1、,GE EX2100MB勵磁系統(tǒng)技術交流材料,GE Optimization and Control 優(yōu)化與控制 致力于將最先進的控制技術帶到中國,額定電壓 Un 27 kV 額定電流 I n 23950A 額定容量 Sn 1112 MVA 額定功率 Pn 1000 MW 額定功率因數(shù) COS 0.9 空載額定勵磁電流 1866 A 空載額定勵磁電壓 166V 額定勵磁電流 5360 A 額定勵磁電壓 563V R75 0.07723 Xd 0.269 Xd 0.214,百萬發(fā)電機組基本參數(shù),通過計算，GE公司選用四橋并聯(lián)方式的EX2100系統(tǒng)做為百萬機組的勵磁系統(tǒng)設計方案。,GE EX210

2、0是GE公司第三代數(shù)字式勵磁系統(tǒng)，具有較高的可靠性，而且設計靈活，操作方便。 EX2100MB勵磁系統(tǒng)由調(diào)節(jié)屏（AVR）、可控硅整流屏（SCR），交流進線屏和直流出線屏組成。其中交流進線柜中包含交流濾波器，直流出線柜中包括滅磁開關。,EX2100MB勵磁系統(tǒng),1. 調(diào)節(jié)器（AVR）,2. 可控硅整流裝置（SCR）,3. 滅磁及過電壓保護裝置（DE-EX）,4. 起勵裝置（FLASHING）,5. 軟件（SOFTWARE）,EX2100MB勵磁系統(tǒng),調(diào)節(jié)器的硬件 采用三重冗余的控制器，M1、M2和C控制器，三個控制器同時對輸入的信號 進行計算并且比較。C控制器對M1和M2進行監(jiān)控，來決定M1和M

3、2哪一個控 制器做為主控制器工作。三重冗余系統(tǒng)的應用增加了系統(tǒng)的可靠性。,勵磁系統(tǒng)獨立的的電源模塊為每一個控制器M1,M2,C單獨提供電源。,控制器中的各板件通過底板的高速通訊母線ISBUS相互連接進行通訊。,勵磁系統(tǒng)的輸入電源通常為三路電源（兩路交流、一路直流）并聯(lián)，提高了可靠性。,一. 調(diào)節(jié)器（AVR）,調(diào)節(jié)器,控制器由以下板卡構(gòu)成: DSPX-數(shù)字信號處理器控制板 ACLE-應用控制層板 EISB-勵磁裝置IS母線板 EMIO-勵磁裝置主I/O板 ESEL-勵磁裝置選擇器板,DSPX板是主控制器，并與ACLE分擔控制任務。它提供的功能包括 如下所述的整流橋觸發(fā)回路控制、I/O處理、以及內(nèi)

4、部環(huán)路調(diào)節(jié)： 勵磁電壓調(diào)節(jié)器（FVR） 送至ESEL板的SCR觸發(fā)信號。 起動-停機功能 起勵控制 報警和跳閘邏輯 發(fā)電機仿真,控制器,ACLE板 ACLE提供與外部系統(tǒng)（DCS等系統(tǒng)）的以太網(wǎng)通訊，并運行如下的外部環(huán)路控制功能： 自動電壓調(diào)節(jié)器 （AVR） 電力系統(tǒng)穩(wěn)定器 （PSS） 低勵磁限制調(diào)節(jié)器 （UEL） VAR/功率因數(shù)調(diào)節(jié)器 （VAR/PF）,EISB板 勵磁裝置IS母線板（EISB）是M1、M2和C控制模塊之間的特殊通訊接口板。EISB是高速通訊母線，用于提供在M1、M2和C中的3個DSPX之間的通訊。,控制器,EMIO板 EMIO板管理勵磁裝置所有的I/O信號。該I/O信號包

