励磁系统控制流程及控制限制策略_L陈遗志_20090813.pdf

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1、励磁系统控制流程及控制限制策略励磁系统控制流程及控制限制策略二OO九年八月二OO九年八月1、励磁调节器控制流程1、励磁调节器控制流程2、调节、控制及限制策略3、限制和保护4、自检自诊断5、容错控制6、录波和记忆功能7、试验波形2、调节、控制及限制策略3、限制和保护4、自检自诊断5、容错控制6、录波和记忆功能7、试验波形软件架构：软件架构：ISR555us采样中断开始系统初始化使能中断主任务共享内存/消息队列/信号量网络通信任务控制计算双机通信处理故障检测ISR3.3ms控制中断ISR20ms中断ISRGPS对时采样同步创建消息队列和初始为empty信号量RS232和485通信处理任务通信报文处

2、理任务开入开出控制ISR网络通信中断创建任务1、励磁调节器控制流程（1）主程序：1、励磁调节器控制流程（1）主程序：?系统初始化系统初始化?开机条件判别及开机前设置开机条件判别及开机前设置?开中断开中断?故障检测设置故障检测设置?终端显示和微机命令接口终端显示和微机命令接口开始空闲？等待？开机？停机？状态检测结束空闲初始化状态检测等待初始化状态检测开机初始化状态检测状态检测是是是是否否否否主程序流程图主程序流程图状态检测框图状态检测框图开始空闲？等待？开机？停机？转为等待结束转为等待是是是是否否否否开机前设置满足开机条件？转为开机仍为等待满足停机条件？转为停机仍为开机延时时间到？转为空闲仍为停

3、机是是是否否否图2 开机条件逻辑开机令95%转速令负载状态开机前设置NYYNYN“开机令”具体框图见图8“负载状态”具体框图见图9“开机令”具体框图见图7“负载状态”具体框图见图3图9 负载状态油开关IF3%IFNUF180%UFN分YNYN合IF10%IFNYNNYUF180%UFNYN图3负载状态（2）控制调节程序（2）控制调节程序?控制计算控制计算?限制流程限制流程?自检自诊断自检自诊断?容错控制容错控制?录波记忆录波记忆图3 控制调节程序流程负载状态堆栈中断入口空载逆变条件(停机)逆变灭磁限制标志电压调节计算及限制判断限制控制程序控制角输出退中断YNNYNY“欠励”具体框图见图4“过励

4、”具体框图见图5“强励”具体框图见图6“电压调节”具体框图见图10“负载状态”具体框图见图9“空载逆变”具体框图见图12图控制调节程序流程“负载状态”具体框图见图3“欠励”具体框图见图9“过励”具体框图见图10“强励”具体框图见图11“电压调节”具体框图见图61、励磁调节器控制流程1、励磁调节器控制流程2、调节、控制及限制策略2、调节、控制及限制策略3、限制和保护4、自检自诊断5、容错控制6、录波和记忆功能7、试验波形3、限制和保护4、自检自诊断5、容错控制6、录波和记忆功能7、试验波形2、调节、控制及限制策略（1）调节规律：PID控制方式+PSS采用完整的PID调节控制规律电力系统稳定（PS

5、S）是内嵌式数字PSS2、调节、控制及限制策略（1）调节规律：PID控制方式+PSS采用完整的PID调节控制规律电力系统稳定（PSS）是内嵌式数字PSS软件功能配置：软件功能配置：fUfILIfUfUfUfIfIfILILIfUfIf+图5-1 PID 励磁控制方式Uc+OEL+UEL+发电机传递函数发电机机端电压UGG(S)11+TAS1+TdSKDSUFURminURmax+UgrefUPSS-+11+TRSKPKI/S发电机励磁调节器自动控制原理简图-Ugact调差（无功电流补偿）UkUsUgset11+T SC1g1+T S1F1+T SSCR11+T SPI电压控制器欠励限制器过励限

6、制器V/F限制器定子电流限制器MVs发电机励磁调节器手自动控制原理简图1SCR1+T SPIFDU-FsetIFsetUk1F1g1+T S1C1+T S电流控制器1+T SUgI励磁电流限制器VsM图5-2 PID 控制方式K_ _UgrefUg1+sT11+sT21+sT31+sT4Ukmaxmin_ _UgrefUgKPKIssKD1+sTD+UI-UI+UD-UDUkmaxmin图5-3 IEEE PSS-1A控制方式1pssrKT s+1wwT sT s+1211TsT s+3411T sT s+ePmaxpssUminpssUpssU图5-4 IEEE PSS-2A控制方式（2）运

7、行控制方式：a)恒机端电压闭环方式：b)恒转子电流闭环方式：c)恒无功闭环方式；d)恒定触发角运行；e)恒功率因数运行；f)系统电压跟踪方式。（2）运行控制方式：a)恒机端电压闭环方式：b)恒转子电流闭环方式：c)恒无功闭环方式；d)恒定触发角运行；e)恒功率因数运行；f)系统电压跟踪方式。图10 电压调节流程采样计算调差计算PID计算QPUF,“调差计算”具体框图见图11图6电压调节流程“调差”具体框图见图8（3）开机升压方式励磁开机有三种：a)手动零起升压b)自动软起励升压c)自动给定值起励升压（3）开机升压方式励磁开机有三种：a)手动零起升压b)自动软起励升压c)自动给定值起励升压图8

