UN 5000励磁系统运行手册

1、控制和显示元件概述远方控制（在控制室）模拟量显示状态和报警信息就地控制模拟量显示故障显示显示控制打印键命令键2.6维护操作面板（手持屏）系统运行通电前的检查合闸顺序运行中的检查停机顺序事故紧急停机1 控制和显示元件1.1 概述UNITROL 5000励磁系统是安装在发电厂的整套设备。正常情况下它由控制室远控操 作。直接安装在励磁系统前面板上的就地控制面板仅在调试、试验或紧急控制时选用。励磁 系统的命令还可由发电厂的高层电站控制系统发出。励磁系统的两种控制方法：从控制室用键盘命令进行远方控制。命令以开关量形式发往励磁系统。从控制室用监视器屏幕进行远方控制。命令以开关量形式或通过现场总线发往励磁系

2、 统。使用集成在励磁系统中的就地控制单元（就地控制面板）进行就地控制。下表列出了常用的远方控制或就地控制命令。右边的一列（反馈指示） 表示反馈指示是 否在控制室显示。命令远控现地控制反馈指示合励磁回路开关分励磁回路开关励磁投入励磁退出通道1运行通道2运行运行方式一自动运行方式手动运行中调节方式的给定值升高（增磁）最大位置运行中调节方式的给定值降低（减磁）最小位置无功功率调节器运行无功功率调节器退出PSS投入PSS退出控制方式就地控制控制方式远方控制指示灯测试解锁起励开关合上起励开关断开带阴影的就地控制命令只有在就地控制面板上同时按下解锁键时才有效。后面将详 细介绍远控和就地两种控制方式。远方控

3、制（在控制室） 在控制室有许多控制命令和反馈指示，用于对励磁系统进行有效的远方控制。此外，还 可以用模拟量显示励磁系统和发电机的主要状态。这些在控制室进行控制所需的命令键、信号灯和显示仪表不是UNITROL 5000系统的组成部分。运行人员必须熟悉控制元件的布置和控制命令对励磁系统的作用。利用这些控制元件， 运行人员就可以根据工况变化的需要，使用自动（AUTO）或手动（MANUAL）方式在励磁侧对发 电机进行有效控制。控制室命令只有励磁系统切换到“远方”时才有效（见7-11页7.1.4.2 条）。1.2.1 命令和反馈指示下面详述各命令及其对励磁系统和发电机的作用。 磁场开关合闸/分闸 在没有

4、跳闸信号时，合闸命令用于合入磁场开关。开关闭合后，可进行投励磁操作。 （见 下一节“励磁投入/ 退出”）。分闸命令同时作用于磁场开关分闸和励磁退出（见下一节“励磁投入/退出”）。将励磁 系统中的整流桥切换到逆变方式运行（磁场能量反馈） ，将灭磁电阻与转子绕组并联，发电 机经整流桥和灭磁电阻快速灭磁。远方断开磁场开关操作的条件是发电机主开关在分位（发电机空载运行）。 励磁投入 / 退出励磁投入命令 EXCITATION ON 用于投入发电机励磁。励磁系统向发电机转子提供励磁 电流，发电机迅速升压到额定值。跳闸信号有效时，励磁投入命令被闭锁。发出励磁投入命令时，在断开位置的磁场开关 将自动闭合。磁

5、场开关闭合以后励磁投入，励磁电流流通。完成起励的前提条件：励磁开关在合位。无分闸命令和跳闸信号。发电机转速大于90%额定值。励磁变压器由发电机机端直接供电的励磁系统还需要初励电源。励磁退出命令EXCITATION OFF用于立即切断发电机励磁。励磁系统整流桥切换到逆变 运行（磁场能量反馈） ，灭磁电阻与转子绕组并联，发电机通过整流桥和久磁电阻迅速灭磁。励磁:退.岀命令同旳作用 于韵匕磁场开关。60 秒后，整流 桥角虫发脉冲被闭锁，整个励磁系统被完全闭锁和切除。远方励磁退岀操作的条件是发电机主开关在分位（发电机空载运彳亍）O图.7-1励磁投入/退出流程图.7-1励磁投入/退出流程发电机在励磁投入

