冗余技术在甲醇发电机励磁盘中的应用.doc

冗余技术在甲醇发电机励磁盘中的应用一、 概述：二化甲醇N-901发电机自九九年元月份开始，频繁出现欠励磁保护动作。由于原励磁系统没有备份励磁通道，每次出现欠励磁保护动作都会使发电机跳闸，造成不必要的损失。为了彻底改变这种状况，同时也为了降低在备件管理中的高额耗费，我们将N-901发电机励磁盘进行了改造。采用武汉洪山电工技术研究所生产的R-R SC800微机励磁调节器。该励磁调节器使用最新一代的美国德州仪器公司的数字信号处理器，及为此类应用而特别设计的输入/输出电路。共分为三个独立通道自动通道、手动通道、备用通道。正常情况下，由自动通道进行调励，一旦自动通道出现问题，系统将自动切入手动通道。在此期间，如果自动通道恢复正常，可手动将系统由手动通道切会自动通道。如果系统在手动通道再出现问题，将自动切入备用通道进行调励。冗余技术的利用，使得该励磁系统能够保证发电机平稳运行。（见系统原理图）。二、励磁调节器的静态特性试验： 进行静态及动态试验的目的是对调节器进行全面的测试、整定，检验励磁调节器冗余技术的可靠性，使调节器处于良好的工作状态，以保证即使在发电机励磁系统出现故障时，仍能使发电机安全、可靠地投入电网运行。 (一)手动/自动控制通道静态试验1） 手动通道相位补偿角(PhaseTrim)与自动通道相位补偿角(PhaseShift)校正试验： 经示波器确认手动相位补偿角与自动相位补偿角，分别测量在某控制角下的输出电压，试验结果记录入下表：表一：手动相位补偿角(PhaseTrim)=47，自动相位补偿角(PhaseShift)=-141控制角a自动输出手动输出相对误差303.07pu3.08pu3.3%402.70pu2.69pu3.7%452.48pu2.53pu5.0%502.22pu2.28pu2.6%601.74pu1.74pu0%701.15pu1.15pu0%750.97pu1.07pu2.5%800.76pu0.83pu8.9%900.29pu0.39pu28.6%由上表可见，手动、自动通道的相位补偿角正确，输出一致性良好，切换时输出基本平稳。2）自动通道下的双整流桥均流试验：将自动通道的PhaseShift设置为-141，假负载为20欧姆电阻，记录在各控制角下的#1，#2桥的输出，显示屏的IF读数，并计算均流系数，将结果记录入下表中：表二：自动通道双整流桥均流试验控制角a#1桥输出#2桥输出IF读数均流系数3021.622.23.0798.6%4019.019.32.7899.2%4517.617.62.54100%5016.016.02.26100%6012.812.81.77100%709.508.71.2695.8%757.907.01.0494.3%806.305.40.7792.8%903.502.60.3187.1% 从以上数据可以看出自动通道的双整流桥的均流系数基本在90%以上，均流情况比较好，完全满足要求。3）手动通道恒定触发角双桥均流试验手动通道恒定触发角双桥输出特性试验用于记录手动通道的控制角a，#1桥、#2桥输出电流I，输出电压U及电流标幺值IF间的关系，初步断定双桥输出特性是否一致，数据记录入下表：表三 手动通道恒定触发角双桥特性试验 PhaseTrim=47 RL=20 ohm控制角a ()输出电流I (A)输出电压U (V)IF (pu)桥分流器(mV)#1桥305.9121.13.1711.0405.2106.52.779.50454.798.02.558.50504.389.02.318.00603.369.51.806.00702.449.91.284.00752.040.91.023.50801.632.30.803.00901.817.450.412.50#2桥305.91223.1812.0405.21072.8010.5454.7598.42.569.50504.389.42.338.50602.470.01.817.00702.250.21.285.00752.041.01.033.50801.632.20.803.00900.817.50.412.50由上表数据可见，双桥输出特性比较一致。4）手动/自动通道恒定触发角试验 手动/自动通道恒定触发角试验用于记录手动/自动通道的控制角a，输出电流I，输出电压U及电流标幺值IF间的关系，确定相移补偿角PhaseShift是否正确，数据记录入下表：表四 手动/自动通道恒定触发角试验 PhaseShift=-141 RL=20 ohm Csyn=1mF控制角a ()输出电流I (A)输出电压U (V)IF (pu) 手 动 通 道306.35127.04.26405.50113.03.74455.00104.03.43504.6094.03.11603.5072.52.37702.5051.01.64752.0041.51.32801.5532.01.02900.9017.40.511000.457.70.181100.202.50.011200.10.70.00 自 动 通 道306.501304.35404.901183.94455.001093.63504.9599.03.28603.8577.02.53702.5553.01.71752.1042.01.36801.6033.01.04900.9017.50.491000.457.90.191100.202.50.011200.050.50.00 从以上数据可以看出：手动/自动相位移校正正确，各控制角处的输出电流、电压大小一致，可以保证手动/自动切换时基本无波动。