UNITROL6000-励磁系统培训

同期装置STATICSTARTER同步发电机汽轮机GOVERNOR励磁变压器2GENERATORBREAKER112PROTECTIONCONTROLSYSTEMSAC&DCAUXILIARYSYSTEMS升压变压器HV-断路器高压系统中控室PT’s&CT’sAUX.TRANSF.中性点柜LV断路器励磁系统发电厂励磁设备对发电机的动态性能及可用性起着重要作用！励磁设备决定着发电机电压及无功功率的质量，即发电厂输出的电能质量第一页，共120页。功能说明硬件介绍与UN5000系统的对比第二页，共120页。UN6800功能说明第三页，共120页。AVR调节器励磁变压器整流桥灭磁直流断路器起励交流断路器*交流或直流断路器励磁系统主要部件第四页，共120页。AVRExcitationTransformerConverterACCBPTCTControllerFieldDischarge在并网状态下确保稳定运行精确控制发电机端电压与发电厂控制系统通讯提供具有短时过载能力的变化直流电流以合适的精度控制机端电压提高故障后的暂态稳定让发电机在允许的范围内持续运行励磁系统的任务第五页，共120页。测量保护监控自动+手动逻辑控制交流断路器*灭磁AVR1AVR2整流桥控制整流桥1整流桥2整流桥3直流断路器*整流桥N励磁系统框图第六页，共120页。跟踪控制

所有控制器的参考值一直处于调整状态，保证了通道之间的无扰动切换。自动通道给定值手动通道给定值无功控制给定值(可选性)功率因数控制给定值(可选项)控制方式第七页，共120页。1AVRFCRUGIGIFAVR=自动通道FCR=手动通道2nAVRFCRUGIGIF(Redundancy:3x50%,4x33%,5x25%,etc)双通道：A6S型带n-1整流桥整流桥配置第八页，共120页。备用运行

实际值

跳闸信号

系统状态

跟踪

电压调节(自动)

电流调节(手动)PSS

限制器

叠加控制(P.F.,VAR)实际电压值(PT断线)

实际电流值CPU

转子温度

磁场过电流V/Hz

旋转二极管

实际电压值.

实际电流值CPU

磁场过电流V/Hz

旋转二极管双通道的冗余概念调节控制监视保护逻辑控制调节控制监视保护逻辑控制通道冗余说明第九页，共120页。1AVRFCRUGIGIF2nAVRFCRUGIGIFAVRAVRFCRFCR通道切换顺序第十页，共120页。控制通道1整流桥接口1整流桥接口n

整流桥接口2

控制器与整流桥接口板之间采用光纤通讯控制通道2柜内通讯第十一页，共120页。控制器和整流桥之间采用冗余通讯采用10Mbit光纤电缆连接100%防电磁干扰(EMI)采用电气隔离，在线维护时能够对设备和人身提供最大的防护

高可靠性冗余通讯第十二页，共120页。全面的整流桥监控：

进/出风温度监视风压监视可控硅温度监视每个可控硅电流监视熔断器监视实际值和报警在柜门显示

可控硅整流桥第十三页，共120页。燃机项目整流桥采用n-2冗余(n-2)冗余四个整流桥并联运行

当一个桥故障时，闭锁故障桥，满足发电机所有工况包括强励

当两个整流桥故障时，满足发电机额定工况运行，闭锁强励功能！！整流桥冗余第十四页，共120页。

一个可控硅损坏

仍能满足发电机所有工况，包括强励

两个可控硅损坏（但不在同一支臂)

仍能满足发电机所有工况，包括强励

两个可控硅(在同一支臂)

跳闸!!!!!或者n-2冗余TR+S+T+SR+S+T+RR+S+T++-整流桥冗余故障第十五页，共120页。1.脉冲监测器分析脉冲是否阻断

2.可控硅导通监测分析可控硅是否损坏

•一个可控硅损坏，不影响满负荷运行和强励

•非并联支路上二个可控硅损坏，也不影响满负荷运行和强励

3.快熔监测

可控硅的检查和保护第十六页，共120页。在故障情况下直流断路器能够断开磁场回路快速吸收磁场能量防止磁场回路过电压无需或仅需很小的电流起励磁场回路第十七页，共120页。tUf,If[p.u.]-Uf采用非线性电阻以达到快速灭磁的目的TripUf(operation)If(discharge)Uf(discharge)If(operation)FieldQ02灭磁第十八页，共120页。正常停机：逆变灭磁事故停机：灭磁开关＋非线性电阻灭磁机组功率（MW）350-400型号：HPB45M-82S生产厂家赛雪龙额定电压2000V额定电流4500A开断弧压2800V最大短路电流开断能力75KA控制电压DC220/110V灭磁方式第十九页，共120页。为发电机转子灭磁确定灭磁时间采用非线性电阻缩短灭磁时间灭磁电阻第二十页，共120页。AVR发电机辅助电源~+二极管桥整流桥UsynU>起励断路器tOvershootUgFieldflashingoffcommandThyristorbridgestartstoconduct(Pulsesrelease)Softstartisactive顺序:

