橋整流輸出的直流電壓給發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組勵(lì)磁，勵(lì)磁電流的調(diào)節(jié)經(jīng)串接于發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路的可控硅整流橋以直流斬波的方式實(shí)現(xiàn)?？煽毓枞缤恢浑娮娱_(kāi)關(guān)，在自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器 AVR的控制下，連續(xù)處于導(dǎo)通或截止?fàn)顟B(tài)，以達(dá)到調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流的目的。
原理框圖如下：
三相半控橋自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)原理框圖
整個(gè)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)由機(jī)端勵(lì)磁變壓器、勵(lì)磁調(diào)節(jié)柜(器AVR)、功率柜、滅磁柜及其它單元組成。
研華勵(lì)磁控制系統(tǒng)解決方案:
研華發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)解決方案，采用分散式網(wǎng)絡(luò)化的控制結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)器采用雙通道或三通道熱備，各控制器間相互獨(dú)立，并有專(zhuān)用的脈沖形成模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁的控制。每個(gè)功率柜和滅磁柜也可具有獨(dú)立的控制器單元，實(shí)現(xiàn)對(duì)功率整流和滅磁開(kāi)關(guān)及過(guò)壓保護(hù)的控制和監(jiān)測(cè)。調(diào)節(jié)器和功率及滅磁控制器具有雙網(wǎng)絡(luò)接口，和HMI觸摸屏均可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的連接，構(gòu)成具有網(wǎng)絡(luò)化的勵(lì)磁控制系統(tǒng)，大大簡(jiǎn)化了調(diào)節(jié)器與功率柜及滅磁柜的連接。
1、 調(diào)節(jié)柜：
調(diào)節(jié)柜中采用研華PAC控制器ADAM-5550KW作為調(diào)節(jié)器，Wince5.0操作系統(tǒng)，CPU性能強(qiáng)大，滿(mǎn)足調(diào)節(jié)器中進(jìn)行算法計(jì)算/控制系統(tǒng)運(yùn)行的性能需求。并且在控制器中整合進(jìn)同步模擬采樣、脈沖形成等由專(zhuān)用的高速可編程控制器或高速微處理器及必要的輸入輸出電路構(gòu)成的專(zhuān)用模塊，省掉了大量的邏輯控制繼電器,而且易于采用冗余容錯(cuò)硬件結(jié)構(gòu)方式,其可靠性大大提高。
PAC控制器自帶雙網(wǎng)口，一個(gè)網(wǎng)口用于ABC通道間雙機(jī)熱備冗余的通信，另一個(gè)網(wǎng)口通過(guò)研華工業(yè)交換機(jī)EKI-2528進(jìn)行以太網(wǎng)絡(luò)交換，來(lái)和調(diào)節(jié)柜和滅磁柜的HMI界面TPC-1570H以及和功率柜和滅磁柜中的PAC控制器通信。
2、 雙機(jī)熱備：
調(diào)節(jié)柜中放置2套A、B通道（或3套C通道）ADAM-5550KW PAC控制器，A、B控制器采用雙通道熱備用，冗余接口通過(guò)Ethernet通信和DI/O，可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)行/備用狀態(tài)的自動(dòng)切換，不需要第三方模塊參與，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
每個(gè)控制器都具備獨(dú)立的同步信號(hào)采集模塊，機(jī)端PT、機(jī)端CT、系統(tǒng)電壓、勵(lì)磁電流、勵(lì)磁電壓和同步信號(hào)同時(shí)均可接入兩個(gè)通道（或三個(gè)通道）。
雙通道調(diào)節(jié)方式：由雙套控制器和各自完全獨(dú)立的輸入輸出通道構(gòu)成兩個(gè)自動(dòng)調(diào)節(jié)通道(AVR)和內(nèi)含兩個(gè)或一個(gè)手動(dòng)通道。正常情況下一個(gè)通道工作,另一個(gè)處于熱備用狀態(tài),彼此之間用通訊方式實(shí)現(xiàn)跟蹤功能,當(dāng)工作通道故障時(shí),備用通道自動(dòng)無(wú)擾動(dòng)接替故障通道工作，通常用于大中型水電機(jī)組,以確保機(jī)組的連續(xù)、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行。
三通道調(diào)節(jié)方式：通常是三通道,工作輸出采用3取2的表決方式;或者構(gòu)成兩個(gè)自動(dòng)通道,外加模擬手動(dòng)通道,三個(gè)控制器間依據(jù)不同功能有不同分工,相互以通訊方式傳遞跟蹤各種信息。
3、 通道同步采樣
通道跟蹤的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)通道切換前與通道切換后，系統(tǒng)狀態(tài)一致；切換過(guò)程中，系統(tǒng)無(wú)波動(dòng)。要實(shí)現(xiàn)這兩點(diǎn)，首先需要做到：兩套調(diào)節(jié)器的采樣系統(tǒng)一致性好，在全范圍內(nèi)的采集結(jié)果基本相同；
ADAM-5017S采用12通道模擬量輸入同步采集，（非異步快速采集實(shí)現(xiàn)）為雙通道提供了同步相位測(cè)量功能。
4、 數(shù)字信號(hào)處理部分
算法固定，但需要與頻率同步，計(jì)算量大。PAC控制器ADAM-5550KW采用IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)編程，其結(jié)構(gòu)化文本（STD語(yǔ)言，類(lèi)似Pascal語(yǔ)言）可以方便實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理部分實(shí)現(xiàn)交流信號(hào)的同步采樣，F(xiàn)FT 變換和有功無(wú)功計(jì)算等勵(lì)磁調(diào)節(jié)計(jì)算、邏輯控制、PSS及各種勵(lì)磁限制功能均能由軟件實(shí)現(xiàn),還可以實(shí)現(xiàn)多種調(diào)節(jié)規(guī)律的選擇切換。
5、 脈沖形成
脈沖形成模塊ADAM-5081S集同步檢測(cè)、脈沖形成等功能與一體。模塊具有6 通道同步輸入（即6路脈沖形成功能），脈沖產(chǎn)生使用實(shí)時(shí)的控制信號(hào)產(chǎn)生脈沖，在任意一相同步斷線(xiàn)的情況下可以自動(dòng)恢復(fù)同步信號(hào)，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
脈沖形成模塊ADAM-5081S還具有脈沖丟失監(jiān)測(cè)功能；若有脈沖丟失，主機(jī)立即進(jìn)行相應(yīng)處理（切換熱備并報(bào)警提示）。
6、 功率柜：
每個(gè)功率柜和滅磁柜具有獨(dú)立的PAC控制器，實(shí)現(xiàn)對(duì)功率整流和滅磁開(kāi)關(guān)及過(guò)壓保護(hù)的控制和監(jiān)測(cè)。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和調(diào)節(jié)柜進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。
7、 監(jiān)視界面
調(diào)節(jié)柜上的HMI人機(jī)界面可以采用研華的15”觸摸屏電腦TPC-1570H，采用嵌入式操作系統(tǒng)Wince5.0，具有開(kāi)機(jī)快、運(yùn)行穩(wěn)定等特點(diǎn)，可以對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視；可以在線(xiàn)修改系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)；可以發(fā)出命令，控制調(diào)節(jié)器完成各種試驗(yàn)功能，方便現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。兩個(gè)網(wǎng)口，通過(guò)交換機(jī)和調(diào)節(jié)柜、功率柜和滅磁柜中的PAC控制器ADAM-5550KW通過(guò)Modbus/TCP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。
正常運(yùn)行時(shí)顯示勵(lì)磁系統(tǒng)的一些常規(guī)測(cè)量數(shù)據(jù),如機(jī)組
