1、3BHS340160 E04 A ABB Group May 17, 2022 | Slide 1UNITROLUNITROL 60006000勵磁控制系統(tǒng)勵磁控制系統(tǒng)技術(shù)技術(shù)特點特點李國良李國良, 哈爾濱電機(jī)廠有限公司哈爾濱電機(jī)廠有限公司 /中國核電協(xié)會中國核電協(xié)會2016年勵磁工作會議，福建福清，年勵磁工作會議，福建福清，2016年年8月月 ABB Group May 17, 2022 | Slide 2AC PEC 800控制平臺AC 800 PEC控制系統(tǒng)以超高速處理為特色（采用64位浮點運(yùn)算，主頻600HZ RISC的POWERPC CPU）：超高速模擬與數(shù)字處理I/O，典型周期時間

2、為25微妙；高速閉環(huán)調(diào)節(jié)控制與常規(guī)過程邏輯控制由一臺控制器完成；低速I/O的典型周期時間為10ms；外圍I/O模塊直接完成超高速數(shù)模轉(zhuǎn)換。 AC 800 PEC主控制器與外圍I/O模塊間的連接采用光纖，即36路雙向光路。 ABB Group May 17, 2022 | Slide 3UNITROL 6000 AVRSESUNITROL 6000小型 & 中型UNITROL 6000小型，中型，大型，超大型 Product matrix 產(chǎn)品矩陣UNITROL 6000介紹 替代UNITROL F, UNITROL 6080替代UNITROL 5000,UNITROL 6800UNITROL

3、6000核電 ABB Group May 17, 2022 | Slide 4可配置: 僅通過ECT調(diào)試可編程: 通過Control Builder調(diào)試Product matrix 產(chǎn)品矩陣UNITROL 6000介紹 ABB Group May 17, 2022 | Slide 5UNITROL 6080 Channel#1 CCM6080Channel#2 CIO #1CIO #1 DischargeFieldFlashingMeasurement SignalsOptical Data LinkThyristor Gate ControlSM/SG1)1) to be used alte

4、rnatively or both1)PIN6080CCM6080PIN6080ControlChannel #1 SGDischargeSMFieldFlashingIO Device IO Device IO Device Control2 ConverterControlConverter #1 Measurement SignalsOptical Data LinkThyristor Gate ControlOptionalUNITROL 6800 大型靜態(tài)勵磁系統(tǒng)大型靜態(tài)勵磁系統(tǒng)小型靜態(tài)勵磁系統(tǒng)小型靜態(tài)勵磁系統(tǒng)& AVRBackupControl &ProtectionBasic I

5、/ODirect hard wiredCCM6080PIN6080BFCR Ch # 2 UNITROL 6000系統(tǒng)拓?fù)鋷И毩⒑髠涫謩?ABB Group May 17, 2022 | Slide 6UNITROL 6000靜態(tài)勵磁系統(tǒng)（SES-Static Excitation System）系統(tǒng)拓?fù)?ABB Group May 17, 2022 | Slide 7UNITROL 6000 靜態(tài)勵磁系統(tǒng)（SES-Static Excitation System）系統(tǒng)拓?fù)銫ontrol channel 1Backup channelControl channel 2Converter int

6、erface 1Converter interface nConverter interface 2UNITROL 6000 靜態(tài)勵磁系統(tǒng)控制器之間的光纖通訊UNITROL 6000 靜態(tài)勵磁系統(tǒng)控制器之間的光纖通訊UNITROL 6000 靜態(tài)勵磁系統(tǒng)控制器之間的光纖通訊UNITROL 6000 靜態(tài)勵磁系統(tǒng)控制器之間的光纖通訊UNITROL 6000 靜態(tài)勵磁系統(tǒng)控制器之間的光纖通訊UNITROL 6000 靜態(tài)勵磁系統(tǒng)控制器之間的光纖通訊UNITROL 6000 勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)層次化的輸入輸出接口UNITROL 6000 勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)層次化的輸入輸出接口可選配為完全冗余（通道獨立）的IO接

7、口最小集的重要接口信號（投勵、退勵、并網(wǎng)、增磁、減磁、外部跳閘；通道正常、跳閘、通道運(yùn)行）獨立于接口設(shè)備（CIO）直接與控制通道接口（CCM或BFCR CCM），避免控制通道與CIO接口丟失時，維持系統(tǒng)基本運(yùn)行多CIO結(jié)構(gòu)體系可確保勵磁系統(tǒng)與外部多信息量的交流，擴(kuò)展方便：隨著勵磁系統(tǒng)在發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)的重要性的提高，來自上級（如調(diào)度，PMU）對勵磁系統(tǒng)運(yùn)行相關(guān)信息的需要越來越多，UNITROL 6000每一控制通道可連接多達(dá)8路的CIO(DI*12,DO*16)設(shè)備，可極大地滿足勵磁系統(tǒng)與外部通訊的技術(shù)要求UNITROL 6000 勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)安全可靠的控制電源系統(tǒng)ICU #1PS #1Shun

8、t ACBatt #1 UNITROLdeviceAPDPS #2APDICU #2Shunt ACBatt #2 UNITROL 6000 勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)抽出式整流橋設(shè)計UNITROL 6000 勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)層次化通訊手段UNITROL 6000 勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)AC 800 PEC軟件性能分層UNITROL 6000 勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)AC 800 PEC軟件性能分層 Industrial IT的集成：該層面基于IEC 61131-3工業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，包含低速控制、監(jiān)測、操作、顯示和記錄功能，利用ABB Industrial IT兼容工具Control Builder可開發(fā)符合IEC 61131-3工業(yè)技

