微机静态励磁调节装置的调试中国石化仪征化纤股份公司热电生产中心 杨国理摘要 本文介绍了南瑞电气控制公司SAVR-2000系统静态励磁调节装置的调试以及关于增加负载情况下的V/F限制供能的软件升级。通过静态试验和动态试验，检验了装置的运行状况和软件升级后装置的可靠性,并对试验过程中出现的一些问题进行了处理。关键词 SAVR-2000 励磁系统 装置试验 V/F限制一、概述发电机励磁调节器装置的主要任务是维持机端电压恒定，满足发电机正常发电的需要，控制发电机组之间无功功率的合理分配，同时提高电力系统的稳定性，以满足电力系统安全稳定运行的需要。随着电力系统的不断发展，发电机组及电力系统对励磁控制系统在快速性、可靠性、多功能性等方面提出了越来越高的要求，相应地，励磁控制在理论上和实践上也在不断更新、发展和完善。仪化热电生产中心励磁系统采用了南瑞电控公司生产的微机自并励静止励磁系统SAVR-2000。该系统是一种适用性较强的励磁调节器，适用于多种方式的可控硅励磁系统，在各种容量的机组自并列系统中得到广泛的应用。该系统采用了32位总线的DSP技术作为控制的核心，积木式双通道冗余结构，可靠性高，操作简单，维护方便使用灵活，是一种较先进和成熟的励磁调节器。二、本次调试的目的和任务自2005年励磁系统投运以来，该装置运行情况良好。此次检修，除了正常的调试项目以外，还包括软件升级，主要是增加带负荷情况下的开放V/F限制功能。通过系统通信端口，将程序传输到装置。由于保护功能发生了变化，所以，升级后的功能试验就显得尤为重要。V/F限制原理：励磁调节器一般设有压频（V/F）限制，实质就是最大磁通限制，由于发变组的主磁通与V/F成正比，而主磁通过大势必引起发变组过热，因而设置压频（V/F）限制。V/F就是过激磁保护。V/F限制设置的目的就是为了防止转速未到额定值而机端电压过高，导致发电机过磁通发热。为了避免发电机组和励磁变压器的铁芯磁通过于饱和，在系统中配置了V/Hz限制器。在调节器内预置了V/Hz特性曲线，如果发电机电压对某一频率而言太高了，则调节器自动地减小给定值以降低发电机电压使其符合V/Hz特性曲线。当机组频率降低的时候，为了使机组的机端电压保持恒定，励磁系统将会增加励磁电流。此时，如果机组在低频率的情况下使机端电压保持在额定值，那么对机组及所有与机组相连的变压器而言，将有可能出现过磁通现象（尤其是发变组中的主变压器），从而对机组及变压器造成损坏。以往系统的V/F限制功能是在空载情况下使用的，当机组并网发电接带负荷后，无法实现对机组的保护，所以必须完善此功能，以提高装置运行的稳定性。三、装置调试1、装置检查1.1装置清扫清扫SAVR-2000调节器设备灰尘时应取出调节器中各组件并用专用清洁剂将组件表面灰尘除去，组件包括A、B套交直流供电板、系统电源板、24V电源板、模拟量板等插件。除能取出的组件而外，对设备内配线上的灰尘也要适当地清扫。建议不要使用吹风机在柜内吹风。在清扫各插件后，注意检查各接插头的清洁状况，不可有明显的灰尘颗粒。1.2装置机械结构检查设备的机械结构检查主要检查（紧固）柜内所有连接螺丝的接触情况，包括柜内两侧端子螺丝、同步背板上端子螺丝等。1.3电源电压测量及调整调节器停电检查完成后，将调节器恢复到正常工作情况，调节器通入电源，进行各通电试验项目。调节器电源电压通过工控机观察测量值，24V通过万用表测量。当电源电压超出正常工作范围时，通过系统电源板和24V电源板板前电位器进行电压调整，注意系统电源板+5V、+12V、-12V电压是同一开关电源，调节此开关电源时以+5V电压正常工作为准。1.4模拟量测量校验及调整在PT端子上输入发电机额定PT电压值105V，同步电压端子上输入同步电压（针对三机励磁系统，输入中频电压；针对自并励系统，输入工频电压），检查工控机显示的UF1、UF2值是否为额定值。在PT端子上输入发电机额定PT电压，定子CT端子上输入发电机额定负载CT电流，并使PT电压与CT电流相位角为额定相位角，观测工控机显示的发电机有功、无功值是否为额定值。 在转子CT端子输入发电机额定负载转子CT电流值，观测工控机显示值是否为额定值。