R-R励磁调节器AVR运行说明手册

1、300 MW 汽轮发电机 静止励磁系统第三部分 运行说明手册44XX 发电厂 300 MW 汽轮发电机静态励磁系统安装、调试、操作、运行和维护手册第三部分 第1章运行说明手册（译自Rolls-Royce公司资料）300 MW 汽轮发电机 静止励磁系统第三部分第 1 章 运行说明手册22003年8月运行使用说明书目录章节标题1励磁系统概述1.1环境1.2系统参数2AVR说明页码300 MW 汽轮发电机 静止励磁系统第三部分第 1 章 运行说明手册32.1冗余2.1.1TMR三模冗余原理2.1.2冗余和系统输入/输出2.2功能描述300 MW 汽轮发电机 静止励磁系统第三部分第 1 章 运行说明手

2、册42.2.1标幺值定义222AVR2.2.2a)电压、有功、无功及转速的测量2.2.2b)运行方式选择2.2.2c)AVR自动运行方式2.2.2d)AVR手动运行方式2.2.2e)AVR与整流器手动同步2.2.2f)手动整流柜控制2.2.2g)AVR与整流器手动控制的关系2.2.2h)给定值控制2.2.2i)励磁和灭磁2.2.2j)动态限制2.2.2k)电力系统稳定器（PSS）2.2.21)无功补偿（调差）2.2.2m)恒功率因数运行方式2.2.2 n)恒无功功率运行方式2.2.2o)操作员接口2.3事故检测2.4VT和CT接口2.5转子平均温度测量方法2.6继电器模块2.6.1咼度集成继电

3、器表决模块300 MW 汽轮发电机 静止励磁系统第三部分第 1 章 运行说明手册5262单继电器表决模块2.7系统输入和输出2.8可整定参数2.9可编程试验输出指示2.10AVR通过串行接口到DCS传送数据3整流器辅助柜系统描述3.1励磁系统中的主要控制信号3.2EG809整流器辅助功能模块3.2.1输入/输出3.2.1a)输入3.2.1b)输出3.2.1c)触发脉冲3.2.2故障检测3.2.2a)“看门狗”(watchdog)3.2.3整流器辅助模块的逻辑功能3.2.3a)励磁和灭磁逻辑3.2.3b)AVR或整流器手动控制选择3.2.3c)通讯3.2.3d)脉冲与模块之间电压协调3.2.3e

4、)起励顺序3.2.3f)风机故障检测逻辑300 MW 汽轮发电机 静止励磁系统第三部分第 1 章 运行说明手册63.2.3g)风机事故检测逻辑3.2.3h)整流器跳闸逻辑3.2.3i)风机选择逻辑3.2.1j)可控硅故障检测3.2.4选择整流器组开关3.2.4a)选择A组和停止B组3.2.5CROWBAR跨接器3.2.6过滤器报警3.3通讯/手动控制器模块EG810功能说明3.3.1定义3.3.1a)同步电压与励磁电流3.3.1b)最小整流控制角3.3.1c)最大逆变角3.3.1d)换相角3.3.1e)相位微调3.3.1f)数字信号输入/输出3.3.2电路结构3.3.2a)通讯与报警接口3.3

5、.2b)手动控制原理图3.3.3触发脉冲输出3.3.4报警输出300 MW 汽轮发电机 静止励磁系统第三部分第 1 章 运行说明手册73.4系统电源3.4.1电源故障3.5继电器输出3.6系统输入/输出3.6.1输入3.6.2输出3.6.3报警输入3.6.4模拟量输入信号3.6.5可调整参数3.6.5a)整流器B存在3.6.5b)故障设置旋转开关3.6.5c)正常设置旋转开关3.7逻辑图4整流器4.1EX4014 +ve可插拔式可控硅模块4.2EX4015 -ve可插拔式可控硅模块4.3EX4029扼流圈装配单元4.4EX3006触发脉冲板5硬件说明5.1AVR柜300 MW 汽轮发电机 静止

6、励磁系统第三部分第 1 章 运行说明手册85.1.1电源配电5.1.1a)110V直流控制电源5.1.1b)220V 50Hz控制电源5.1.1c)220V 50Hz伺服电源5.1.2EG8503 AVR机箱分装配5.1.3EG800自动控制器模块5.1.4EG802自动电源模块5.1.4a)输入数据5.1.4b)输出数据5.1.5EG812 VT和CT信号调理单元（PC3170）5.1.6EG901单继电器表决输出模块（PC3108）5.1.7EG903三重继电器输出模块（PC3107）5.2整流器柜5.2.1电源配电5.2.1a)220V 50Hz伺服电源5.2.1b)380V 3相50H

