GER3000微机励磁装置说明书

GER3000微机励磁调节装置技术说明书青岛华威电力自动化研究中心南京申瑞电气系统控制有限公司概述GER3000微机励磁调节器装置是以MCU、DSP为内核构成的系统芯片（SoC）为核心，配以超大规模现场可编程芯片而构成的新型励磁调节器。

它不仅具有早期的微机型励磁调节器的全部调节、控制、限制、保护和容错等功能，而且在运算速度、硬件集成度、抗电磁干扰以及可靠性等方面有了极大的进步。

该系统中，调节算法、励磁控制和限制保护等功能由嵌入式、模块化软件实现，交流信号、直流信号等经高速AD采样并经DSP计算实现采集，另外该系统能根据不同的应用对象，通过对采用的可编程芯片进行现场编程和配置，满足不同的系统配置的需要，具有极大的灵活性和适应性。

该系统可广泛应用于水轮发电机组自并励、火力发电机组三机或自并励系统的可控硅励磁控制，也可应用于带直流励磁机或交流励磁机的开关式励磁控制，是一种通用性极强的励磁调节装置。

本说明书将从GER3000微机励磁调节装置的功能、特点、软硬件配置、基本工作原理等几个方面介绍，以便用户对本产品有一较全面的了解。

与本说明书有关的技术文件：1.GER3000微机励磁调节装置电路原理图2.GER3000微机励磁调节器配线表3.EU30 控制器操作说明书第一章装置的特点及适用范围§1-1 主要特点采用了现场网络技术和智能化的设计思想，改变了传统励磁系统结构和数据信息交互方式，大大简化了励磁设备之间的连接，增大了数据和信号的传递，节省了联接电缆，使设备可靠性得到提高，维护更加容易。

1) 调节控制及限制保护功能完备，调试维护手段丰富。

2)由于控制和信息的传递由网络系统通过通信网互联而实现，与传统的双通道励磁系统结构相比，其控制系统是一个开放的系统，接口和规约是标准和通一的，信息是透明的，能实现励磁系统与计算机监控系统的通信。

3)A、B两套系统之间采用通信网络联结，系统结构简单，可靠性高。

双通道控制系统间的通信更全面而真实，系统的冗余度和可靠性更高。

4)采用交、直流双重供电系统及进口工业电源，提高供电可靠性。

5)印制板采用多层表面贴装工艺，硬件实现了真正的模块化，即插即用，随时升级。

控制器结构采用全密封设计，精心设计了抗干扰组件，具有很强的抗震动能力和抗电磁干扰能力。

6)工业级大屏幕液晶显示器，汉化树形菜单。

可方便显示主接线图参数、故障报告、告警信息、定值整定、录波图形、装置内部的测量值、参数、状态等，包括开入开出，电压电流的有效值、相位、功率、触发角、各种限制保护标志等。

采用五健组合键盘，对装置操作自如、易学易用。

7)交流量采集。

采用高性能处理器和高速、高分辨率的A\D转换器，实现每周波24点采样，结合专用的测量PT,CT，及数字信号处理器（DSP）进行交流量采样计算，保证了测量的高精度及响应速度。

8)能迅速地对电源、硬件、软件的故障进行自诊断及处理，并可进行100个事件的记录和故障录波。

9)EXsoft V1.0 励磁控制软件包，作为励磁的专用软件产品，提供了各种励磁调节控制，限制保护，人机接口，通信规约，调试诊断，动态录波等模块。

§1-2 适用范围及使用环境一、适用范围GER3000微机励磁调节装置适用于各种可控硅励磁系统，以下几个例子（图一至图四）说明GER3000微机励磁调节装置几类典型使用。

