AP1000核电励磁技术特点2

3BHS340160E04A©ABBGroupFebruary5,2023|Slide1UNITROL6000励磁控制系统

技术特点

李国良,哈尔滨电机厂有限公司/中国核电协会2016年励磁工作会议，福建福清，2016年8月

©ABBGroupFebruary5,2023|Slide2ACPEC800控制平台AC800PEC控制系统以超高速处理为特色（采用64位浮点运算，主频600HZRISC的POWERPCCPU）：超高速模拟与数字处理I/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。AC800PEC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。©ABBGroupFebruary5,2023|Slide3UNITROL®6000AVRSESUNITROL®6000小型&中型UNITROL®6000小型，中型，大型，超大型

Productmatrix产品矩阵

UNITROL®6000介绍

替代UNITROLF,UNITROL6080替代UNITROL5000,UNITROL6800UNITROL®6000核电©ABBGroupFebruary5,2023|Slide4可配置:仅通过ECT调试可编程:通过ControlBuilder调试Productmatrix产品矩阵

UNITROL®6000介绍

©ABBGroupFebruary5,2023|Slide5UNITROL6080Channel#1CCM6080Channel#2CIO#1CIO#1DischargeFieldFlashingMeasurementSignalsOpticalDataLinkThyristorGateControlSM/SG1)1)tobeusedalternativelyorboth1)PIN6080CCM6080PIN6080ControlChannel#1SGDischargeSMFieldFlashingIODeviceIODeviceIODeviceControl2ConverterControlConverter#1MeasurementSignalsOpticalDataLinkThyristorGateControlOptionalUNITROL6800大型静态励磁系统小型静态励磁系统&AVRBackupControl&ProtectionBasicI/ODirecthardwiredCCM6080PIN6080BFCRCh#2UNITROL6000系统拓扑——带独立后备手动©ABBGroupFebruary5,2023|Slide6UNITROL6000静态励磁系统

（SES-StaticExcitationSystem）系统拓扑©ABBGroupFebruary5,2023|Slide7UNITROL6000静态励磁系统

（SES-StaticExcitationSystem）系统拓扑Controlchannel1BackupchannelControlchannel2Converterinterface1ConverterinterfacenConverterinterface2UNITROL6000静态励磁系统

控制器之间的光纤通讯UNITROL6000静态励磁系统

控制器之间的光纤通讯UNITROL6000静态励磁系统

控制器之间的光纤通讯UNITROL6000静态励磁系统

控制器之间的光纤通讯UNITROL6000静态励磁系统

控制器之间的光纤通讯UNITROL6000静态励磁系统

控制器之间的光纤通讯UNITROL6000励磁调节系统

层次化的输入输出接口UNITROL6000励磁调节系统

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BFCRCCM），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，UNITROL6000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UNITROL6000励磁调节系统

安全可靠的控制电源系统ICU#1PS#1ShuntACBatt#1UNITROLdeviceAPDPS#2APDICU#2ShuntACBatt#2UNITROL6000励磁调节系统

抽出式整流桥设计UNITROL6000励磁调节系统

层次化通讯手段UNITROL6000励磁调节系统

AC800PEC软件性能分层UNITROL6000励磁调节系统

AC800PEC软件性能分层IndustrialIT的集成：该层面基于IEC61131-3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ABBIndustrialIT兼容工具ControlBuilder可开发符合IEC61131-3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ControlIT环境中，为高速AC800PEC核心功能与标准ControlIT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(FieldProgrammableLogicArray)中实施，利用VHDL（VeryHighSpeedIntegratedCircuitHardwareDescriptionLanguage）编程。该层软件程序刷新周期快达25纳秒。1AVRFCRUGIGIFAVR = AutomaticVoltageRegulatorFCR = FieldCurrentRegulatorBFCR = BackupFieldCurrentRegulator2nAVRFCRUGIGIFIFBFCRUNITROL6000励磁调节系统