7、z电源5.2.1c)743V 3相50Hz电源5.2.2EX4014 ac/dc +Ve整流器模块组件5.2.3EX4015 ac/dc -Ve整流器模块组件5.2.4EX4029扼流圈组件5.2.5EX3006触发脉冲板5.2.5a)逻辑要求300 MW 汽轮发电机 静止励磁系统第三部分第 1 章 运行说明手册95.3整流器辅助柜5.3.1电源配电5.3.1a)220V 50Hz伺服电源5.3.1b)110V dc控制电源5.3.1c)380V 3相50Hz电源5.3.1d)整流器3相50Hz电源5.3.2EX4107整流器辅助柜就地控制盘5.3.3EG8506三模冗余整流器辅助柜机箱分装配

8、5.3.4EG809三模冗余整流器辅助柜逻辑模块5.3.4a)输入5.3.4b)输出5.3.5EG810通讯/手动控制器模块5.3.5a)电源5.3.5b)附件5.3.5c)盘后连线5.4磁场断路器（灭磁开关）柜5.4.1电源配电5.4.1a)220V 50Hz辅助电源5.4.1b)110V dc控制电源5.4.1c)380V 3相50Hz起励电源5.4.2磁场断路器（灭磁开关）5.4.3EX4018起励回路300 MW 汽轮发电机 静止励磁系统第三部分第 1 章 运行说明手册10EX4021转子电压隔离器容量与特性AVR参数高集成继电器表决模块触点容量单继电器表决模块触点容量系统输入和输出代

9、码模拟量和数字量输入/输出可整定参数可编程试验输出指示辅助通讯信号列表通讯故障标志硬接线数字量输入/输出通讯/手动到AVR数据位格式 手动控制器触发角数据位格式 通讯控制器触发角数据位格式544表格1234567891011121314300 MW 汽轮发电机 静止励磁系统第三部分第 1 章 运行说明手册11AVR至通讯/手动数据位格式控制器配置参数表背板安装继电器接点容量数字量输入模拟输入信号范围模拟输入信号EG802模块电气输入特性EG802模块电气输出特性EX3006单个触发脉冲卡输入和输出EX3006单个触发脉冲卡频率选择EG809输入DIN 41612联接器PL1安装EG809输入D

10、IN 41612联接器PL2安装EG809输出DIN 41612联接器安装EG810 DIN41612联接器PL1安装EG810 DIN41612联接器PL2安装151617181920202122232425262728300 MW 汽轮发电机 静止励磁系统第三部分第 1 章 运行说明手册12典型励磁系统典型输入/输出方框图AVR冗余策略AVR方式选择AVR自动控制器一方框图AVR手动控制器一方框图整流器手动控制器-方框图 动态限制能力特性电力系统稳定器方框图 无功功率补偿恒功率因数和恒无功运行方式整流器辅助柜方框图主要控制信号整流器手动控制状态图励磁/灭磁逻辑起始/励磁波形图灭磁波形图灭磁

11、示意图事件序列波形运行序列原理框图图表1234567891011121314151617181920300 MW 汽轮发电机 静止励磁系统第三部分第 1 章 运行说明手册13公共FPGA通讯辅助FPGA通讯机器初始状态及Abel列表机器发送状态及Abel列表机器接收状态及Abel列表起励回路选择项跨接器运行原理方块图EG810通讯/手动模块方框图EG810模块通讯通道公共通讯就地显示典型信号显示页主报警信号菜单典型报警信号组1页典型定义报警输入典型报警页磁场电流控制器PI选择跟踪给定点控制操作员/AVR给定控制控制器配置主菜单2122232425262728293031323334353637

12、383940300 MW 汽轮发电机 静止励磁系统第三部分第 1 章 运行说明手册14逆变/跨接器时间溢出逻辑励磁/灭磁逻辑图磁场断路器合闸逻辑AVR/整流器手动选择A组整流器跳闸逻辑回路B组整流器跳闸逻辑回路整流器跳闸逻辑图闭合起励输入接触器逻辑图闭合起励输出接触器逻辑图触发起励可控硅整流器逻辑图断开起励输入/输出接触器逻辑图(仅对DC起励电路)风机故障检测逻辑图风机事故检测逻辑图A组整流器风机选择逻辑图B组整流器风机选择逻辑图对一个桥臂故障/跳闸检测逻辑图产生报警/跳闸逻辑图触发脉冲表决时间延迟逻辑图选择开关逻辑图延迟不励磁(Not Excited)信号逻辑图 磁场断路器跳闸逻辑图4142

13、43444546474849505152535455565758596061300 MW 汽轮发电机 静止励磁系统第三部分第 1 章 运行说明手册1562延迟励磁（Excite）信号逻辑图63系统电源配电图64EG802模块布置图65EG802模块方框图66EG809模块前面板67EG810通讯/手动模块前面板68辅助柜背板电源配电300 MW 汽轮发电机 静止励磁系统第三部分第 1 章 运行说明手册16励磁系统总体布置AVR柜总体布置整流器辅助柜总体布置 整流器柜总体布置磁场断路器柜总体布置EX4017整流器辅助柜就地控制盘原理图 系统原理图AVR柜原理图AVR柜接线端子图整流器辅助柜原理图