5、括PT和CT信號，節(jié)點輸入、輸出繼電器驅(qū)動器和跳閘控制繼電器的驅(qū)動。通過底板，它也送出邏輯電平的觸發(fā)脈沖信號到ESEL板，ESEL將它們送到功率整流柜中的脈沖觸發(fā)放大板。,ESEL板 勵磁裝置選擇器板ESEL從與它相對應EMIO接收邏輯電平的6個觸發(fā)脈沖信號。兩個ESEL板，一個由M1驅(qū)動，另一個由M2驅(qū)動。工作的ESEL由控制器C選擇，由它將所需的控制信號送到脈沖放大板（EHPA） 。,控制器,DPM,以太網(wǎng)高速鏈路 (以太網(wǎng)全球數(shù)據(jù)鏈路規(guī)約, Modbus),ISBus - (基于 VME標準的高速背板通信),Simplex/單一控制模式,三冗余控制模式,發(fā)電機磁場接地檢測裝置采用了三冗余

6、的方式，解決了接地檢測不能實現(xiàn)冗余的技術難題。,接地檢測裝置采用低頻對地方波電壓監(jiān)測流過高阻抗接地電阻上的電流。通過軟件計算可以測出交、直流側(cè)接地點的位置，使檢修人員快速查找出轉(zhuǎn)子接地點并及時處理，減少停機時間。,三冗余接地檢測,Versamax PLC為勵磁系統(tǒng)提供與遠方DCS所需要信號的I/O結(jié)點。 結(jié)點容量大，正常設計為16DI、32DO，4AO，可以滿足各種不同需要的設計。,支持I/O擴充PLC,兩路快速電壓、電流變送器能夠提供給保護和故障錄波所需要的磁場電壓和磁場電流信號。,現(xiàn)地操作員接口（KEYPAD）直接安裝在EX2100的控制柜上，可以進行控制和維修操作。,起動/停機 調(diào)節(jié)器切

7、換和調(diào)節(jié)器選擇 顯示系統(tǒng)狀態(tài) 發(fā)電機的 MW 和 MVARS 勵磁電流和電壓 調(diào)節(jié)器平衡 診斷顯示 報警歷史 應用數(shù)據(jù) I/O 接口狀態(tài),現(xiàn)地人機接口,2. 可控硅整流柜,可控硅整流柜包括整流元件、脈沖觸發(fā)放大板（EHPA）、橋臂電感線圈和緩沖器（SNUBER）、冷卻風機和五極開關等。,可控硅整流橋采用N+1冗余設計，采用4英寸大功率整流管，單橋出力可達到3000A。應用的并聯(lián)整流橋支路數(shù)減少，均流效果好。,對于百萬機組的勵磁系統(tǒng)，設計為4橋并聯(lián)運行方式，當一個整流橋因故障退出后，其余三橋可以滿足包括發(fā)電機強勵在內(nèi)的所有運行工況；當兩橋因故障退出后整流橋可以滿足發(fā)電機額定條件下的長期連續(xù)運行工

8、況。,整流裝置,冷卻風機 可控硅整流橋采用強迫風冷。每個整流柜安裝一臺（或兩臺）風機，風機由雙路380V AC電源供電，勵磁系統(tǒng)提供雙電源切換裝置，采用抽屜式風機，可以在勵磁系統(tǒng)運行時方便地在線更換。,觸發(fā)脈沖放大板（EHPA） 脈沖板從控制器中的ESEL板獲得導通命令對6個可控硅發(fā)出觸發(fā)脈沖。同時它也是導通電流反饋、整流橋通風和溫度監(jiān)測信號的接口。,五極開關 整流橋加裝五極開關，使得其交直流兩側(cè)具有明顯的分斷點，使檢修人員能方便地在線更換故障整流橋的故障元件。,整流裝置,3. 滅磁及過電壓保護裝置,GERAPID8007,正常停機時，系統(tǒng)采用逆變滅磁。 事故狀態(tài)下，控制器發(fā)出的跳閘指令發(fā)送給

