华北电力大学电力系统及其自动化学科

1、WKKL2000微机励磁调节器简介 中国电力科学研究院王亮等中国电力科学研究院概述WKKL-2000微机励磁磁调节器器为中国国电力科科学研究究院研制制、开发发并生产产的第二二代微机机励磁调调节器。随着全全国联网网的不断断深入，我国电电力系统统规模越越来越大大，励磁磁系统对对提高电电力系统统动态稳稳定性的的作用也也更加突突出。WKKL-2000将电科院院几代专专家多年年电力系系统稳定定器（PSS）研究的成成果进行行了产品品化，国国内首次次成功开开发了采采用改进进型PSS-2A模型的电电力系统统稳定器器（PSS）功能，完完全解决决了采用用单一电电功率信信号的PSS-1A模型带来来的“反反调”问问题

2、。WKKL-2000适用于从从三机励励磁到自自并励等等各种方方式的励励磁系统统，是现现代大、中型同同步发电电机理想想的励磁磁调节装装置。特别适用用于200Mw600Mw三机励磁磁系统励励磁调节节器的改改造。一、技术特点点1.遵遵于标标准，高高于标准准全面满足足国标和和行标及及发电公公司的安安全稳定定性评价价要求，性能指指标全面面优于标标准。2.采采用经经典PID+PSS控制方式式对于交流流励磁机机励磁系系统采用用转子电电压硬负负反馈提提高励磁磁系统的的动态响响应速度度，励磁磁系统性性能指标标全面满满足国标标和行标标要求。3.模模型清晰晰、准确确采用高精精度浮点点离散化化算法，计算误误差小，精度

3、高高。PID及PSS频率特性性（包括括幅频和和相频特特性）计计算机仿仿真和动动态信号号分析仪仪实测结结果比较较，在010Hz范围内相相角误差差小于0.1，增益益误差小小于0.5%。4.PSS-2A型电力系系统稳定定器（PSS），完全解决决“反调调”问题题。改进型PSS-2A电力系统统稳定器器模块在在WKKL-2000微机励磁磁调节器器应用，开创了了国内调调节器的的先河。5.测测量精度度高每周波24点交流采采样，快快速傅立立叶变换换，完全全消除零零漂等对对测量精精度的影影响。14位高速A/D变换器，保证了了测量通通道的精精度和快快速性。6.强强大的网网络功能能具有强大大的通讯讯功能，双通道道及调

4、节节器及功功率柜之之间通过过可靠的的现场总总线CAN-BUS进行连接接，实现现数据共共享和协协调控制制。每个个控制通通道都提提供两个个独立、并进行行隔离的RS232和485接口。非非常方便便的实现现调节器器与上位位管理机机的通讯讯以及与与电厂DCS系统的连连接。7.方便便、友好好的人机机界面大屏幕液液晶显示示器，树树型菜单单结构，方便直直观，支支持在线线参数整整定，测测量显示示，试验验控制等等操作，能显示示试验波波形和故故障波形形，以及及故障类类型和事事件SOE。8.方便实用用的上位位机管理理软件ESM-V1.0为WKKL-2000微机励磁磁调节器器专门配配套使用用的上位位机管理理软件，支持励

5、励磁系统统实时数数据的的的显示，参数整整定，故故障记录录，故障障波形显显示，定定值报告告，试验验报告的的自动生生成系统统及打印印输出。9.高高度集成成化硬件件设计WKKL-2000采用超大大规模逻逻辑器件件CPLD，该器件通通过灵活活编程能能实现传传统的数数十个芯芯片组合合才能完完成的功功能，一一个芯片片即完成成了CPU的所有外外围电路路。大大大提高了了系统的的可靠性性。10.国国际先先进的体体系结构构设计，控制器器+可控硅=励磁调节节器WKKL-2000采用标准准的6U机箱，背背插结构构，使得得信号流流流向一一致，减减少了信信号交叉叉的影响响，提高高了系统统的抗干干扰能力力，机箱箱采用全全封

6、闭结结构，机机箱内集集成了除除可控硅硅外励磁磁调节器器全部元元件，结结构简洁洁、紧凑凑。主要要板件全全部采用用多层板板，表面面贴装工工艺。11.超超强抗抗干扰能能力，100%消除软故故障通过精心心的电路路设计，合理的的处理接接地、滤滤波、屏屏蔽等方方面的细细节，使使得装置置的抗干干扰能力力达到严严酷等级级级以以上的标标准。12.运运行方方式灵活活多样WKKL-2000可以工作作在双柜柜均流工工作方式式，也可可以工作作在主备备用工作作方式。用户可可根据具具体情况况选择。二、主要要功能1.调节及控控制功能能1.1自动运行行方式即即发电机机恒机端端电压PID调节1.2手动运行行方式即即发电机机恒励磁