14、整流器辅助柜接线端子图整流器柜原理图磁场断路器柜原理图磁场断路器柜接线端子图EX4017整流器辅助柜就地控制盘部件清单AVR柜总体布置部件清单整流器辅助柜总体布置部件清单整流器柜总体布置部件清单附图列表Rolls-Royce公司M100-1210A100-0001A100-0002A100-0003A100-0004 ( 4张A100-0005 ( 2张M320-1119A320-0001 ( 2张A320-0002 ( 4张A320-0002 ( 3张A320-0003 ( 6张A320-0003 ( 4张A320-0004 ( 3张A320-0005 ( 3张A320-0005 ( 1张P

15、L-A100-1210PL-A100-0002( 3PL-A100-0003( 4PL-A100-0004( 6图号EX4017整流器辅助柜GA的就地控制盘)张)张)张)300 MW 汽轮发电机 静止励磁系统第三部分第 1 章 运行说明手册17PL-A100-0005（ 5张）磁场断路器柜总体布置部件清单300 MW 汽轮发电机 静止励磁系统第三部分第 1 章 运行说明手册181.励磁系统概述励磁系统的主要任务是通过控制发电机励磁电流来维持发电机端电压；同时维持其它发电机的变化在限定范围以内；在系统发生故障时进行灭磁或停机；系统参数在运行手册第二章给出。励磁系统由下列部分组成：?由一组柜体组成

16、* AVR柜*整流器柜*整流器辅助柜*磁场断路器图1所示为励磁系统原理图， 图中给出了系统上述的几个部分以及他们之间的连 接关系。图2所示为励磁系统框图，图中给出了系统的主要部件以及部件内部的连线关系。图1所示为一个典型的励磁系统，图2所示为一个典型的励磁系统输入/输出 励磁系统将在如下段落中描述：?第2段，AVR系统?第3段，整流器辅助系统?第4段，整流器?第5段，硬件说明1.1环境300 MW 汽轮发电机 静止励磁系统第三部分第 1 章 运行说明手册19运行温度-10 C至40 C储存温度-25C至+85 C相对湿度在25 C条件下，90%无结露海拔高度-1000 m1.2系统参数表1列出

17、系统的设计参数、容量和特性，例如可调整参数、报警设定值和手动控制设定点。这些参数在控制文件内给出。这些控制文件是：? AVR柜的硬件部分出厂试验大纲在第3章附录2中?整流器、整流器辅助柜、磁场断路器和中控室桌面主控盘的出厂试验大纲在第3章附录3中。?励磁系统的出厂试验大纲在第3章附录4。?调试大纲在第二部分调试手册。300 MW 汽轮发电机 静止励磁系统第三部分 第 1 章 运行说明手册44GENERATOR - 300MW, 20KV, 50HZRATED FIELD CURRENT = 2642A DCVOLTAGETRANSFORMERS20KV / 100 VCURRENTTRANSF

18、ORMERS12000/5ASehyelREIN ROIAKEHOMOORLOBNOCAVR CONTROL CHANNEL 3AVR CONTROL CHANNEL 2AVR CONTROL CHANNEL 1FIRING PULSESTO AUX. CH1FIRING PULSESTO AUX. CH2FIRING PULSESTO AUX. CH3AVR CUBICLEOVERCURRENT PROTECTION CTS1 SET 15000/5A, 10P2 SETS 100/1A, 10PEXCITATION TRANSFORMER20000/743 V, 327KVA丄壬工AC S

19、URGESUPPRESSION24 CABLESCONVERTER AUXILIARIES CUBICLEMANUALFIRINGPULSESPOWER SUPPLIES,RELAYS, CONTACTORS,PROTECTION AND MCBSONE TO-EACHTHYRISTORCOMMUNICATIONS INTERFACE &CONVERTER MANUALCONVERTER AUXILIARIESCHANNEL 3CONVERTER AUXILIARIESCHANNEL 2 CONVERTER AUXILIARIESiCHANNEL 1p_ hh.i;:_J1r *JRE

20、LAYiiMODULESMODULEAUX.TRANSFORMERFIELD CURRENTISOLATIONAMPLIFIERSBRIDGE 4ii_ _BRIDGE 3BRIDGE 1BRIDGE 2 RETLrTU早UOCPHOT-JFAN SUPPLIES FROMCONVERTER AUX.CONVERTER CUBICLE图 1典型的励磁系统原理框图EGKAnncRBRABWORCTCJI I 1 - r rlr 415V ACFIELD BREAKERCUBICLE300 MW 汽轮发电机 静止励磁系统第三部分 第 1 章 运行说明手册12DI - TO CH 1DI - TO