6、后的典型建压过程如下：通道1 和通道2 之间的切换（双自动通道系统） 励磁系统由两个完全独立的调节和控制通道 （通道1 和通道2） 组成。两个通道完全相 同，可任选通道1 或通道2 为运行通道。备用通道（非运行通道） 总是自动地跟踪运行通道。除下列情况以外，通常可在任何时间进行通道切换： 在运行通道中检测到故障，自动切换到第二个通道运行。在故障排除前不能切回到 原通道运行。如果备用通道故障，将闭锁从运行通道到备用通道的人为切换。通道故障时，发电机电 压也可能发生波动。此时即将自动投入运行的备用通道不应跟踪该扰动。为此，备用通道应 延时跟踪，跟踪速度应相对缓慢。在人为从运行通道向备用通道的切换时

7、，考虑到跟踪延时的作用，如果切换前瞬间发电 机电压有变化，需等待跟踪平衡，即在切换完成前有短暂的延时。这样，在各种场合下都能 实现无扰动切换。自动/手动方式之间的切换 励磁系统的每个通道都包括自动和手动两种调节方式。在自动方式下，励磁系统自动调 节发电机电压，最大限度地维持发电机机端电压恒定。在手动方式下，励磁系统自动维持发 电机恒定励磁 （磁场电流）。在手动方式运行时，必须根据发电机的负荷变化人为调整发电 机的励磁（磁场电流的给定值），以维持发电机电压恒定。备用调节方式总是跟随运行调节方式，因此，除非出现下列情况，在任何时侯都可以在 不同的运行方式之间进行切换。如果在自动方式中检测到故障（

8、紧急切换到手动方式运行），在故障排除前不能切回 自动方式运行。如果手动方式发生故障，将闭锁从自动方式到手动方式的切换。发电机以自动方式运行于允许的极限范围内，但该工况已经超出手动方式允许的运 行范围，手动调节器将无法跟随自动调节器。在此情况下，反馈指示“自动/手动跟踪平衡” 有效，闭锁手动通道的跟踪。在故障情况下自动切换到手动方式时，应切换到故障前的运行工况。因此，手动调节器 对励磁电流变化的跟踪具有延迟，且跟踪速度相对缓慢。在人为从自动方式向手动方式切换时，考虑到跟踪延时的作用，如果切换前瞬间发电机 励磁电流有变化，需等待跟踪平衡信号“自动/手动跟踪平衡”，即在切换完成前有短暂的 延时。这样

9、，在各种场合下都能实现无扰动切换。Note手动调节作为特殊运行的调节方式（后备调节方式），只有励磁电流调节功能 （无发电机电压调节功能）。在手动方式下，发电机的励磁必须由熟练的运行人员来监 视。当发电机电压和电流互感器信号正常时，在手动方式下低励限制器也能防止发电机危险 的低励磁，在极端情况下，低励磁可导致滑极。此外，在空载及低转速情况下，V/Hz限制 器使励磁电流降低，以防止发电机和与之相连接的变压器过饱和。实测值如发电机电压、电 流和无功功率等必须由运行人员监视，必要时，通过改变励磁电流给定值的办法加以调整。切换至紧急后备通道（4 通道系统）除两个主通道之外，励磁系统还提供两个独立 的紧急

10、后备通道。与主通道的手动方式相似，紧急后备通道也设有一个励磁电流调节器。除 此之外，紧急后备通道还设有过电压保护和独立于主通道的触发脉冲形成功能。内置的过电 压保护是主通道内置保护功能的冗余措施。紧急后备通道的励磁电流调节器与主通道励磁电 流调节器在作用上是相同的，即紧急后备通道只能调节励磁电流，而不能调节发电机电压。紧急后备通道的励磁电流调节器自动跟踪主通道，在主通道发生故障的情况下，能自动 实现无扰动切换。从主通道向紧急后备通道的人为切换只能由被授权的专业人员完成。在调 整两个调节器后，才能切回到主通道。恒无功功率调节/恒功率因数调节的投入/退出在发电机并网及励磁系统自动方式下，可切换到恒