7、磁电流PID调节1.3自动手动动之间相相互跟踪踪，实现现各种方方式下无无扰动切切换1.4通通道之间间相互跟跟踪，实实现通道道之间无无扰动切切换1.5发发电机恒恒定触发发角运行行1.6无功调差差调节，可任意意设置正正、负调调差方向向，调差差系数0-15%任意调节节，级差差1%1.7完完成发发电机在在空载、负载等等工况下下的机组组稳定运运行及无无功的平平滑调节节1.8参数的在在线修改改及记录录，保证证掉电数数据不遗遗失1.9可通过串串行口或或以太网网将WKKL-2000发电机励励磁系统统接入电电厂DCS系统，将将调节过过程中的的数据实实时传送送到上位位机，并并接受上上位机的的控制命命令1.10、电

8、力系系统稳定定器（PSS）附加控制制为了抑制制系统的的低频振振荡，本本调节器器具有电电力系统统稳定器器功能，采用改改进型的的PSS-2A电力系统统稳定器器的模型型，完全全解决了了单一采采用电功功率信号号的PSS-1A模型带来来的反调调问题。目前这这一技术术已经在在三峡水水力发电电厂成功功投入运运行，取取得了明明显的效效果，深深得三峡峡电厂和和国调公公司的好好评。PSS具有下列列辅助功功能：a)自动投切切；b)手动投切切；c)输出限幅幅，限幅幅值为发发电机电电压标么么值的5%10%；d)故障时自自动退出出运行。e)自动电压压调节器器有PSS输出信号号的模拟拟量测量量口以及及PSS相加点模模拟量信

9、信号输入入口，方方便测量量整定PSS特性。限制和保保护功能能2.1PT断线保保护通过两组组PT间间进行比比较，或或同一PT不同同相之间间的电压压比较判判断PT断线，励磁PT断线线切手动动，仪表表PT断断线发信信号。2.2V/Hz保保护（压压/频保保护）VHz是为了了防止发发电机及及其出口口变压器器出现磁磁饱和。限制和和保护的的原则是是：(a) 当VHz设设定值时时，闭锁锁增磁,发过V/Hz信号号，限制制增磁。(b)当当VHz(设设定值时时+0.05)，面板板 VHz故故障指示示灯亮，过V/Hz继继电器动动作，励励磁调节节器转为为手动方方式运行行。切手手动1S后，如如果V/Hz仍仍然动作作，则本

10、本通道退退出运行行。(c)当当频率大大于45Hz，小于47.5Hz，等比例例减小自自动运行行给定值值。(d) 当频频率低于于45Hz时，立即退退出运行行。2.3过过励励限制与与保护过励限制制是为了了防止发发电机转转子励磁磁绕组长长期过负负载而采采取的限限制励磁磁措施，从转子子励磁绕绕组发热热考虑，当强励励时，其其容许的的强励时时间t是是随发电电机励磁磁电流Ifd2的大小成成反比关关系。过励限制制和保护护按照下下列原则则：(a)转转子电电流I fdI fd_max时时，延时时1.5秒直接接封锁脉脉冲退出出运行行.Ifd_max为菜菜单整定定的瞬时时过励值值；(b)If d1.1Ifdn、If d

11、1.0Ifdn时计计算反时时限等效效时间：Heat=(Ifd2- Ifdn2)*t;Heat_n= (If d_2set- Ifdn2)*t_set ;其其中：If d_set:设定定的强励励倍数; t_set：强励励时间；H0：显示在在液晶上上，便于于监视。(c)H050%，发信信号，限限制增磁磁H080%，切手手动运行行，并且且手动运运行给定定值设为为 90%Ifd nH010%，复归过过励信号号2.4欠欠励励限制及及保护油开关合合闸并且且发电机机进相运运行，开开始进入入欠励限限制和保保护子程程序。如如果果 bPc QD1（第I条条线），欠励限限制，发发欠励信信号同时时闭锁减减磁，自自动增

12、磁磁，直到到脱离欠欠励限制制区为止止，如果果由于某某种故障障造成发发电机无无法脱离离进相区区，则在在给定值值达到增增磁上限限增磁速速度同手手动按钮钮增磁速速度。如如果b PcQD2（第II条线线），切切手动。2.5触触发发脉冲丢丢失的检检测6个触发发脉冲在在被CPU重新新回读，进行综综合判断断，确定定失脉冲冲的相，并显示示在液晶晶显示器器上。失失一个脉脉冲系统统发报警警信号，失两个个以上的的脉冲自自动进行行通道切切换。2.6通通讯故障障检测2.7可可控硅故故障检测测2.8电电源源检测，监视CPU电电源和24V操操作电源源是否正正常2.9所所有有的限制制及保护护定值以以及每一一种保护护的投退退均

13、可在在现场进进行整定定3.其它辅助助功能3.1故障录波波功能WKKL-2000发电机励励磁调节节器记录录故障前前10秒故障后后10秒的测量量数据，记录的的量包括括，发电电机电压压UG1，UG2，自动给定定值UGREF，手动给定定值IFREF，触发角ARF，有功功率率P，无功功率率Q，转子电压压Uf d，转子电流流If d，发电机频频率F0，本柜输出出电流ILA，它柜输出出电流ILB。基本含盖盖了所有有模拟量量，故障障波形能能够在控控制器自自带的液液晶显示示器进行行显示，也可以以通过串串口上传传到笔记记本电脑脑，在EMSV1.0上进行显显示，处处理并打打印。故故障录波波的启动动方式分分为突变变量