21、CH 2Al - TO CH 1Al - TO CH 3DI - TO CH 3Al - TO CH 2AVR SY CH. REF.AVR SY CH. REF.AVR SYCH REFAO - FROM CH 1AO - FROM CH 2OUTPUT 4OUTPUT 4CHANNEL 2DI TO CH 1,2 & 3LOWERPHASE VOLTAGEPHASE VOLTAGEPHASE VOLTAGELOWERRAISEPHASE VOLTAGE - LINE APHASE VOLTAGE - LINE BPHASE VOLTAGE - LINE CPHASE CURRENT

22、 - LINE AMCB OPENAVR STEPPHASE VOLTAGE - LINE APHASE VOLTAGE - LINE BPHASE VOLTAGE - LINE CPHASE CURRENT - LINE APHASE CURRENT - LINE BPHASE CURRENT - LINE CDI FROM CCR DESKPANEL TO CH 1,2 & 3RAISEEXCITEDE-EXCITEPROGRAMMABLEOUTPUT 1PROGRAMMABLEOUTPUT 2PROGRAMMABLEOUTPUT 3PROGRAMMABLESELECT AUTOS

23、ELECT MANUALPSS ONPSS OFFACCEPT BULKALARMSSELECT DCS CONTROLAVRMANUALLOCAL TRIPCUBICLE TEMPERATURE HIGHCONSTANT POWER FACTORMODECONSTANT MVAR MODEPHASE-BACKCONVERTER TRIPPEDCONVERTER FAULTPROGRAMMABLEOUTPUT 1PROGRAMMABLEOUTPUT 2PROGRAMMABLEOUTPUT 3PROGRAMMABLEAO - FROM CH 3PROGRAMMABLEOUTPUT 1PROGRA

24、MMABLEOUTPUT 2PROGRAMMABLEOUTPUT 3PROGRAMMABLEOUTPUT 42oo3VOTINGDI FROM LOCALCONTROL PANEL TOCH 1,2 & 3LINE ALINE BLINE CLINE ALINE BLINE CPHASE CURRENT PHASECURRENT PHASE CURRENTFIELD CURRENT (TOTAL) FIELDCURRENT B AVR TEST(FIELD VOLTS) (GRID VOLTSAMPLITUDE) (GENERATORCOOLANT TEMP.) (GRIDFREQUE

25、NCY)PHASE CURRENT - LINE BPHASE CURRENT - LINE CFIELD CURRENT (TOTAL)FIELD CURRENT B AVRTEST(FIELD VOLTS)(GRID VOLTS AMPLITUDE)(GENERATOR COOLANTTEMP.)(GRID FREQUENCY)FIELD CURRENT (TOTAL)FIELD CURRENT BAVR TEST(FIELD VOLTS)(GRID VOLTS AMPLITUDE)(GENERATOR COOLANT TEMP.)(GRID FREQUENCY)POWERSUPPLIES

26、1 AND 2TWO INDEPENDENT ACOR DC SUPPLIESCONVERTER ADO FROM AVRCH1 FIRING PULSESCH2 FIRING PULSESCH3 FIRING PULSESMAN FIRING PULSESAUTO/MANUAL SELECTEDCONVERTER OFFDI TO AVRFAULT/HEALTHYDISCREPANCYPHASE BACK ALARM CONVERTERTRIPPEDFIRING PULSES AVR HEALTHYDO OUTPUT FROM AVRCHANNEL 1CHANNEL 3MAINTENANCE

27、PCCONNECTED TOCHANNEL 1 OR2 OR 3DO FROM VOTING MODULES -THE FOLLOWING LIST IS TYPICAL :-IN AUTO MODEFIELD CURRENT LOW ALARMAUTO ERROR ON LIMITAVR TRIPAUTO VAr LIMITFIELD CURRENT TRIPBELOW MANUAL RESTRICTIVEOVER VOLT TRIPPSS ACTIVEOVER FLUX TRIPPSS ONCONSTANT POWER FACTOR MODEAVR HEALTHYCONSTANT MVAR

28、 MODEAVR CRITICALAUTO EXCITE IN PROGRESSVT FAULT(START EXCITE)FIELD CURRENT LIMIT ONCHANNEL HEALTHYOVER FLUX ALARMBULK OUTPUTS 1 TO 5OVER VOLT ALARMCLOSE IP CONTACTORCLOSE OP CONTACTORCLOSE FIELD BREAKEROPEN FIELD BREAKEROPEN IP CONTACTOROPEN OP CONTACTORDI TO AVRSUPPRESSION FUSES FAILEDDC FUSES FAI