11、无功功率调节（Q）或恒功率因数调节 （cosPhi）。可切换到恒无功功率调节（Q）或恒功率因数调节（cosPhi）是电压调节器的上位调 节器（叠加调节），对运行工况变化作缓慢反应。因此，在电网发生短时故障时，仍然是电 压调节器起作用而不是叠加调节器起作用。自动方式中所有限制器的作用不变：必要时可接 管电压调节器，包括叠加调节器。叠加调节 电压调节图恒无功功率调节（Q）或恒功率因数调节（cosPhi）恒无功调节/恒功率因数调节有各自的给定值（给定值积分器）。在叠加调节退出时，其 给定值总是跟踪当前无功功率/功率因数的实测值，即在从电压调节切换到叠加调节瞬间， 发电机的运行点不会改变。只是随后用增

12、磁 /减磁命令调整叠加调节器给定值时（见第 7.3.2.8节），才能改变无功功率/功率因数。1.2.6具有上限/下限反馈指示的增磁/减磁（f/I）命令控制室中的f/I命令可控制自动和手动或自动、手动和叠加调节器的给定值。某个给 定值只当其运行方式被选中时才能接受增减磁命令。a）自动方式运行在自动方式下，发电机电压的给定值由f / I命令来调整。在空载运行时，改变此给定 值可调整发电机电压，在带负载运行时，改变此给定值可调整无功功率。如果运行点位于发 电机定子和/或转子的限制区域，相应的限制器动作，在限制方向上干预和阻止f / I命令的作用。如果发电机电压给定值达到它的上限或下限设定值，所选调节

13、器在上限位/下限位信 号有效。如果同时给出f和（命令，则给定值不变。励磁投入时，发电机电压给定值会自动 设定到它的标称值。b）手动方式运行在手动方式运行时，励磁电流给定值可由f / I命令来调整。在空载运行时，改变此 给定值可调整发电机电压，在带负荷运行时，改变此给定值可调整无功功率。在手动方式下， 只有低励磁限制（防止发电机滑极）和V/Hz限制（防止磁路饱和）两个限制器。与自动方式 不同，f/I命令不是总能受到限制器的保护。因此，必须按照功率图小心地确保不超过 转子和发电机的运行极限。如果励磁电流给定值达到它的上限或下限设定值，所选调节器在上限位/下限位信号 有效。如果同时给出f和I命令，则

14、给定值不变。励磁投入以及发电机开关断开时，励磁 电流给定值会自动设定到空载励磁电流值（I ）。f0c）无功功率调节器 / 功率因数调节器在调整叠加调节器的设定值时应考虑叠加调节器的缓慢反应，防止设定值调整过度。要 更直观地调整给定值，可在控制室中设恒无功功率/恒功率因数给定值的反馈指示。如果恒无功功率/恒功率因数给定值到达到它的上限或下限设定值，所选调节器在上限 位/下限位信号有效。d）无功功率调节器 / 功率因数调节器在调整叠加调节的设定值时应考虑叠加调节器的缓慢反应，防止设定值调整过度。要更 好地调整给定值，可在控制室的控制系统中嵌入给定值积分器。作为远控给定值 （例如4 20mA） ，给

15、定值积分器的输出直接发送给励磁系统，作为恒无功功率调节/恒功率因数调节 的设定值。远控设定值在超出限制范围时会受到限制。如果外部给定值超出内部限制范围，就显示 所选调节器在上限位/下限位信号。木+恒无功功率调节/恒功率因数调节的设定值20 mA 斩HL REF!远控给定值模拟量输入上量程给定值上限4 mALL REF0 mA模拟量输入零偏置模拟量输入下量程木+恒无功功率调节/恒功率因数调节的设定值20 mA 斩HL REF!远控给定值模拟量输入上量程给定值上限4 mALL REF0 mA模拟量输入零偏置模拟量输入下量程j叫如繪定值下限-恒无功功率调节/恒功率因数调节的设定值图 无功功率/ 功率

16、因数的给定点1.2.7 电力系统稳定器PSS投入/退出(选项)电力系统稳定器(PSS)用于阻尼发电机转 子和/或电网的低频振荡。当发电机有功功率超过可预置的设定值，以及发电机电压在预先 设定的范围内(例如在90-110%UGN)时，可人为投入电力系统稳定器PSS。电力系统稳定器不 需要任何设定。此工作必须由专业人员完成。PSS可以随时人为退出，如果发电机的有功功 率或电压超出设定值或者与发电机从电网解列，PSS会自动退出。1.2.8故障退出(跳闸命令TRIP)在系统发生故障时如发电机保护动作时，励磁系统将自动 退出运行，同时励磁开关断开。后续处理: 故障励磁系统退出运行后，应记录就地控制面板上