9、術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用程序。 高速控制軟件：這一層包含高速控制和保護(hù)功能，運(yùn)算周期以100微秒計。該類對時間敏感的高速控制、調(diào)節(jié)與I/O任務(wù)通過MATLAB/Simulink進(jìn)行編程，并作為Simulink I/O單元集成到Control IT環(huán)境中，為高速AC 800 PEC核心功能與標(biāo)準(zhǔn)Control IT軟件間的無縫協(xié)作創(chuàng)造了理想條件 超高速I/O控制：這一層包含了對時間高度敏感的硬件型功能，如脈沖調(diào)制器、帶相關(guān)保護(hù)功能的脈沖邏輯電路以及高速模擬和數(shù)字輸入輸出端口等。該層功能在FPGA(Field Programmable Logic Array)中實施，利用VHDL（Very High Spee

10、d Integrated Circuit Hardware Description Language）編程。該層軟件程序刷新周期快達(dá)25納秒。 1AVRFCRUGIGIFAVR=Automatic Voltage RegulatorFCR=Field Current RegulatorBFCR=Backup Field Current Regulator2nAVRFCRUGIGIFIFBFCRUNITROL 6000 勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)完善的控制通道冗余及切換機(jī)理1IFBFCRAVRFCRUGIGIF2nAVRFCRUGIGIFIFBFCRAVRAVRFCRBFCRTRIP !UNITROL 600

11、0 勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)完善的控制通道冗余及切換機(jī)理1AVRFCRUGIGIF2nAVRFCRUGIGIFIFBFCRAVRAVRFCRBFCRTRIP !FCRUNITROL 6000 勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)完善的控制通道冗余及切換機(jī)理UNITROL 6000 勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)完善而全面的軟件功能測量保護(hù)監(jiān)視AVR + FCR邏輯控制邏輯控制AC Breaker*Field suppressionAVR 1AVR 2ConverterControlCONVERTER 1CONVERTER 2CONVERTER 3DC Breaker*CONVERTER N ABB Group May 17, 2022 | Sli

12、de 25STAND BYOPERATING Actual values Trip signals Status of system Follow-upRegulationMonitoringProtection Logic ControlRegulationMonitoringProtection Logic Control Voltage Reg. (AUTO) Field Current Reg. (MAN) Power System Stabilizer Limiter functions Overriding Contr. (P.F., VAR) Act. voltage val.

13、(pt failure) Act. field current val. CPU Rotor temperature Field over current V/Hz Rotating Diodes Act. voltage val. Act. field current val. CPU Field over current V/Hz Rotating diodesUNITROL 6000 勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)完善而全面的軟件功能 ABB Group May 17, 2022 | Slide 261 p.u. = nominalGeneratorOver-excited(inductive)Under

14、-excited(capacitive)MotorStability LimitP/Q LimiterMinimum Field Current Limiter+P+Q-Q-PIfn11-1-1dx1 IGnRotor Current LimiterStator Current LimiterDriving LimitThe excitation system keeps the generator within thermal and stability limitsRotor over current inverse timeLoss of excitation protectionLim

15、iter:Protection:UNITROL 6000 勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)完善而全面的軟件功能 ABB Group May 17, 2022 | Slide 27Current versus time characteristic ofconverter and settings of protectionfunctions for a 48 MVA generator1 p.u. = 1315 A0.10.21011.623t (s)I(p.u.)fn bridges(n = 3)n-1 bridges(n = 2)Change overto manualRotorIf limiterTripI

16、nduced field current3ph SC gen. terminalsInduced field current3ph SC HV side block transf.UNITROL 6000 勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)完善而全面的軟件功能過勵限制與保護(hù) Temperature Alarm SW supervision per channel HW supervision per channel Supply monitoring Thyristor monitoring Air flow monitoring Rotor thermal overload stage 1 Rotor over

17、temperature stage 1 Rotor earth fault stage 1 Loss of p.t.AVRFCRAVRFCRUNITROL 6000 勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)完善而全面的軟件功能監(jiān)視 Overflux V/Hz Over temperature Overload SW supervision HW supervision Internal supply Internal short circuit Converter overload Rotor short circuit Rotor thermal overload stage 2 Rotor Overtemperatu

18、re stage 2 Rotor overvoltage Rotor earth fault stage 2AVRFCRAVRFCRUNITROL 6000 勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)完善而全面的軟件功能保護(hù) ABB Group May 17, 2022 | Slide 30Earth fault protection ABB UNS3020Rotor earth fault stage 1 (Alarm)Rotor earth fault stage 2 (Trip)Earth fault monitoring bender IRDH275Rotor earth fault stage 1 (Alarm)

19、Rotor earth fault stage 2 (Trip)Online insulation measurement (display on ECT)UNITROL 6000 勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)完善而全面的軟件功能轉(zhuǎn)子接地保護(hù)UNITROL 6000 勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)可配置的監(jiān)視與保護(hù)出口無論是 AC 800 PEC 主控制器，還是與其相連接的外部 IO 設(shè)備（CCI，CIO），系統(tǒng)均配備有完善的監(jiān)視與保護(hù)功能，并定義為相關(guān)事件，動作于不同的動作（報警、冗余故障、跳閘及禁止啟動等），用戶可根據(jù)實際需要進(jìn)行合理配置UNITROL 6000 勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)配置及仿真工具 ABB Group M

20、ay 17, 2022 | Slide 33Synchronous Machine Transient Simulation (SMTS) The program allows the user to carry out simulations involving a synchronous machine. SMTS includes model of a turbine and a network. Synchronous Machine Transient Simulation Real Time (SMTS-RT 6000)The tool enables real time simulation (for studies, training and other purposes) and closed-