29、LEDSUPPLY 1 UNDERVOLTAGESUPPLY 2 UNDERVOLTAGESECTION A AVAILABLESECTION B AVAILABLEAIR TEMPERATURE OKMAIN CB OPENCONVERTER MANUAL HEALTHYCONVERTER BDO FROM AVRCH1 FIRING PULSESCH2 FIRING PULSESCH3 FIRING PULSES MANFIRING PULSESAUTO/MANUAL SELECTEDCONVERTER OFFDI TO AVRFAULT/HEALTHYDISCREPANCYPHASE B

30、ACK ALARM CONVERTERTRIPPEDFIRING PULSES AVR HEALTHY300 MW 汽轮发电机 静止励磁系统第三部分 第 1 章 运行说明手册13图 2典型的励磁系统输入/输出300 MW 汽轮发电机 静止励磁系统第三部分 第 1 章 运行说明手册44参数说 明励磁系统发电机空载额定电压下1pu励磁电流985.1A额定状态下发电机励磁电流Ifcmr2642A强励电流(2*Icmr)参考技术协议在发电机额定电压下顶值电压Uc参考技术协议环境温度TambC40 C并联支路数N4每组温升TstkC7系统频率f50HZ动态性能标准IEC34 Part16和IEEE标准4

31、21.2.质量标准ISO9001和TicklT数字AVR柜柜体尺寸高度-2400mm宽度-650 mm深度-800 mm柜重356kg柜子防护等级IP54自动电压调节器TMR AVR机箱冷却方式空气自然循环冷却整流柜柜体尺寸咼度-2400mm(不包括384mm风扇咼 度)宽度-1200mm深度-1500mm柜重1800kg柜子防护等级IP54基本柜体IP51风机与空气过滤器整流器标准IEC 146整流器组数1每组并联支路兀件数量4300 MW 汽轮发电机 静止励磁系统第三部分第 1 章 运行说明手册14额定电流时需要并联支路元件数量3额定电流时的冗余量33%冷却方式强迫空气冷却（AF）额定状态

32、下的风扇数量/每组整流器2额定电流（1 CMR）参考技术协议强励电流参考技术协议额定电压参考技术协议强励电压（2.5*CMR）参考技术协议强励电流输出时间20 s功率回路绝缘等级5kV rms300 MW 汽轮发电机 静止励磁系统第三部分第 1 章 运行说明手册15参数说 明整流器辅助柜柜体尺寸高度-2400mm宽度-650mm深度-800mm柜重400kg柜子防护等级IP54基本柜体IP51风机与空气过滤器整流器手动系统逻辑TMR整流器辅助机箱磁场断路器回路柜体尺寸高度-2400mm宽度T800mm深度T500mm柜重量1140kg标准IEEE/ANSI C37.18模式MM74可插拔额定电

33、流4000A/6000A取决于类型额定电压1500V最大灭磁电压3400V主触头单极放电触头单极放电电阻非线性放电电阻容量3.9 MJ峰值1800 V电源回路绝缘等级5kV rms（有效值）起励回路电站厂用电源AC容量8kW15分钟内起停次数3表1 :容量与特性300 MW 汽轮发电机 静止励磁系统第三部分第 1 章 运行说明手册16励磁系统工厂试验大纲包括以下数据：?手动控制器参数?整流器辅助柜综合报警/报警组?整流器辅助柜设定值? AVR柜设定值?系列号与软件版本-AVR柜?系列号与软件版本-整流器柜?系列号与软件版本-整流器辅助柜?系列号与软件版本-磁场断路器柜整流器、整流器辅助柜、灭磁

34、开关柜工厂试验大纲包括以下数据：?报警组群AVR柜工厂试验大纲包含下列资料：?跳线和软件设置值? AVR设定值-可调整参数（见2.8节和第2部分调试手册）? AVR设定值-继电器提供数字数据输出的详细情况（见第2部分调试手册）? AVR设定值-综合报警组（见第2部分调试手册）调试大纲位于第2部分，包含以下附加的参数?报警组群?推荐的设定值? AVR控制器推荐的设定值?串行口通讯连接的波形300 MW 汽轮发电机 静止励磁系统第三部分第 1 章 运行说明手册17?继电器的简述与控制功能300 MW 汽轮发电机 静止励磁系统第三部分第 1 章 运行说明手册182 AVR柜说明参考励磁控制系统原理图

35、，AVR柜原理图和AVR柜总装图自动电压调节器（AVR）具有以下性能，以提供极好的可用性：?三模冗余（TMR）控制通道，每一控制通道包含一套自动和手动控制器? TMR保护跳闸为独立的 或表决输出?双路电源供电?触发脉冲至可控硅整流器的多数表决器?可在线更换所有的电子模板TMR控制器模块采用最新一代Texas DSP微处理器，以及输入输出接口电路。 该模块在极短的时间内，直接从VTs和CTs进行反馈量测量，执行控制算法，并 产生可控硅触发脉冲等工作。 该控制器包含自动及手动两种控制算法以供选择。控制算法重复周期通常为3.33ms，以实现最佳的响应速度。精确测量发电机的电压、有功和无功是励磁系统运