命令磁场开关闭合

命令励磁投

起励开关闭合转子电压上升

发出可控硅触发脉冲

起励开关断开

软启动功能使发电机电压

平滑达到额定值

起励第二十一页，共120页。ICU=输入耦合单元 PS=24V电源模块APD=电源分配单元ICU#1PS#1交流电源直流电源#1UNITROL器件APDPS#2APDICU#2交流电源直流电源#2电源分配第二十二页，共120页。PSS是UNITROL励磁系统的一个附加功能

它对发电机与电网之间有功振荡能起到抑制的作用在一些国家（例如美国）它是强制性的要求要求使用范围：-所有汽轮发电机组（核电、蒸汽、燃气）

-远离负荷中心，需长距离输电的电厂PSS第二十三页，共120页。PSS模型第二十四页，共120页。+_+_SSSSAVR整定值-V/Hzlimiter-Softstart-IQCompensation-IPCompensation欠励限制器-Q=F(P,U,UG)-Statorcurrentlead-Min.fieldcurrent过励限制器-Maxfieldcurrent-Statorcurrentlag电力系统稳定器PSS手动整定值测量和模数变换最大最小值优先PIDPI到脉冲发生器UG,IG,IfUG,IGUGUG,IG,IfUG,IGIfAVR功能第二十五页，共120页。闭环控制

(AVR,限制器,监控)

自动电压调节，PID参数调整

软启动

无功有功补偿

独立调整限制器

-过励

(励磁电流、定子电流)

-低励

(-Q=f(P)*U2,励磁电流、定子电流)

-伏赫比

叠加控制

-功率因数

-无功

-自动卸载无功

电力系统稳定器

励磁电流调节（手动控制）

手、自动跟踪切换自动电压调节手动励磁电流调节软件功能第二十六页，共120页。1p.u.=额定发电机过励(电感性)低励(电容性)电动机StabilityLimitP/Q限制器最小磁场电流限制器+P+Q-Q-PIfn11-1-1

IGn转子电流限制器定子电流限制器DrivingLimit励磁使发电机保持运行稳定的极限转子过流失磁保护限制器:保护:功率图第二十七页，共120页。叠加控制(对自动电压控制通道的叠加）给定值可通过以下方式设定：通过现地控制屏（ECT)通过远方增、减命令通过远方毫安信号通过远方串行通讯连接叠加控制第二十八页，共120页。低值门PIDSPSS高值门SUGAVR给定值参数设定2 发电机电流过励发电机电流低励P(Q)UEL参数设定3 励磁电流最大限制过励励磁电流最小限制低励低励限制器[UEL]过励限制器[OEL]参数设定1AVR参数设定1,2,3低励和过励限制第二十九页，共120页。tUGIf起励给定值逐渐上升正常运行软起励第三十页，共120页。Rf=f(Uf,Uf,Lrotor,Ubrush)UfIf

=0oC

0-235oC

Rotoractual转子电阻Rf转子温度测量第三十一页，共120页。可控硅导通监视直流侧短路PT断线过电流V/HZ限制失磁转子温度转子接地保护保护和监测第三十二页，共120页。

过温报警

软件监控每个通道

硬件监控每个通道

电源监控

可控硅监控

风压监控转子热过载1段

转子过温1段

转子接地故障1段

PT断线AVRFCRAVRFCR实时监测第三十三页，共120页。

超通量V/Hz

过温

过负荷

软件监控

硬件监控

内部电源

内部短路

整流桥过负荷导通监视

转子短路

转子热过载2段

转子过温2段

转子过电压转子接地故障2段AVRFCRAVRFCR保护功能第三十四页，共120页。I>++TRIP1TRIP2M+tALARM&TRIPLOGICSGDCBreaker(-Q02)FieldWindingCurrentMeasuringFieldSuppressionResistor-V1-V3-V2OFF1OFF2BOD-K1-K2-K3CROWBAR(UNS4023)TRIGGERINGUNIT(UNS0017)跳闸回路冗余

反并联可控硅

冗余可控硅

过电压检测(BOD)

