AP1000核电励磁技术特点2课件

1、3BHS340160 E04 A ABB Group October 20, 2021 | Slide 1UNITROLUNITROL 60006000励磁控制系统励磁控制系统技术技术特点特点李国良李国良, 哈尔滨电机厂有限公司哈尔滨电机厂有限公司 /中国核电协会中国核电协会2016年励磁工作会议，福建福清，年励磁工作会议，福建福清，2016年年8月月 ABB Group October 20, 2021 | Slide 2AC PEC 800控制平台AC 800 PEC控制系统以超高速处理为特色（采用64位浮点运算，主频600HZ RISC的POWERPC CPU）：超高速模拟与数字处理I/

2、O，典型周期时间为25微妙；高速闭环调节控制与常规过程逻辑控制由一台控制器完成；低速I/O的典型周期时间为10ms；外围I/O模块直接完成超高速数模转换。 AC 800 PEC主控制器与外围I/O模块间的连接采用光纤，即36路双向光路。 ABB Group October 20, 2021 | Slide 3UNITROL 6000 AVRSESUNITROL 6000小型 & 中型UNITROL 6000小型，中型，大型，超大型 Product matrix 产品矩阵UNITROL 6000介绍 替代UNITROL F, UNITROL 6080替代UNITROL 5000,UNITROL

3、6800UNITROL 6000核电 ABB Group October 20, 2021 | Slide 4可配置: 仅通过ECT调试可编程: 通过Control Builder调试Product matrix 产品矩阵UNITROL 6000介绍 ABB Group October 20, 2021 | Slide 5UNITROL 6080 Channel#1 CCM6080Channel#2 CIO #1CIO #1 DischargeFieldFlashingMeasurement SignalsOptical Data LinkThyristor Gate ControlSM/SG

4、1)1) to be used alternatively or both1)PIN6080CCM6080PIN6080ControlChannel #1 SGDischargeSMFieldFlashingIO Device IO Device IO Device Control2 ConverterControlConverter #1 Measurement SignalsOptical Data LinkThyristor Gate ControlOptionalUNITROL 6800 大型静态励磁系统大型静态励磁系统小型静态励磁系统小型静态励磁系统& AVRBackupContro

5、l &ProtectionBasic I/ODirect hard wiredCCM6080PIN6080BFCR Ch # 2 UNITROL 6000系统拓扑带独立后备手动 ABB Group October 20, 2021 | Slide 6UNITROL 6000静态励磁系统（SES-Static Excitation System）系统拓扑 ABB Group October 20, 2021 | Slide 7UNITROL 6000 静态励磁系统（SES-Static Excitation System）系统拓扑Control channel 1Backup channelCo

6、ntrol channel 2Converter interface 1Converter interface nConverter interface 2UNITROL 6000 静态励磁系统控制器之间的光纤通讯UNITROL 6000 静态励磁系统控制器之间的光纤通讯UNITROL 6000 静态励磁系统控制器之间的光纤通讯UNITROL 6000 静态励磁系统控制器之间的光纤通讯UNITROL 6000 静态励磁系统控制器之间的光纤通讯UNITROL 6000 静态励磁系统控制器之间的光纤通讯UNITROL 6000 励磁调节系统层次化的输入输出接口UNITROL 6000 励磁调节系统

7、层次化的输入输出接口可选配为完全冗余（通道独立）的IO接口最小集的重要接口信号（投励、退励、并网、增磁、减磁、外部跳闸；通道正常、跳闸、通道运行）独立于接口设备（CIO）直接与控制通道接口（CCM或BFCR CCM），避免控制通道与CIO接口丢失时，维持系统基本运行多CIO结构体系可确保励磁系统与外部多信息量的交流，扩展方便：随着励磁系统在发电机控制系统的重要性的提高，来自上级（如调度，PMU）对励磁系统运行相关信息的需要越来越多，UNITROL 6000每一控制通道可连接多达8路的CIO(DI*12,DO*16)设备，可极大地满足励磁系统与外部通讯的技术要求UNITROL 6000 励磁调节

8、系统安全可靠的控制电源系统ICU #1PS #1Shunt ACBatt #1 UNITROLdeviceAPDPS #2APDICU #2Shunt ACBatt #2 UNITROL 6000 励磁调节系统抽出式整流桥设计UNITROL 6000 励磁调节系统层次化通讯手段UNITROL 6000 励磁调节系统AC 800 PEC软件性能分层UNITROL 6000 励磁调节系统AC 800 PEC软件性能分层 Industrial IT的集成：该层面基于IEC 61131-3工业技术标准，包含低速控制、监测、操作、显示和记录功能，利用ABB Industrial IT兼容工具Contro

9、l Builder可开发符合IEC 61131-3工业技术标准的应用程序。 高速控制软件：这一层包含高速控制和保护功能，运算周期以100微秒计。该类对时间敏感的高速控制、调节与I/O任务通过MATLAB/Simulink进行编程，并作为Simulink I/O单元集成到Control IT环境中，为高速AC 800 PEC核心功能与标准Control IT软件间的无缝协作创造了理想条件 超高速I/O控制：这一层包含了对时间高度敏感的硬件型功能，如脉冲调制器、带相关保护功能的脉冲逻辑电路以及高速模拟和数字输入输出端口等。该层功能在FPGA(Field Programmable Logic Arr