36、行良好的关键，尤其在不平衡 负载工况，例如当电网发生故障，尤为重要。因此，测量技术应确保在所有可能 的不平衡负载条件下，不受噪声干扰，进行精确测量。TMR结构的每一通道实现跳闸保护功能， 经过多数表决器输出。该技术确保电厂 的可靠性。系统的低压电源为双路，一路电源由220V交流50Hz控制电源，第二路从110V直流控制电源供电。除此以外，220V交流50Hz控制电源，提供电源给维护用PC计算机、300 MW 汽轮发电机 静止励磁系统第三部分第 1 章 运行说明手册19柜内照明、防凝结加热器。以及一个电源插座由220V/50HZ伺服电源供电。TMR自动电压调节器与整流柜中的整流元件的接口是通过每

37、个元件上的触发脉冲多数表决器实现的。控制装置调试和参数整定是通过一个对用户友好的菜单、Win dows系统软件的维护PC计算机来完成。为了保证安全和精确调整，修改参数只能逐步地增加或 减小。2.1冗余TMR与其他冗余系统如主/备方式相比，有了一个重要改进，并且避免了其他冗 余方式的单点故障问题。构成TMR系统的控制器，平均无故障间隔时间（MTBF）为5年，强迫退出率为20年。假设系统故障在4小时内修复，而主/备方式为10年。图3为AVR/整流器冗余结构，也提供了非常好的可用性。TMR不仅可靠性高而且保护跳闸性能好。在大型静态励磁中整流器中需要一个辅助系统。此装置提供了第四路备用的手动300 M

38、W 汽轮发电机 静止励磁系统第三部分第 1 章 运行说明手册20三找71金控制通道。当TMR故障时，切换到备用的手动控制通道图3AVR冗余结构2.1.1三模冗余原理TMR系统具有三个独立通道，提高了可靠性和容错能力。与其它的冗余系统相比, 三模冗余无须使用附加监视器或控制线路，这种线路会承担由于单个器件损坏而 造成系统失败的风险。一个通道或传感器产生故障时，表决器会不接受此错误。如第一个故障没有被修 复前，另一通道随后产生的故障将引起系统跳闸。为获得系统最高的可用性，快 速修复故障是很重要的，在线更换模块保证了系统的快速修复。系统输入必须是完全独立。然而，对少数关键输入量的折衷兼顾是可以接受的

39、。系统对传感器的容错性可以通过各通道间传送传感器信息，以及允许各通道在执行控制算法前，完成对收到的信息取中间值，而得以提高容错能力。因而，三个控制器都以同一容错后的输入值运行，并且控制器产生总是几乎相同的输出值。300 MW 汽轮发电机 静止励磁系统第三部分第 1 章 运行说明手册21由各通道产生的控制输出值 表决后输出到可控硅。触发脉冲采用 三个脉冲的中间脉冲，它是通过精密逻辑形式选择的。对 数字量输出值，通道采取3取2的多数 表决方式，由继电器和精密逻辑完成。2.1.2冗余和系统输入/输出方框图（图2）指明了AVR的典型输入/输出端。3个通道中的每一个均有如下独立的输入/输出信号：*模拟输

40、入-典型的发电机电压、电流和励磁电流*模拟输出-用于维护和试验目的的可编程试验输出*触发脉冲输出到触发脉冲多数表决器*数字输入信号（高优先权）-例如同步触发脉冲*数字输入信号（低优先权）-例如控制按钮和厂用控制接点注意：通常认为给所有数字输入端提供3个独立的接点，到三个通道是不实际的。*数字输出信号-每个输出信号均接到一个3选2多数表决模块2.2功能说明2.2.1标幺值定义对所有发电机的输出电压或电流的定义，1pu等于发电机的额定电流或额定电压。300 MW 汽轮发电机 静止励磁系统第三部分第 1 章 运行说明手册22对励磁电压或电流的定义，1pu等于达到发电机的空载额定励磁电压和电流时的 励

41、磁电压或电流。（CMR）Ir被定义为一个比例：（发电机在最大连续输出功率CMR时，整流器输出电流）（发电机空载额定电压时，整流器输出电流）无功功率1pu定义为连续额定输出最大值（CMR）MVA。例如：1台功率因数为0.85的发电机能达到0.85pu的额定有功和0.527pu的额 疋无功。强励比被定义为最大励磁电压被额定励磁电压（CMR）去除2.2.2AVR自动励磁调节器2.2.2a）电压、有功、无功及转速的测量三通道中的每一个，通过一组3相隔离电压互感器取得发电机电压。电压有效值 是由计算而来，采样间隔为10 ms,此间隔周期与机组的转速同步。当各相电压 之间存在不平衡时，允许对测量进行校正。