9、滅磁開關，同時也發(fā)送給滅磁模塊的觸發(fā)回路。 滅磁模塊將線性滅磁電阻接入滅磁，再經(jīng)過20ms后滅磁開關動作。,勵磁系統(tǒng)的最大滅磁開斷容量為120KA?？梢员ＷC發(fā)電機在機端短路、空載誤強勵等極端的情況下快速可靠的滅磁。,每個滅磁模塊上設有兩個獨立的霍爾效應導通傳感器回路。當任何一個回路導通或者當轉(zhuǎn)子電壓超過過電壓整定值時，滅磁模塊將滅磁電阻接入進行滅磁。,線性方案,當發(fā)電機電壓上升到規(guī)定值時，起勵回路自動退出 。,4. 起勵模塊：,起勵模塊采用兩相380V AC電壓經(jīng)過整流后并濾波（或直流電源），通過起勵繼電器的接點，將電壓加到發(fā)電機的勵磁回路。,在起勵過程中，起勵模塊為發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組提供10%-

10、15%的空載勵磁電流（AFNL）。,起勵繼電器由控制器上EMIO板的驅(qū)動器進行控制。,起勵,多重的保護和限制功能確保勵磁裝置、發(fā)電機組和電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟的運行。,5. 勵磁調(diào)節(jié)器的軟件（Toolbox）,軟件是通過筆記本電腦下載勵磁調(diào)節(jié)器上的，并儲存于三個控制器中。,該軟件具有診斷，趨勢變化和邏輯強制能力，還具有應用軟件、I/O口分配、參數(shù)整定所用的編輯器。,動態(tài)數(shù)據(jù)分析功能 動態(tài)數(shù)據(jù)分析不需要將附加的試驗設備連接到EX2100勵磁系統(tǒng)上就能進行AVR，F(xiàn)VR，OEL和UEL及PSS各種功能的頻率響應分析。,軟件操作界面友好，可以查看運行信號，對進行系統(tǒng)的參數(shù)修改，設置簡單、方便。,

11、功能強大的Toolbox,AVR (Generator Terminal Voltage Regulator) 發(fā)電機自動電壓調(diào)節(jié)器 FVR (Generator Field Voltage) 發(fā)電機勵磁電壓調(diào)節(jié)器 Software implemented Auto and Manual Reference Adjusters 由軟件實現(xiàn)的自動和手動給定調(diào)整 Automatic and Manual Reference Followers 自動和手動給定跟蹤器 VAR/PF Controller 無功/功率因數(shù)控制器 RCC (Reactive Current Compensation) 無功

12、電流補償 Generator Field Temperature Calculation 發(fā)電機磁場溫度計算 PSS (Power System Stabilizer) 電力系統(tǒng)穩(wěn)定器 Generator Simulator for Check-Out, Testing, and Training 使用軟件仿真器進行檢驗調(diào)試與培訓,控制功能,V/Hz Limiter V/Hz限制器 Generator Field Current Online Over Excitation Limiter 發(fā)電機磁場電流負載過勵限制器 Generator Field Current Offline Over

13、Excitation Limiter 發(fā)電機磁場電流空載過勵限制器 Under Excitation Limiter 欠勵限制器 Manual Restrictive Limiter 手動限制器 Stator Current Limiter 定子電流限制器,限制器功能,Thyristor Bridge Conduction Monitor 可控硅整流橋?qū)ūO(jiān)視 PT Failure Detection PT故障檢測 Fan Failure Detection 風機故障檢測 Bridge Over Temperature Detection 整流橋超溫檢測 Field Flashing Fail

14、ure Detection 起勵失敗檢測,監(jiān)視功能,V/Hz Protection V/Hz保護 Generator Over Voltage Protection 發(fā)電機過壓保護 Loss of Excitation Protection 失磁保護 Generator Field Current Over Excitation Protection 發(fā)電機磁場電流過勵保護 Instantaneous Bridge Over Current Protection 整流橋瞬時過流保護,保護功能,仿真器（Simulator）,勵磁系統(tǒng)軟件中含有一個精確的發(fā)電機模型。它可以配置成很近似地描述發(fā)電機的實際運行狀態(tài)。,在機組初次啟動之前或機組停運時，可以用它對調(diào)節(jié)器、限制器和保護功能進行校驗，節(jié)約了整組啟動時的調(diào)試時間。,另外可以用該軟件對運行人員進行現(xiàn)場調(diào)試的培訓，節(jié)約培訓時間及培訓費用。,仿真器,電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS）,GE EX2100MB勵磁控制系統(tǒng)采用基于加速功率積分的原理全集成的數(shù)字式