17、显示的报警信息，请专业人员处理故障，故障定位指南见第8章“维护与故障定位”。故障排除后，可用“复归Reset”键清除 报警。报警信号被复归后，可再次投入励磁系统。1.2.9 复归如果在控制室有“励磁系统综合报警”(Exci tat ion Sys tem Alarm)信号 发出，必须在复归故障前读出并分析就地控制面板上的故障记录。故障报警可用远控复归键复归。如果报警复归不掉，则应认定故障原因尚未消除。请勿(K)反复按动复归键，因为每次复归操作都会被记录在UNITROL 5000的故障记录器中。频繁操 作会填满故障记录器并将记录的真实故障删除。模拟量显示通常只有励磁电流信号从励磁柜传送到控制室。

18、发电机运行所需的其它显示，如发电机 电压、发电机电流、有功功率和无功功率等不是系统的标准配置。状态和报警信息除上述的反馈指示外，在控制室内还有下列状态和报警信息显示：EXCITATION BREAKER ON/励磁开关合入 EXCITATION BREAKER OFF/励磁开关斷开 LOCAL CONTROL /就地控制OVEREXCITATION LIMITER ACTIVE /过励限制 器动作 UNDEREXCITATION LIMITER ACTIVE/低励限制 器动作 ALARM MESSAGE /综合报警冠ADY FOR CHANNELTRANSFER/通道切换准备就绪磁场开关合入/

19、 断开 该信息用于显示磁场开关的位置。1.4.2就地控制 该状态信息表示：系统不能在远方控制操作。消除方法: 在励磁柜就地控制面板上将操作切换到“远方”。 1.4.3低励/过励限制器动作表示作用于减小励磁电流的过励限制器或作用于增加励磁电流的低励限制器动作，发电 机电压调节器和已投入的叠加调节器无效，限制器进入连续运行。限制器动作后通常会削弱 励磁系统对负荷波动的动态响应。消除方法: 如果有可能，应通过调整给定值使限制器退出运行。综合报警综合报警信号可反映励磁系统的所有故障。详细故障信息可在励磁系统就地控制面板上 看到。如果在运行中发生故障，必须将这些故障信息记录并通报维护人员。系统通常可带故

20、 障继续运行，但故障性质严重时会导致系统自动停机。如果发生停机，在排除所有故障并清 除故障报警之前，不应重新起机。通道切换准备就绪（双通道系统）只有通道切换准备就绪信号有效时，方能保证通道1 与通道2 之间或自动方式与手动方 式之间的切换是平稳的。通道切换准备就绪（单通道系统）只有通道切换准备就绪信号有效时，方能保证自动方式与手动方式之间的切换是平稳 的。Field bus 总线控制有些系统可能设有以串行通讯为媒介的某种现场总线控制手段。另见现场总线的说明 书。2 就地控制8行显示面板操作 按钮8行显示励磁系统 就地操作 按钮图 就地控制面板调节器柜就地控制面板包括系统特定的16 个带发光二极

21、管显示的控制按键、10个操作 模式、内部功能控制键和1个8行、每行40字符的液晶显示屏。16个带灯按键用于励磁系统基 本控制。液晶屏用于显示模拟量和报警信息。模拟量显示最多可在控制面板上选点显示64 个预定义模拟量。每屏可同时以数码形式显示8 个模 拟量，或以量程为0-120% 的棒图显示4 个模拟量。模拟量信号可用下列形式显示在控制面 板的液晶显示屏上：数码显示按下此键，黄色发光二极管亮，屏幕显示8个带有通道编号、信号名称、数值和单位的模拟量信号。要显示更多模拟量信号，可使用滚动键。棒图显示 按下此键，黄色发光二极管亮，屏幕显示头4个带有通道编号、信号名称、数值和单位 的模拟量及其棒图。要显

22、示更多模拟量信号，可使用滚动键。系统初始化后默认显示下列8个预定义的模拟量：通道号数值单位测量值1发电机电压kV测量值2发电机电流kA测量值3有功功率MW测量值4无功功率Mvar测量值5励磁电流A-dc内部值6自动通道的设定点kV内部值7手动通道的设定点A-dc测量值8发电机电压的实际值%故障显示 励磁系统的各种故障报警和跳闸信号可分为报警、保护切换和跳闸3组。当第1 个故障 发生时，控制面板自动切换到故障显示并显示相应故障，复归键上的发光二极管闪烁。首发 故障显示在第1行，继发故障则显示在后续各行。显示故障信息：在有故障时（红色发光二极管亮）按下此键，可显示多达8个故障信息。 第1个故障总是