跳闸监视crowbar第三十五页，共120页。+-轴承油膜滑环C转子励磁绕组C转子接地C转子接地碳刷接地+-C转子接地轴电流滤波C转子励磁绕组轴滤波第三十六页，共120页。转子接地故障1段(报警)转子接地故障2段(跳闸)转子接地保护第三十七页，共120页。励磁系统控制终端：ECTECT必须安装USB硬件解密狗才能运行，请注意保管！！ECT必须按要求设置IP地址，否则无法工作分级别密码登录，有权限限制当OPC软件显示与两个通道连接正常后，ECT才能正常工作。即黄色笑脸出现。人机界面第三十八页，共120页。ECT的主要任务

功率圆操作励磁系统主操作界面录波报警清单报警处理及故障处理

参数设置励磁系统调试

人机界面第三十九页，共120页。ECT用户界面-主操作界面Operations

人机界面第四十页，共120页。TheOperationscreenDisplayandcontrolbuttonsforOperators:UserGroupPasswordrequieredViewernoOperatorYesDiagnosticyesMaintenanceyesCommissioningyes状态栏命令按钮释放按钮给定值调节现地/远方Functionselectbuttons登录人机界面第四十一页，共120页。怎样操作励磁系统以2级或以上的密码登录

按解锁按钮来操作励磁系统反馈显示人机界面第四十二页，共120页。励磁系统状态栏

AUX：Auxiliaryreadyornot指外部电源及磁场开关是否已合闸EXC：励磁系统是否已投入NET：是否已并网Mode：励磁系统的控制模式CTRL：励磁系统的叠加控制的状态（灭磁、无功控制、功率因数控制）Limiter：限制器指示Fault：主通道故障Alarm：主通道报警StbyAlarm：备用通道报警人机界面第四十三页，共120页。ECT屏控制按钮出现“红手”表明权限不够出现“绿手”可以按密码权限进行相关操作：命令、给定值参数等设置出现“灰手”表明系统未登陆、由更高权限等级控制或者未能连接控制器人机界面第四十四页，共120页。功能选择按钮给定值显示及命令按钮人机界面第四十五页，共120页。励磁系统控制的命令按钮

人机界面第四十六页，共120页。显示励磁系统的值预设从参数表中选择其他参数进行设置Touch人机界面第四十七页，共120页。ECT用户界面-功率圆图Powerchart人机界面第四十八页，共120页。©ABBGroup09January2025|Slide49发电机负荷曲线所有限制器根据实际值显示指针表示发电机的实际运行点及发电机电流向量图一个小时的运行点记录ECT用户界面-功率圆图Powerchart人机界面第四十九页，共120页。显示%值清除历史线路显示栅格人机界面第五十页，共120页。©ABBGroup09January2025|Slide51ECT:系统接线图-Diagram人机界面第五十一页，共120页。简单快速的系统总揽断路器位置显示实际测量值例如:每个整流桥的电流AC输入电压DC输出电压ECT:系统接线图-Diagram人机界面第五十二页，共120页。ECT用户界面-录波界面SlowTrending人机界面第五十三页，共120页。要求权限等级为2级以上12小时的连续记录可预设每组12路记录信号，共可设置6组采样频率：100mS保存于ECT硬盘内时标来自于ECTECT用户界面-录波界面SlowTrending人机界面第五十四页，共120页。©ABBGroup09January2025|Slide55ECT:暂态录波-FastTrending人机界面第五十五页，共120页。要求权限等级为2级以上最多2000个采样点数据记录在PEC控制器内,在ECT上显示可预设8路记录信号，共可设置6组采样频率：1mS时标来自于PECECT:暂态录波-FastTrending人机界面第五十六页，共120页。ECT用户界面-事故、报警清单人机界面第五十七页，共120页。©ABBGroup09January2025|Slide58ECT用户界面-事故、报警清单显示每个通道实际的故障和报警(动态清单)事件清单具有故障清除指示的事件说明保存和下载事件清单人机界面第五十八页，共120页。ECT用户界面：参数-Parameters需要的权限为4级以上查找或修改参数输出和保存参数下载参数至控制器仅由调试工程师或经过ABB培训认证人员使用人机界面第五十九页，共120页。软件结构基于IEC61131标准的应用软件基于MATLAB/Simulink软件的一般性功能块-固件基于VHDL语言-快速测量、计算软件介绍第六十页，共120页。软件在硬件中的位置软件介绍第六十一页，共120页。PEC800的软件功能AVR-自动电压调节器FCR-手动电流调节器监控功能保护功能限制器功能跟踪PSS无功控制功率因数控制磁场开关控制软件介绍第六十二页，共120页。CCM的软件功能频率测量CT、PT监控信号调整V/A测量发电机短路保护软件介绍第六十三页，共120页。CCI的软件功能门极控制监控功能（连接、整流桥、快熔等）均流功能测量功能（同步电压、可控硅电流、整流桥直流电流、励磁电压等）CCP接口软件介绍第六十四页，共120页。高低优先权励磁系统优先权软件介绍第六十五页，共120页。励磁系统运行：通电顺序系统启动顺序动作显示控制1磁场开关合闸ECT指示磁场开关合闸2励磁投入ECT指示在5~20秒内建压发电机空载运行3励磁系统低负荷运行，使用增、减磁命令调节机端电压ECT指示发电机电压调整到设定点4当机端电压达到同期要求时，发电机并网ECT指示发电机低负荷运行发电机带负荷运行5使用增减磁命令调节无功功率ECT指示发电机达到设定运行点发电机停机6励磁系统卸无功，发电机解列ECT指示励磁系统切换到空载状态7励磁退出，分断灭磁开关ECT指示第六十六页，共120页。励磁启动盘运行（SFC运行时）励磁启动盘第六十七页，共120页。励磁启动盘功能：