（二） 备用控制通道静态试验1）备用控制单元试验 备用控制单元试验目的是为了检验备用通道的给定电压与其整流输出电压间的关系，试验条件为RL=20 ohm，变压器原边电压UAC1=386V，副边电压UAC2=83V。将数据记录入下表：表五 备用单元输入输出特性 RL=20 ohm，UAC1=386V，UAC2=83V f=50HzUg(V)UL(V)UL/Ug1.066.01.511.57.72.03199.42.52610.43.033.511.23.54412.64.05313.34.56314.05.07214.45.58014.56.08914.86.59414.57.09914.17.510013.38.010212.88.510212.0 由此可见，在常用范围内的增益为线性。满足使用要求。2）备用通道自动跟踪试验备用控制通道有自动跟踪运行及自主运行二种运行方式。正常情况下（投“跟踪”开关），该通道运行于自动跟踪运行方式。即它自动跟踪当前运行通道（自动或者手动）的输出电压（即励磁电压）。静态试验时将手动通道的输出在PhaseBack状态下设置为某一控制角a，待跟踪稳定后（电压跟踪插板的“增”、“减”LED不再闪烁为止），读出备用控制箱的“电压跟踪”插板的CK1，CK2，CK3，CK4测孔的电压相对“稳压电源”插板的CK5测孔的电压值UCK1、UCK2、UCK3、UCK4、手动通道整流模块正负极间的电压USD及备用整流模块正负极间的电压UBD。将结果填写入下表： 表六 备用通道跟踪试验 RL=20欧姆，UAC1=120V，UAC2=80V手动控制角aUCK1UCK2UCK3UCK4手动电压USD备用电压UBD增加90-1.23V-1.26V1.23V1.26V17.2V17.9V80-2.21V-2.22V2.21V2.22V31.4V31.6V75-2.78V-2.79V2.78V2.79V39.5V40.2V70-3.42V-3.42V3.42V3.42V48.4V49.2V60-4.76V-4.75V4.76V4.75V67.9V68.3V50-6.11V-6.08V6.11V6.08V87.3V87.9V45-6.73V-6.72V6.73V6.72V96.6V96.8V减少45-6.73V-6.72V6.73V6.72V96.6V96.8V50-6.12V-6.11V6.12V6.11V87.2V88.1V60-4.75V-4.73V4.75V4.73V67.7V68.3V70-3.42V-3.38V3.42V3.38V48.6V49.1V75-2.78V-2.76V2.78V2.76V39.4V39.9V80-2.21V-2.20V2.21V2.20V31.3V31.9V90-1.22V-1.21V1.22V1.21V17.2V17.7V由以上结果可见，备用控制通道的跟踪精度良好，基本达到预计目的，满足投运要求。三、励磁调节器的动态特性试验：（一）手动/自动控制通道动态试验1） 手动零起升压后切换到自动试验 发电机转数到额定，开机条件具备，置S301开关到自动方式，核实相关开关位置在合适位置，按AVR的MANUAL按钮，零起升压到1pu额定电压，按AVR的AUTO按钮，切换到自动运行方式，观察能否顺利切换及切换过程中的发电机电压，励磁电流的稳定性。观察结果表明AVR能顺利从手动通道切换到自动通道，发电机电压基本无变化，励磁电流基本无波动。2） 自动零起升压后切换到手动试验置S301开关到自动方式，核实相关开关位置在合适位置，按AVR的AUTO按钮，零起升压到1pu额定电压，按AVR的MANUAL按钮，切换到手动运行方式，观察能否顺利切换及切换过程中的发电机电压，励磁电流的稳定性。观察结果表明AVR能顺利从自动通道切换到手动通道，发电机电压基本无变化，励磁电流基本无波动。3） 自动零起升压后切换到备用试验置S301开关到自动方式，核实相关开关位置在合适位置，按AVR的AUTO按钮，零起升压到1pu额定电压，将S301开关从自动位置切换到备用位置，观察能否顺利切换及切换过程中的发电机电压，励磁电流的稳定性。观察结果表明AVR能顺利从自动通道切换到备用通道，切换过程中发电机电压基本无变化，励磁电流基本无波动。4） 自动通道空载5%阶跃试验将运行方式置为自动方式，置发电机机端电压为80%，设置阶跃量为5%，短接EG8502的相应端子，作5%上阶跃，结果表明上阶跃过程基本无超调，电压迅速上升并稳定到终值；断开该端子，作5%下阶跃，结果表明下阶跃过程基本无超调，电压迅速下降并稳定到终值。由此可见：5%阶跃试验比较理想，达到预期目的。5） 手动通道灭磁试验用手动通道零起升压到额定电压，按AVR本盘的DE-EXCITE按钮，观察到灭磁迅速、平稳，表明手动通道灭磁工作正常。6） 自动通道灭磁试验 用自动通道零起升压到额定电压，按AVR本盘的DE-EXCITE按钮，观察到灭磁迅速、平稳，表明自动通道灭磁工作正常。（二）备用控制通道动态试验将S301开关置为自动方式，置备用控制通道于自动跟踪方式。投“自动切换”压板，待跟踪稳定后（电压跟踪插板的“增”、“减”LED不再闪烁为止），于远方将S301开关从自动切换到备用（即原手动方式），观察能否顺利切换及机端电压、励磁电流的变化。结果表明：能顺利切换到备用通道，且切换过程平稳，机端电压、励磁电流基本无变化。四、试验结论 通过以上对N-901发电机励磁盘动、静态特性试验，表明励磁盘三个励磁通道特性良好，三个励磁通道间都可进行平稳切换，验证了冗余技术的高可靠性。五、采用冗余技术前后在经济效益上的比较：励磁盘改造后，大幅度降低了N-901发电机因励磁系统故障的停机次数，稳定了生产，并取得了良好的经济效益。发电机运行时间按年运行8000小时、故