用户可根据发电机的实际情况设计具体的方案。

母线可控硅整流桥S CR发F图一 自并激可控硅励磁系统接线图母线发电机 F图三 三机他励可控硅励磁系统接线图副励磁机 J FL 主励磁机 J L 母线发电机 F图四 二机他励可控硅励磁系统接线图可控硅整流桥S CR 1主励磁机 JL 母线发电机 F图二 二机自并激可控硅励磁系统接线图可控硅整流桥S CR主励磁机 J L二、使用环境（1）使用地点的海拨高度不大于3000米。

（2）环境温度为-10℃～+40℃（3）环境相对湿度不大于90%使用环境的周围介质无爆炸危险，不应含有腐蚀性气体，所含导电尘埃的浓度不应使绝缘水平降低到允许极值以下。

第二章主要功能及技术参数§2-1 主要功能GER3000微机励磁调节装置满足各种励磁方式的调节控制功能,和各种工况下的限制保护功能,而且具有强大的在线智能调试、录波和诊断分析等辅助功能。

一、调节及控制功能（1）发电机恒机端电压的PID调节规律（2）发电机恒励磁电流的PID调节规律（3）发电机恒定可控硅触发角运行（他励方式时可选用）（4）不同起励方式的选择：100%UFN起励、零起升压及软起励。

自励起励时可自动点初励（5）无功调差调节，可任意设定正、负调差方式，且调差率大小连续可调（6）保证机组突甩负荷时机端电压能迅速稳定在额定电压（7）保证机组无冲击地进行手动（电流闭环）/自动（电压闭环）的切换和双机切换（8）软件数字整定和比较功能，数字整定的速度可现场设定（9）保证发电机稳定运行于空载、发电、调相、停机等工况。

（10）可通过串行通讯方式或其它通讯方式接入厂内监控系统（11）电力系统稳定器（PSS）附加控制（选用）（12）发电机恒无功运行（选用）二、限制和保护功能（1）低励无功瞬时限制及保护，限制定值可实时现场设定（2）过励无功延时限制及保护，限制定值可实时现场设定（3）发电机励磁电流强励反时限限制及保护，限制定值可实时现场设定（4）最大励磁电流瞬时限制及保护（5） V/F（低频过磁通）限制及保护，当机组转速下降时，如仍维持发电机电压额定将引起发电机及出口变压器过磁通，为保证机组安全运行，在转速下降时，调节器将自动降低发电机电压，转速过低时调节器自动逆变灭磁，限制和保护定值可实时现场设定。

（6）空载过电压限制及保护，发电机空载运行时，当机端电压超过过压保护设定值时，调节器自动逆变灭磁，过压保护定值可实时现场设定。

（7） PT断线检测和保护，可通过两组PT电压比较和每组PT三相之间电压互相比较判定PT是否断线。

PT断线时调节器可自动切换至手动稳定运行。

（8）整流硅快速熔断器熔断、停风、部分整流柜切除时限制励磁电流最大值。

（9）电源、硬件、软件故障检测和处理功能。

（10）可控硅脉冲检测和故障处理功能。

三、辅助功能（1）每个控制器上装有液晶显示器和五键组合键盘，可实时地显示励磁系统当前的工况，设定参数，查看事件和故障历史记录，及对发电机进行扰动试验。

（2）通过外接计算机，同时配置EXsoft V1.0 励磁控制软件包，可以对装置进行调试及录波数据的调出和分析。

§2-2 主要技术参数一、模数转换器输入参数AD采样通道： 12路信号输入量参数：机端电压UF 额定值100伏定子电流IF 额定值5A转子电流IL 75Mv(由分流器来)二、开关量输入输出容量CPU 12路光电隔离输入；CPU 8路光电隔离输出；三、输出参数：输出脉冲：可供三相全控整流桥用的六相双脉冲触发功率：每相脉冲可供10组脉冲变压器回路负载，满足各种额定励磁电流的要求。