23、显示在第1行，继发故障则按故障编号的顺序显示在后续行 要显示更多的故障信息，可使用滚动键。可用下列方法复归故障：复归故障信息：就地控制面板内存有所有报警。某些特殊报警还会保存在微处理器内 要清除这些报警，必须按下复归键并维持一段时间。点动复归按钮RESET:用于清除存储在就地控制面板内的故障显示。如果此时报警信号已经消失，按键上的发 光二极管就会熄灭。当点动复归按钮时，如果存储在微处理器内的报警信号依然有效，发光 二极管会从闪光变为连续发光。如果又发生新的故障报警，发光二极管会重新闪烁。按下复归按钮RESE T并维持1秒钟以上：既可复归就地控制面板内存储的报警，也可复归微处理器内存储的报警。如

24、果此时报警 信号已经消失，按键上的发光二极管就会熄灭。进行本操作时，如果实际存在报警，按键上的发光二极管会从闪烁变为常亮。如果又发生新的故障报警，发光二极管会重 新闪烁。Note在按下复归按钮RESET或者维修工作开始之前，必须记录所有可能与故障有关的重要信 息，如发电厂的运行状态、显示的第一个故障、随后的故障信息、装置上的发光二极管等 维修工作必须由受过专门培训的人员完成。显示控制光标键滚动键按光标键，可在显示屏第1 8行或者第1 4行中任选一行。当前行的 通道编号被反显。当显示达到最后一行时，就跳回到第一行。光标键仅 对模拟信号显示有效（数码显示或棒图显示）。滚动键按滚动键：在显示模拟量信

25、号时（数码显示或棒图显示），通道编号 （反显）及其数值随之改变。在显示故障信息时，处在第2行至第8 行的所有故障信息向上或向下移动一行；但用换页键于显示第一个故障的第一行则总是原地不动。换页键按换页键，通道号每变10个位置或故障号每变6个位置。其它 功能类似于滚动键。2.4 打印键如果连有打印机，按下打印键后，第 1行至第8行模拟量的值就通过RS-232串行口发送到打印机。如果有故障信息，这些信息也会被发送到打印机。黄色发光二极管亮表示已连接打印机且正在传送数据。黄色发光二极管闪烁表示此时打印机缓冲器满。如果最后一次操作后60 分钟内未按任何键，出于延长液晶显示器使用寿命的考虑，将自动关闭液晶

26、屏幕的显示和背光。屏幕关闭后，按下就地控制面板上10个功能键中的任 意一个，或者有故障发生，液晶显示器将被再次激活。2.5 命令键就地控制面板还装有用于励磁系统就地控制的键盘。就地控制的方法与远方控制相同 控制命令如下：命令现地控制反馈指示合励磁回路开关CC分励磁回路开关CC励磁投入CC励磁退出CC通道1运行CC通道2运行CC运行方式一自动CC运行方式手动CC运行中调节方式的给定值升高（增磁）C在上限位运行中调节方式的给定值降低（减磁）C在下限位无功功率调节器运行CC无功功率调节器退出CC控制方式就地控制CC控制方式远方控制C灯测试C解锁C在上表中，只有同时按下解锁键时，阴影区域内的就地命令才有效。2.6 维护操作面板（手持屏）除就地控制面板外，还提供1 个手持屏。手持屏不是励磁系统的就地控制装置，而是帮 助授权维修人员排除故障的简便工具。手持屏使用说明详见第3章。3 系统运行安全运行的必要条件必须满足下列安全运行所需的必要条件：调试完毕。按计划定期维护。彻底排除所发生的故障。所有对设定值（参数）的更改都经过检查和测试。3.1 通电前的检查励磁系统投入之前，必须保证所需的电源已经送电，可以安全启动。必须进行下列检查: 现场没有正在进行的系统维护工作。控制柜和功率柜就绪且全部锁闭。发电机输出端、励磁变压器和励磁柜输入/输出端上的临时地线已拆除。调节器电源和磁