励磁启动盘是燃汽轮机组在SFC起动运行和正常发电运行时，为励磁系统提供不同励磁电源的装置。1.当SFC起动时，发电机出口没有电压，励磁系统需要采用他励方式。由启动盘内的启动变压器为励磁系统供电。2.当SFC起动完成退出运行后，励磁系统需要转为自并励方式。励磁系统按正常方式运行。励磁启动盘第六十八页，共120页。UN6800硬件介绍第六十九页，共120页。同步发电机的转子就是一个电磁铁转子旋转的结果就是在定子绕组产生感应电压。磁通量是由励磁系统提供给转子绕组的电流产生的。当转子运动时，定子绕组中的磁通量就会发生变化。UN6800硬件说明第七十页，共120页。励磁系统电源电压调节电流控制转子电流产生电压UN6800硬件说明第七十一页，共120页。扰动IfUg控制对象同步电机网络励磁系统UN6800硬件说明第七十二页，共120页。励磁变压器1.环氧树脂浇注、干式、户内型，空气自然冷却；2.高、低压绕组间设置金属屏蔽层；3.设置温度检测系统，就地显示变压器绕组线圈运行温度，并提供报警信号；4.考虑六脉冲可控硅桥引起的谐波，防止励磁变发热；5.8%的阻抗，抑制短路故障电流；6.满足强励工况下励磁功率需求。UN6800硬件说明第七十三页，共120页。

UNITROL6000控制硬件总揽UN6800硬件说明第七十四页，共120页。

主控制器PEC800PCD113特点从CCM输入发电机参数UG，IG从CCI输入励磁参数Uf，If执行固件程序与上级控制系统通询输出控制信号（UC）至CCIUN6800硬件说明第七十五页，共120页。

功能强大的ABB控制器600MHzCPU(IBM/Motorola)64bitIEEE浮点运算AC800PEC(powerelectronicscontroller)基于MATLAB开发的软件-25°…70°环境温度主控制器PEC800PCD113UN6800硬件说明第七十六页，共120页。

主控制器PEC800PCD113UN6800硬件说明第七十七页，共120页。

主控制器PEC800PCD113：显示及设置UN6800硬件说明第七十八页，共120页。

CCM-通讯控制测量板-PCD230UN6800硬件说明第七十九页，共120页。

CCM-通讯控制测量板-PCD230特点采集输入发电机和母线参数UG，UB，IG，IB计算有功、无功和频率执行固与主控制器PPD113通过光纤通讯提供4个以太网接口提供DI、DO、AO接口UN6800硬件说明第八十页，共120页。

CCM-通讯控制测量板-PCD230UN6800硬件说明第八十一页，共120页。

CIO-信号输入输出板-PCD235特点18路DO口12路DI口3路AO口3路AI口LED显示UN6800硬件说明第八十二页，共120页。

CIO-信号输入输出板-PCD235UN6800硬件说明第八十三页，共120页。

CIO-信号输入输出板-PCD235UN6800硬件说明第八十四页，共120页。

CCI-整流桥控制接口板-PCD231特点测量Usyn，Uf，If与GDI板接口用于整流桥控制的DI/O口整流桥温度输入光纤接口、以太网接口均流功能LED显示UN6800硬件说明第八十五页，共120页。

CCI-整流桥控制接口板-PCD231UN6800硬件说明第八十六页，共120页。

CCI-整流桥控制接口板-PCD231UN6800硬件说明第八十七页，共120页。

CSI-整流桥信号接口板UAD209特点三相电流测量If三相系统电压测量Usyn励磁电压测量Uf与CCI接口UN6800硬件说明第八十八页，共120页。

CSI-整流桥信号接口板UAD209UN6800硬件说明第八十九页，共120页。

GDI-整流桥门极驱动板UNS0881特点6个脉冲变压器与CCI接口UN6800硬件说明第九十页，共120页。

GDI-整流桥门极驱动板UNS0881UN6800硬件说明第九十一页，共120页。ECT-励磁系统控制终端：人机界面特点：1.15”彩色触摸屏2.独立工业PC3.以太网通讯4.用作就地或远方控制终端5.访问级别密码保护6.