8、开机令停机令NYNY现地建压令N远方建压令N界面建压令YYY图7开机令软起励功能软起励功能t tU UG GI If f起励根据整定值爬升稳定运行起励根据整定值爬升稳定运行（4）调差调差系数可任意设定为正、负或零，且调差率大小可在15%之间选择。（4）调差调差系数可任意设定为正、负或零，且调差率大小可在15%之间选择。UFQ负调差零调差正调差图11 调差计算流程取无功取调差系数 求KQKQUUFFQK+图8调差计算流程1、励磁调节器控制流程2、调节、控制及限制策略1、励磁调节器控制流程2、调节、控制及限制策略3、限制和保护3、限制和保护4、自检自诊断5、容错控制6、录波和记忆功能7、试验波形4

9、、自检自诊断5、容错控制6、录波和记忆功能7、试验波形典型凸级同步发电机的功率圆图和运行限值典型凸级同步发电机的功率圆图和运行限值限制和保护限制和保护1、欠励瞬时限制2、过励延时限制3、强励反时限制4、V/F限制5、空载过压限制6、PT断线保护功能7、SCR限制最终由调节器输出限制控制。1、欠励瞬时限制2、过励延时限制3、强励反时限制4、V/F限制5、空载过压限制6、PT断线保护功能7、SCR限制最终由调节器输出限制控制。3、限制和保护3、限制和保护调节器限制和保护功能包括如下：（1）欠励瞬时限制：端部发热保护和静态稳定限制。限制进相无功值不低于整定值。限制值和发电机机端电压有关系。发电机端电

10、压越高，越容易稳定。发电机端电压越高，限制值越深。调节器限制和保护功能包括如下：（1）欠励瞬时限制：端部发热保护和静态稳定限制。限制进相无功值不低于整定值。限制值和发电机机端电压有关系。发电机端电压越高，越容易稳定。发电机端电压越高，限制值越深。图4 欠励限制判别的流程取P、Q值根据P值，求特性曲线得QCGQCQLGCount=20秒置过励限制标志清过励限制标志Count=Count+1Count=0NYNY图10过励限制判别流程过励限制器和欠励限制器过励限制器和欠励限制器取低值取低值PID 电力系统稳定器电力系统稳定器取高值取高值 机端电压机端电压AVR 整定值整定值欠励限制器欠励限制器过励

11、限制器过励限制器（3）强励反时限制：（3）强励反时限制：转子电流发热限制。限制转子电流不长期高于整定值。采用热量积累的反时限判别方式。转子电流发热限制。限制转子电流不长期高于整定值。采用热量积累的反时限判别方式。图6强励限制判别的流程取励磁电流IfdIfdIfdnCountt置过励限制标志清过励限制标志Count=Count+1Count=0NYNY求反时限特性曲线得允许强励时间t图11强励反时限限制判别流程（4）V/F限制：过激磁限制。限制机端电压与发电机频率之比不高于整定值。整定值和发电机设计有关系，一般是1.05-1.06。发电机在此范围内能够安全运行，保证全范围出力。过电压限制保护和低

12、频（低转速）限制保护。主要保护发电机、主变防止过激磁。（4）V/F限制：过激磁限制。限制机端电压与发电机频率之比不高于整定值。整定值和发电机设计有关系，一般是1.05-1.06。发电机在此范围内能够安全运行，保证全范围出力。过电压限制保护和低频（低转速）限制保护。主要保护发电机、主变防止过激磁。V/F限制器V/F限制器fUfUG 整定点G 整定点U UG 常规点G 常规点f f常规常规U UG 最小整定点G 最小整定点U UG 最大整定点G 最大整定点V/Hz 设定范围V/Hz 设定范围容许的运行范围容许的运行范围（5）空载过压限制：空载时过电压达整定值时逆变灭磁。（5）空载过压限制：空载时过

13、电压达整定值时逆变灭磁。图12 空载逆变条件(停机)现地逆变令YN远方逆变令YN界面逆变令YN空载过电压YNYF45HzYN负载状态YN“负载状态”具体框图见图9图12空载逆变条件(停机)（6）PT断线保护功能：调节器PT断线时，输出故障切换信号，同时转电流闭环。（7）SCR限制：可控硅整流柜快速熔断器熔断、停风、部分柜切除时的励磁电流限制。（6）PT断线保护功能：调节器PT断线时，输出故障切换信号，同时转电流闭环。（7）SCR限制：可控硅整流柜快速熔断器熔断、停风、部分柜切除时的励磁电流限制。1、励磁调节器控制流程2、调节、控制及限制策略3、限制和保护1、励磁调节器控制流程2、调节、控制及限