完善的控制通道冗余及切换机理

1IFBFCRAVRFCRUGIGIF2nAVRFCRUGIGIFIFBFCRAVRAVRFCRBFCRTRIP!!!!UNITROL6000励磁调节系统

完善的控制通道冗余及切换机理

1AVRFCRUGIGIF2nAVRFCRUGIGIFIFBFCRAVRAVRFCRBFCRTRIP!!!!FCRUNITROL6000励磁调节系统

完善的控制通道冗余及切换机理

UNITROL6000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ACBreaker*FieldsuppressionAVR1AVR2ConverterControlCONVERTER1CONVERTER2CONVERTER3DCBreaker*CONVERTERN©ABBGroupFebruary5,2023|Slide25STANDBYOPERATINGActualvaluesTripsignalsStatusofsystemFollow-upRegulationMonitoringProtectionLogicControlRegulationMonitoringProtectionLogicControlVoltageReg.(AUTO)FieldCurrentReg.(MAN)PowerSystemStabilizerLimiterfunctionsOverridingContr.(P.F.,VAR)Act.voltageval.(ptfailure)Act.fieldcurrentval.CPURotortemperatureFieldovercurrentV/HzRotatingDiodesAct.voltageval.Act.fieldcurrentval.CPUFieldovercurrentV/HzRotatingdiodesUNITROL6000励磁调节系统

完善而全面的软件功能

©ABBGroupFebruary5,2023|Slide261p.u.=nominalGeneratorOver-excited(inductive)Under-excited(capacitive)MotorStabilityLimitP/QLimiterMinimumFieldCurrentLimiter+P+Q-Q-PIfn11-1-1IGnRotorCurrentLimiterStatorCurrentLimiterDrivingLimitTheexcitationsystemkeepsthegeneratorwithinthermalandstabilitylimitsRotorovercurrentinversetimeLossofexcitationprotectionLimiter:Protection:UNITROL6000励磁调节系统

完善而全面的软件功能

©ABBGroupFebruary5,2023|Slide27UNITROL6000励磁调节系统

完善而全面的软件功能——过励限制与保护

TemperatureAlarmSWsupervisionperchannelHWsupervisionperchannelSupplymonitoring

ThyristormonitoringAirflowmonitoringRotorthermaloverloadstage1Rotorovertemperaturestage1Rotorearthfaultstage1Lossofp.t.AVRFCRAVRFCRUNITROL6000励磁调节系统

完善而全面的软件功能——监视

OverfluxV/HzOvertemperatureOverload

SWsupervisionHWsupervisionInternalsupply

InternalshortcircuitConverteroverloadRotorshortcircuitRotorthermaloverloadstage2RotorOvertemperaturestage2RotorovervoltageRotorearthfaultstage2AVRFCRAVRFCRUNITROL6000励磁调节系统

完善而全面的软件功能——保护

©ABBGroupFebruary5,2023|Slide30EarthfaultprotectionABBUNS3020Rotorearthfaultstage1(Alarm)Rotorearthfaultstage2(Trip)EarthfaultmonitoringbenderIRDH275Rotorearthfaultstage1(Alarm)Rotorearthfaultstage2(Trip)Onlineinsulationmeasurement(displayonECT)UNITROL6000励磁调节系统

完善而全面的软件功能——转子接地保护

UNITROL6000励磁调节系统

可配置的监视与保护出口无论是AC800PEC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置UNITROL6000励磁调节系统

标准化系统配置及仿真工具©ABBGroupFebruary5,2023|Slide33SynchronousMachineTransientSimulation(SMTS)Theprogramallowstheusertocarryoutsimulationsinvolvingasynchronousmachine.SMTSincludesmodelofaturbineandanetwork.SynchronousMachineTransientSimulationRealTime(SMTS-RT6000)Thetoolenablesrealtimesimulation(forstudies,trainingandotherpurposes)andclosed-looptestsoftheexci