42、计算的间隔为3.33ms。系统经过一组3相隔离电流互感器取得发电机相电流。发电机电流、有功、无功 由与上面叙300 MW 汽轮发电机 静止励磁系统第三部分第 1 章 运行说明手册23述的相似的一个系统来计算。这种方法允许对不平衡负载进行测量。 发电机转速经电压互感器测量的电压得出。图4 AVR方式选择1.电压互感器故障每一个通道都采用三个发电机电压的中间有效值。 一个电压互感器的故障不 会影响计算。单电压互感器故障可以通过通道比较来确定，并进行故障报警在一个电压互感器故障报告后，系统显示另两个电压互感器测量差别，并且 如果差别超过了限制值，系统切到手动模式。300 MW 汽轮发电机 静止励磁系

43、统第三部分第 1 章 运行说明手册242.励磁电流故障每一个通道都采用三个励磁电流的中间有效值.一个励磁电流的故障不会影 响计算单个励磁电流故障可以通过通道比较来确定， 并进行故障报警.当 个励磁电流故障报告后，系统显示另两个励磁电流测量差别，如果不在自动 控制并且差别超过了限制值，退出AVR正常切换到整流器手动控制.3.电流互感器故障采用3组独立的电流互感器是不实际的。3个通道共享3个电流互感器，结 果，一个电流互感器故障会影响所有通道的有功和无功的测量。系统识别单 个电流互感器故障并予以必要补偿。在通常环境下，在不平衡负载情况下， 有功和无功测量是正确的。然而，补偿一个电流互感器时，有功和

44、无功测量 不可能正确的。当2个或更多电流互感器出现故障，测量有功和无功是不可能的，并且将对 控制器或用于测量的限制器（如低励限制器）产生影响。2.2.2b)方式选择在一个系统内有两种控制方式，即自动和手动方式。自动方式是主要控制方 式，在两个或更多VT故障时自行选择手动方式。一个控制通道故障不影响系统运行和控制。在第二个控制器故障时系统跳闸。图4所示为两种方式状态和在方式中设备状态。AVR手动控制和励磁电流反馈补偿滤波器与整流器手动控制方式是不同的 这两种方式300 MW 汽轮发电机 静止励磁系统第三部分第 1 章 运行说明手册25在本章中均给出，以便于比较.2.2.2.c) AVR自动方式自

45、动方式的主要功能是通过比较自动给定值和实际发电机端电压值，来控制 发电机端电压。产生的误差信号输入到PID调节器。PID调节器的输出能控 制可控硅整流桥的触发脉冲。图5所示为自动控制器的简化方框图。AVR要求在空载到连续最大额定值MCR下，电压调节精度为土0.5%。而PID控制器能保证电压调节精度接近0%。300 MW 汽轮发电机 静止励磁系统第三部分第 1 章 运行说明手册26PID控制器有足够宽的调节范围以确保稳定控制，因而用于各种励磁系统Kp =(比例增益)/(CMRIr*FR)Ki =积分增益Kd =微分增益Td =微分滤波器时间常数图5自动控制器方框图2.2.2d) AVR手动方式手

46、动方式的主要功能是通过比较手动给定值和实际磁场电流，控制发电机磁场电流。产生的误差信号输入到PI调节器，PI调节器的输出能控制可控硅300 MW 汽轮发电机 静止励磁系统第三部分第 1 章 运行说明手册27整流桥的触发脉冲。 这种方式允许发电机在恒励磁方式下运行，例如维护电 刷装置或VT故障时。图6所示为手动控制器的方框图。图6手动控制器的方框图？ ？(1+sT1”(1+sT2)1. AVR手动控制器可调整参数超前反馈补偿时间常数=T1am滞后反馈补偿时间常数=T2am比例增益=Kpam积分增益=Kiam2 .2.2e） AVR与整流器手动同步AVR &整流器手动锁相环（PLL）:?同

47、步输入信号测量和产生触发脉冲的宽度（120度）和频率（输入信号的6倍）300 MW 汽轮发电机 静止励磁系统第三部分第 1 章 运行说明手册28?触发脉冲相对于同步信号的位置由触发角决定?触发脉冲顺序与每一个同步信号+ve的过零点同步?整流器手动控制除了整流器频率外没有与PLL相关的可调整参数注释：1.频率测量记录的主要作用是滤除高频系统中的50HZ调制频率，也起到过滤输出频率的作用.此输出频率是所有有效值的平均值.2.滤波器的主要作用是降低虚假过零点的故障，例如：波形中的凹槽。同时允许很快地将原来的频率修改到触发脉冲的频率.表2中给出AVR的参数参数静态系统默认设置说明PLL错误窗口30允许