四、电源参数交、直流并联供电。

交流输入220V±15%，直流输入220V±20%。

稳压电源A套和B套的电源完全独立五、指标参数（1）可控硅控制角α分辨率：0.005/码（2）A/D转换量分辨率：2-12，12路。

（3）控制计算调节速度：20毫秒（4）调压范围：5%～130%（5）调压精度：<0.5%（6）移相范围：0-180度。

上下限值可程序设置（7）调差：软件无功调差、正负大小任选级差为±0.01%。

（8）频率特性：频率每变化1%，发电机端电压变化不大小额定值的±0.25%。

（9）整定值调节速度：可编程，满足不大于1%每秒，不少于0.3%每秒。

（10）自并激励磁系统：上升<0.08S（11）下降<0.15S（12）工作方式：按主从方式工作，B套通道自动跟踪A套通道，A套通道故障时自动切换至B套，无波动。

（13）稳压电源：A套和B套的电源各自独立。

功率消耗：小于200瓦。

第三章系统配置§3-1 电气配置一、系统框图系统框图是以自并激方式为参考做出，其中模拟量输入和开关量的输入输出可根据用户不同的要求配置。

GER3000励磁调节装置自并激系统原理图见图六。

二、操作回路配置操作回路是和现场信号有直接联系的回路，它起着将外部信号转接，提供计算机使用。

用户在机器安装时，需根据自己的现场要求接入有关信号。

三、I/O口配置：（包括数模，模数）GER3000微机励磁调节器配有12路光隔离输入口，8路光隔离输出口。

它们起到现场开关信号和计算机之间联系作用。

模/数转换共十二路，输入信号为0-5V范围变化的量。

I/O配置图见图五四、硬件电气配置GER3000调节器由以下单板或元件组成1、MB201 2块主计算机板2、MB301 2块采样板3、MB801 2块脉冲板4、MB901 2块交直流供电板5、电流变送器2个6、 开关电源 （依触发电压等级确定）图五五、 软件基本配置（1）Exsoft 微机励磁调节控制软件包 （2）PSDsoft 系统开发软件包§3-2 结构配置装置采用柜式结构，柜内为立柱加插箱形式，以四根内立柱为主体，形成内框架，柜体外形尺寸为800×600×2200mm （也可由用户自定），柜前门设有玻璃观察窗。

柜子设上下通风窗。

图七为机柜正面及背面的视图。

柜内设仪表层，控制器A 套，控制器B 套，操作层，继电器层，变送器及开关层，电源层，同步变压器。

装置与外部连接的总端子排设在内框架后部两侧，沿后立柱设走线槽。

机柜前门开有观察窗。

可监视装置运行是否正常，前门都配有带锁门把。

机柜底部开有电缆走线孔，提供用户将现场信号和装置输出信号引入或引出。

励磁PT仪用PT定子CT子电增磁减磁启动逆变转速油开关率柜故障主从动开机环方式定角度PSS控制本套故障PT断线限制动作初励控制风机控制备用备用备用图六：G E R 3000励磁调节装置自并激系统原理图图七 机柜布置图机柜正视图机柜背视图二、插箱（1）表计层：GER3000微机励磁调节装置装有两只150V 的交流电压表，分别显示励磁PT 电压和仪用PT 电压，在电压表回路中装有保险，以防电压表短路，表计保险安装在开关和变送器层（2）控制器层，插箱正背视图见图八，其中A,B,C 为印制板插件，前面为总线背板和液晶显示板。

方框处为插头物理位置。

印刷板物理位置对应的基板型号见表一。

表一 印刷板物理位置对应的模件号图八 主机插箱正、背视图（3）操作层：操作层装有四个切换把手和四个按钮，用于在现地对调节器进行操作A/B 套切换把手用于两套控制器的手动切换，闭环切换用于电压闭环和电流闭环之间切换，定角度控制用于选择调节器工作在定角度方式，PSS 控制用于控制调节器PSS 功能的投切，手动开机，手动停机，手动增磁和手动减磁同中控室操作把手功能，用于现地试验操作 （4）继电器层：共装有16只继电器,其中1ZJ-8ZJ 为DC220V 继电器，9ZJ-16ZJ 为DC24V 继电器。