14、启动动和故障障启动两两种方式式。3.2试验录波波功能WKKL-2000发电机励励磁调节节器能够够通过手手动启动动的方式式记录试试验时的的波形，如10%阶跃响应应，灭磁磁，甩负负荷等波波形，记记录时间间为试验验启动前前1秒，实验验启动后后19秒的时间间，记录录的量同同故障录录波。显显示方式式同故障障录波。3.3故障记录录能够按先先进先出出的原则则记录20次故障发发生时模模拟量采采样值，及故障障时间（精确到到毫秒），及故故障类型型，所有有信息均均可在液液晶显示示或上位位机上进进行显示示。3.4事件记录录能够按先先进先出出的原则则记录20次事件发发生的类类型和动动作时间间（精确确到毫秒秒）例如如灭磁

15、开开关的分分合，通通道的投投入/退出，运运行方式式的转换换等。3.5强强大大的通讯讯功能WKKL-2000采用标准准的MODBUS协议，可可以通过过灵活的的通讯方方式，RS232，RS485，CAN，以态网进进行通道道之间的的通讯以以及励磁磁调节器器与DCS系统或电电厂其它它监控系系统的接接口。3.6软软件电位位器功能能所有模拟拟量的处处理回路路均取消消电位器器，改为为能够在在菜单上上整定的的软件电电位器，调试工工作由此此变的更更加轻松松灵活。3.7强大试验验功能通过控制制器上的的键盘操操作，方方便的进进行调节节器的各各项试验验，如开开关量传传动试验验、过励励限制、欠励限限制、阶阶跃响应应试验

16、、PSS的有补偿偿试验，PSS无补偿试试验，交交流励磁磁机时间间常数试试验等，并能进进行自动动录波。3.8完善的励励磁系统统管理软软件ESMV1.0，通过此软软件完成成励磁系系统实时时数据显显示，故故障记录录，波形形分析，试验向向导，报报告生成成，数据据远传，远程诊诊断等功功能。三、技术术指标1.CPU类型：32位高高速DSP芯片2.可控硅控控制角分辨率：0.0048度/码3.A/D转换量分分辨率：2-14，16路路。4.控制计算算调节速速度：3.3毫毫秒5.调压范围围：5%130%6.调压精度度：0.5%7.移相范围围：10150度度。上下下限值可可设置8.调差：软软件无功功调差、正负大大小

17、任选选级差为为1%。9.工作方式式：双柜柜均流（三机系系统），主备用用（自励励方式）10.励磁系统统装设电电力系统统稳定器器（PSS），其有有效频率率范围为为0.1-2.5Hz。11.励磁系统统的年强强行退出出率不大大于0.0512.开关量输输入输出出:20路光电隔隔离输入入；20路开关量量输出，其中4路光电电隔离输输出，16路继继电器输输出。13.触触发脉脉冲：可供三相相全控整整流桥用用的六相相双脉冲冲，脉冲冲宽度100u S,可同时触触发5组组以上并并联运行行的三相相全控桥桥。14.D/A输出：2路隔离离的D/A转换器，每一路路D/A输出均可可以在菜菜单具体体选择要要输出的的变量。15.频

18、频率特特性：频率每变变化1%，发电电机端电电压变化化不大于于额定值值的0.25%。16.整整定值值调节速速度：可编程，满足不不大于1%每秒秒，不少少于0.3%每每秒。17.在在空载载额定电电压情况况下，当当发电机机给定阶阶跃为10%时，发发电机电电压超调调量小于于阶跃量量的30%，振振荡次数数小于2次，调调节时间间小于5秒。18.当当发电电机零起起升压时时，机端端电压超超调量不不超过额额定电压压的10%，振振荡次数数小于2次，调调节时间间小于5秒四、满足足的技术术要求1.励磁系统统的基本本技术条条件符合合GB/T7409.31997大、中中型同步步发电机机励磁系系统技术术要求、DL/T843-

19、2003大型型汽轮发发电机交交流励磁磁机励磁磁系统技技术条件件等标标准的要要求。2.励磁系统统满足发发电机在在各种运运行工况况（包括括发电、并网、零起升升压以及及向110kV空载线路路充电、进相）下稳定定、安全全运行的的要求。3.励磁系统统保证当当发电机机励磁电电流和电电压为发发电机额额定负载载下励磁磁电流和和电压的的1.1倍时，能能长期连连续运行行。4.励磁系统统的电压压响应时时间在电电压上升升(强行励磁磁)时不大于于0.08秒，在电电压下降降(快速减磁磁，由最最大励磁磁电压减减小到零零)时不大于于0.15秒。5.在发电机机空载运运行情况况下，频频率值每每变化1%，自动励励磁调节节系统保保证发电电机机端端电压变变化值不不大于额额定值的的0.25%。6.当励磁电电流在小小于1.1倍额定励励磁电流流下长期期运行时时，励磁磁绕组两两端电压压的最大大值不超超过在交交接验收收时该绕绕组对地地耐压试试验电压压的30%，在任何何情况下下不得超超过70%。7.励磁系统统装设直直流侧反反时