48、的最大暂态误差300 MW 汽轮发电机 静止励磁系统第三部分第 1 章 运行说明手册29PLL频率滤波器比例系数0.2滤波器在频率测量时的刻度系数TC=运行时间/刻度系数 运行时间=1/励磁频率PLL频率缓冲器容量1这是频率测量记录的容量。频率测量是在咼频系统中使用频率记录 中的平均值来滤除50HZ调制频率。也就是对于500Hz系统记录容量设定为10，为了频率测量每2ms平均一次，直 至U 2ms10(20ms)以滤除50HZ调制。记录容量=励磁系统频率/发电机的电压 互感器VT的频率。表2 AVR参数22 2f)整流器手动控制器图7表示整流器手动控制器的方块图手动给定点励磁电流1+sT2cm

49、+1/sTicm300 MW 汽轮发电机 静止励磁系统第三部分第 1 章 运行说明手册30图7整流器手动控制方块图1.整流器手动控制器参数反馈补偿器暂态增益=T1cm/T2cm反馈补偿器滞后时间常数=T2cm比例增益=Kpcm积分滞后=Ticm2.2.2g) AVR与整流器手动控制器之间关系AVR与整流器手动控制器之间切换Kpam= KpcmKiam= 1/(Kpcm*Ticm)T2am= T2cmT1am= T2cm*(整流器手动反馈补偿暂态增益)300 MW 汽轮发电机 静止励磁系统第三部分第 1 章 运行说明手册31T1am= T2cm*T1cm/T2cm2.2.2h)给定值控制无论在自

50、动或手动方式，操作员能够增减相关的给定值，但不能超出稳定和热极限状态。除了励磁到低于手动限制曲线以外，自动和手动方式的切换为无波动切换。无波动切换是通过跟踪控制输出值和从机给定值实现的。2221)励磁和灭磁该系统对于全静止或永磁发电机系统的任一方式都能励磁和灭磁。启动励磁 系统能够自动进行，也能由操作员控制。对于永磁发电机系统转速开关装在 内部。外部系统启动起励回路，发出信号给AVR,AVR以启动设定值为起始值。当 同步触发脉冲到达时，自动或手动控制器将取代起励回路的控制。起始励磁 值和起始触发角限制能确保软起励控制。自动或手动给定值按斜率上升到1pu。然而如果发电机转速低于95%，给定 值跟

51、踪转速直至转速超过95%，此时给定值为1pu。操作人员能够要求在任何时候灭磁。灭磁时发电机主油开关MCB应当先打 开。另外，如果发电机转速低于80%，则AVR要求灭磁。在达到80%转速刖，过磁通检测器会适当降低给定值。300 MW 汽轮发电机 静止励磁系统第三部分第 1 章 运行说明手册322.2.2j)动态限制图8所示为动态限制特性曲线。1.自动无功限制器在自动方式时，在超前功率因数情况下，危及同步的稳定性，励磁系统的输 出增加以维持无功达到或超过自动无功限制曲线。该信号通过报警向操作员 发送信号，另外禁止减磁操作。自动无功限制曲线在调试时通过五个有功点给出。2.手动限制极限手动方式且有功和

52、无功测量准确时，禁止降低手动给定值到手动限制曲线以 下。如果有功增加则手动限制曲线增加，手动给定值上升。手动方式，如有功和无功测量有误，操作员能够升降手动给定值。操作员负 责维持足够的稳定系数。手动限制曲线确定了达到要求的无功所需要的磁场电流。在试运行时，通过 五个有功点给出。300 MW 汽轮发电机 静止励磁系统第三部分第 1 章 运行说明手册33如果手动给定值低于手动限制曲线则报警图8动态限制特性曲线3.磁场电流限制器自动方式下，可用三个磁场电流限制器，它们是：瞬时电流限制预置延时电流限制l2t超温保护系统，基于在线热模拟技术ANSI C50.13 1989如果过流，则降低磁场电流极限。当

53、磁场电流低于一连续值时，磁场电流极 限则按比例上升。300 MW 汽轮发电机 静止励磁系统第三部分第 1 章 运行说明手册344.电压限制器自动方式下，如果发电机电压超过过电压极限，励磁系统的输出减少并报警5.过磁通限制器电压/频率比例，由自动控制器计算。如果超出一个预设报警值则报警，而 不管主油开关的状态如何。如果一个预设跳闸值被超出，同时主油开关为打 开位置时，则灭磁开关跳闸。在通常操作中，且主油开关为打开时，过磁通报警会使当前方式（自动或手 动）的给定值降低。如果发电机转速下降低于过磁通下降的速度， 且主油开关为打开时， 给定值 按转速下降。达到灭磁速度时，系统自动灭磁。2.2.2k）电力系统稳定器长输电线的电容常常给电力系统的稳定带来问题。这些不稳定会产生转子角 度和有功在0.2 Hz到3 Hz范围内振荡。电力系统稳定器从平均有功和瞬时有功计算加速有功功率，然后处理成相位 振幅准确的调节信号，以产生阻尼。图9所示