14、制策略3、限制和保护4、自检自诊断4、自检自诊断5、容错控制6、录波和记忆功能7、试验波形5、容错控制6、录波和记忆功能7、试验波形4、自检自诊断4、自检自诊断调节器具有电源、硬件、软件三大类自检功能，并能自动对这些故障进行判断、指示和处理(切换等)。图7故障PT断线脉冲故障电源故障同步故障图13故障4、自检自诊断4、自检自诊断（1）电源电压过低、过高、或消失的检测（2）PT断线的检测（3）可控硅同步电压信号及发电机机端电压相序的检测（4）可控硅脉冲丢失的检测（5）控制角的检测（6）双机通讯故障的检测（7）硬件和软件看门狗（Watch Dog）（1）电源电压过低、过高、或消失的检测（2）PT断

15、线的检测（3）可控硅同步电压信号及发电机机端电压相序的检测（4）可控硅脉冲丢失的检测（5）控制角的检测（6）双机通讯故障的检测（7）硬件和软件看门狗（Watch Dog）4、自检自诊断（1）整定值的自动跟踪（2）自动电压调节器 AVR 整定点（3）励磁电流调节器 FCR 整定点（4）附加无功控制整定点（5）附加功率因素控制整定点4、自检自诊断（1）整定值的自动跟踪（2）自动电压调节器 AVR 整定点（3）励磁电流调节器 FCR 整定点（4）附加无功控制整定点（5）附加功率因素控制整定点1、励磁调节器控制流程2、调节、控制及限制策略3、限制和保护4、自检自诊断1、励磁调节器控制流程2、调节、控制

16、及限制策略3、限制和保护4、自检自诊断5、容错控制5、容错控制6、录波和记忆功能7、试验波形6、录波和记忆功能7、试验波形5、容错控制励磁调节器可自动识别调节器模拟量测量的错误和开关量状态的错误，切换调节器控制模式并报警，避免由此引发的振荡或其它灾难性后果。5、容错控制励磁调节器可自动识别调节器模拟量测量的错误和开关量状态的错误，切换调节器控制模式并报警，避免由此引发的振荡或其它灾难性后果。5、容错控制（1）机端电压容错：双路PT独立采样（2）定子电流测量容错：三相交流独立采样（3）转子电流测量容错：三相交流独立采样（4）有功功率及无功功率测量容错（5）发电机频率测量容错（6）开机令及停机令容

17、错（7）增、减磁信号容错（8）负荷开关信号容错5、容错控制（1）机端电压容错：双路PT独立采样（2）定子电流测量容错：三相交流独立采样（3）转子电流测量容错：三相交流独立采样（4）有功功率及无功功率测量容错（5）发电机频率测量容错（6）开机令及停机令容错（7）增、减磁信号容错（8）负荷开关信号容错1、励磁调节器控制流程2、调节、控制及限制策略3、限制和保护4、自检自诊断5、容错控制1、励磁调节器控制流程2、调节、控制及限制策略3、限制和保护4、自检自诊断5、容错控制6、录波和记忆功能6、录波和记忆功能7、试验波形7、试验波形6、录波和记忆功能调节器能够对运行中的数据进行手动或自动录波，对曾经发

18、生的异常事件记录。录波功能能够记录所有模拟量和所有的开关量，保留故障发生前10秒后10秒的波形和异常状态，完全保护故障现场，有利于故障的分析和事故的追忆。由于采用FLASH芯片保存录波以及事件纪录，可使得调节器掉电，数据不丢失。6、录波和记忆功能调节器能够对运行中的数据进行手动或自动录波，对曾经发生的异常事件记录。录波功能能够记录所有模拟量和所有的开关量，保留故障发生前10秒后10秒的波形和异常状态，完全保护故障现场，有利于故障的分析和事故的追忆。由于采用FLASH芯片保存录波以及事件纪录，可使得调节器掉电，数据不丢失。6、录波和记忆功能录波有以下几种启动方式：手动录波；试验自动录波；故障或异

19、常自动录波。录波功能能够记录所有模拟量和所有的开关量，在故障发生前后各10秒的波形和异常状态，完全保护故障现场，有利于故障的分析和事故的追忆。6、录波和记忆功能录波有以下几种启动方式：手动录波；试验自动录波；故障或异常自动录波。录波功能能够记录所有模拟量和所有的开关量，在故障发生前后各10秒的波形和异常状态，完全保护故障现场，有利于故障的分析和事故的追忆。1、励磁调节器控制流程2、调节、控制及限制策略3、限制和保护4、自检自诊断5、容错控制6、录波和记忆功能1、励磁调节器控制流程2、调节、控制及限制策略3、限制和保护4、自检自诊断5、容错控制6、录波和记忆功能7、试验波形7、试验波形10%阶跃响应试验录波7、试验波形7、试验波形15%阶跃响应试验录波5%阶跃响应试验录波逆变灭磁试验录波逆变灭磁试验录波自动升压试验录波自动升压试验录波自动升压试验录波软起励升压试验录波软起励升压试验录波切换试验录波模拟PT断线试验录波PSS未投入负载阶跃响应试验录波PSS投入时负载阶跃响应试验录波PSS投入时负载阶跃响应试验录波负载时突甩负荷试验录波负载时突甩负荷试验录波