10、ay)中实施，利用VHDL（Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language）编程。该层软件程序刷新周期快达25纳秒。 1AVRFCRUGIGIFAVR=Automatic Voltage RegulatorFCR=Field Current RegulatorBFCR=Backup Field Current Regulator2nAVRFCRUGIGIFIFBFCRUNITROL 6000 励磁调节系统完善的控制通道冗余及切换机理1IFBFCRAVRFCRUGIGIF2nAVRFCRUGIGIFIFBFCRAV

11、RAVRFCRBFCRTRIP !UNITROL 6000 励磁调节系统完善的控制通道冗余及切换机理1AVRFCRUGIGIF2nAVRFCRUGIGIFIFBFCRAVRAVRFCRBFCRTRIP !FCRUNITROL 6000 励磁调节系统完善的控制通道冗余及切换机理UNITROL 6000 励磁调节系统完善而全面的软件功能测量保护监视AVR + FCR逻辑控制逻辑控制AC Breaker*Field suppressionAVR 1AVR 2ConverterControlCONVERTER 1CONVERTER 2CONVERTER 3DC Breaker*CONVERTER N

12、ABB Group October 20, 2021 | Slide 25STAND BYOPERATING Actual values Trip signals Status of system Follow-upRegulationMonitoringProtection Logic ControlRegulationMonitoringProtection Logic Control Voltage Reg. (AUTO) Field Current Reg. (MAN) Power System Stabilizer Limiter functions Overriding Contr

13、. (P.F., VAR) Act. voltage val. (pt failure) Act. field current val. CPU Rotor temperature Field over current V/Hz Rotating Diodes Act. voltage val. Act. field current val. CPU Field over current V/Hz Rotating diodesUNITROL 6000 励磁调节系统完善而全面的软件功能 ABB Group October 20, 2021 | Slide 261 p.u. = nominalG

14、eneratorOver-excited(inductive)Under-excited(capacitive)MotorStability LimitP/Q LimiterMinimum Field Current Limiter+P+Q-Q-PIfn11-1-1dx1 IGnRotor Current LimiterStator Current LimiterDriving LimitThe excitation system keeps the generator within thermal and stability limitsRotor over current inverse

15、timeLoss of excitation protectionLimiter:Protection:UNITROL 6000 励磁调节系统完善而全面的软件功能 ABB Group October 20, 2021 | Slide 27Current versus time characteristic ofconverter and settings of protectionfunctions for a 48 MVA generator1 p.u. = 1315 A0.10.21011.623t (s)I(p.u.)fn bridges(n = 3)n-1 bridges(n = 2)

16、Change overto manualRotorIf limiterTripInduced field current3ph SC gen. terminalsInduced field current3ph SC HV side block transf.UNITROL 6000 励磁调节系统完善而全面的软件功能过励限制与保护 Temperature Alarm SW supervision per channel HW supervision per channel Supply monitoring Thyristor monitoring Air flow monitoring Ro

17、tor thermal overload stage 1 Rotor over temperature stage 1 Rotor earth fault stage 1 Loss of p.t.AVRFCRAVRFCRUNITROL 6000 励磁调节系统完善而全面的软件功能监视 Overflux V/Hz Over temperature Overload SW supervision HW supervision Internal supply Internal short circuit Converter overload Rotor short circuit Rotor ther

18、mal overload stage 2 Rotor Overtemperature stage 2 Rotor overvoltage Rotor earth fault stage 2AVRFCRAVRFCRUNITROL 6000 励磁调节系统完善而全面的软件功能保护 ABB Group October 20, 2021 | Slide 30Earth fault protection ABB UNS3020Rotor earth fault stage 1 (Alarm)Rotor earth fault stage 2 (Trip)Earth fault monitoring ben

19、der IRDH275Rotor earth fault stage 1 (Alarm)Rotor earth fault stage 2 (Trip)Online insulation measurement (display on ECT)UNITROL 6000 励磁调节系统完善而全面的软件功能转子接地保护UNITROL 6000 励磁调节系统可配置的监视与保护出口无论是 AC 800 PEC 主控制器，还是与其相连接的外部 IO 设备（CCI，CIO），系统均配备有完善的监视与保护功能，并定义为相关事件，动作于不同的动作（报警、冗余故障、跳闸及禁止启动等），用户可根据实际需要进行合理配

20、置UNITROL 6000 励磁调节系统标准化系统配置及仿真工具 ABB Group October 20, 2021 | Slide 33Synchronous Machine Transient Simulation (SMTS) The program allows the user to carry out simulations involving a synchronous machine. SMTS includes model of a turbine and a network. Synchronous Machine Transient Simulation Real Time (SMTS-RT 6000)The tool enables real time simulation (for studies, training and other purposes) and closed-lo