多语种，包括中文功能：

1.系统状态显示

2.现地操作

3.主接线画面指示4.参数设置5.事件说明及故障定位6.功率图画面

显示7.故障录波UN6800硬件说明第九十二页，共120页。可控硅3“平板可控硅每支路1只可控硅

每个整流桥6只安装在散热器之间UN6800硬件说明第九十三页，共120页。整流桥快速熔断器UN6800硬件说明第九十四页，共120页。快速熔断器一旦出现可控硅短路分断故障支路冗余配置时，只有故障整流柜闭锁熔断器熔断指示UN6800硬件说明第九十五页，共120页。UNITROL®5000–整流桥冷却系统UN6800硬件说明第九十六页，共120页。AC侧过压保护：

R-C滤波器防止可控硅过电压减小换相尖峰防止可控硅自触发一旦出现雷击吸收其能量电容整流桥电阻熔断器第九十七页，共120页。风机箱整流桥的冷却系统冗余风机配置采用翻板监测空气流量UN6800硬件说明第九十八页，共120页。显示整流桥的实际值I,U,T重置/复位整流桥故障显示CCP-整流桥控制显示屏UN6800硬件说明第九十九页，共120页。励磁回路的过压保护励磁灭磁控制第一百页，共120页。CROWBAR触发板触发各个可控硅采用BOD检测过电压通过电子/软件给出命令UN6800硬件说明第一百零一页，共120页。CROWBAR触发板

两个反并联可控硅（跨接器）的过电压触发；最高触发电压3800V,最高试验电压8kV；两个灭磁触发控制回路；触发控制通过继电器完成；触发能量来自可控硅的阳极-阴极间电压。UN6800硬件说明第一百零二页，共120页。CROWBAR触发板设置Crowbar设置继电器K1和K2的控制电压继电器K3的控制电压触发电压第一百零三页，共120页。CROWBAR触发板设置Crowbar设置继电器K1和K2的控制电压继电器K3的控制电压触发电压UN6800硬件说明第一百零四页，共120页。起励提供初始电流给励磁绕组建立一个小的发电机电压并供可控硅桥工作用可控硅桥开始工作随后起励回路退出限流电阻起励接触器二极管模块UN6800硬件说明第一百零五页，共120页。图样从

65开始电源母线–W200连接点2两芯(/2)系统电缆器件名称器件代号连接的页码本页所示元器件的位置UN6800硬件说明第一百零六页，共120页。图样

65指明下面的功能端子名

器件的标号和连接辅助接点及使用情况PageoftheWholeDeviceUN6800硬件说明第一百零七页，共120页。内部外部信号说明参照页码UN6800硬件说明第一百零八页，共120页。与UN5000励磁系统的对比第一百零九页，共120页。采用了更高速的64位CPU，主频达到600MHz装置内部全部采用光纤通信技术，抗干扰能力更强采用了Simulink编程技术，程序效率更高整流桥采用冗余冷却系统，增大了风机功率更加可靠的冗余电源系统改进了智能均流技术，均流系数达到98%以上按照国际编程语言标准IEC61131-3设计，简单易用，方便查看电力系统稳定器采用PSS2B模型各个调节通道均可以在线维护在产品的备品备件上有足够的储备UN6800系统的优势第一百一十页，共120页。控制器与整流桥接口板之间采用冗余光纤通讯（具有更高的速度和更强的抗干扰能力）控制通道1整流桥接口1整流桥接口n整流桥接口2控制通道2UN6800励磁系统的优势第一百一十一页，共120页。冗余电源系统，同时输入三组交流或直流电源，在输出侧耦合为一路直流电源UN6800励磁系统的优势第一百一十二页，共120页。Unitrol5000Unitrol6800主板（COB）控制器（AC800PEC）测量板（MUB）测量控制接口板（CCM）快速输入输出板（FIO）综合输入输出板（CIO）就地控制盘（LCP）励磁系统控制终端（ECT）