ILA、ILB、ILC、UF2测量可通过模拟量板板前电位器W1、W2、W3、W4调整，UF1、P、Q测量可通过工控机监控界面中“采样系数”栏调整。1.5开关量检查在开关量输入端子上模拟开关量闭合信号（增磁、减磁、开机令、停机令、油开关、功率柜故障），观察计算机显示是否正确。检测A、B套正常切换动作是否正确；模拟A、B套调节器故障信号（关闭电源），观察主控室信号显示是否正确。并模拟送出调节装置开出量，分别校验调节装置开关量回路。2、静态试验2.1小电流试验小电流试验接线如图一所示。三相调压器（3kv）提供100V电源外接在功率柜进线刀闸侧，励磁调节器与功率柜同步信号已对接好，检查确认励磁变接线，防止电压加到励磁变副边。注：试验时请核实负载电阻R的阻值、容量（建议电流允许2A）。小电流波形校验：调节器置定角度控制方式，确认工控机显示。图一 小电流试验接线图油开关信号为0、停机令为0，灭磁开关常闭接点解开，输入同步电压，投开机令，满足起励条件，调节器进入定角度运行，操作增减磁按钮，观测工控机显示角度变化情况，用示波器观察触发角度为600时的负载电阻两端电压波形，参考波形如图二所示。触发角为600时： 图二 触发角为600时的负载电阻两端电压波形检查项目包括：1）可控硅功率桥均能可靠触发；2）可控硅输出波形触发一致性良好；3）励磁调节器根据电压给定值与测量值能实现闭环调节功能。2.2 励磁调节装置功能模拟试验 (1) 空载给定值上下限检查调节器电压端子上外加电压100V，分别在电压闭环和电流闭环下，通过增、减磁按钮观察电压给定值的上下限（10%Ue和120%Ue）、电流给定值的上下限（10%Ioe 和110%Ioe）。 (2) 负载给定值上下限检查调节器电压端子上外加电压100V，定子电流端子上外加电流4.12A，在电压闭环和电流闭环下，通过增、减磁按钮观察负载时电压给定值上下限（9.975kV和11.13kV）及电流给定值上下限（450A和1441A）。(3) 双通道通讯与双机切换功能试验调节器外加电压100V，观察励磁调节装置A、B套的角度（限幅范围内）与给定值应一致，做A、B套切换试验，输出波形应无扰动。(4) PT断线模拟试验调节装置以A套为主，将调节装置励磁PT三相中某相断开，装置将自动切换至B套，此时指示A套故障，A套PT断线。 恢复励磁PT断线，断开仪用PT某相，此时指示B套故障和PT断线。(5)逆变模拟试验外加三相电压100V，短接发电机状态接点,模拟发电机在运行状态，在调节器发“逆变灭磁”令后，断开外加电压和开关状态接点，在录波图上观察触发角度由小变大的变化。（6）过励欠励模拟试验分别模拟送入过励、欠励限制动作无功值，观察过励、欠励限制动作正确。3、机组开机后空载试验（动态试验）3.1 零起升压试验微机励磁调节装置置“电压闭环”方式，满足起励条件，发电机自动建压至5% UFN，然后由中控室增磁按钮将机端电压升至100%UFN。3.2 阶跃响应试验微机励磁调节装置切至“电压闭环”方式，在80%UFN、100%UFN时通过工控机试验窗键入命令，做10%UFN阶跃响应试验，观察调节性能，整定PID参数。3.3 自动升压试验微机励磁调节装置切至“电压闭环”方式，调节机端电压给定值在90%，满足起励条件，调节装置自动建压至额定。3.4 运行方式切换试验做“电压闭环”、“电流闭环”及在不同方式下做A/B套切换试验，切换过程中机端电压无扰动。3.5 逆变灭磁试验投微机励磁调节装置“逆变灭磁”按钮，调节装置应可靠逆变灭磁。3.6 转子电流阶跃试验微机励磁调节装置置“电压闭环”方式，做转子电流5%ILN 阶跃试验，整定PID参数。3.7空载PT断线试验调节装置A套为主，将调节装置励磁PT三相中某相断开，调节器自动切换至B套，此时指示A套故障，PT断线。恢复励磁PT断线，断开仪用PT某相，调节器自动切换至A套，指示B套故障和PT断线。3.8频率特性及V/F限制试验机组转速为3000r/min，频率为50Hz，当电压升至1.06UFN时，V/F限制动作，限制继续升压；机组转速由3000RPM下降，当频率低于47.5Hz时，V/F限制开始动作，低于45HZ时逆变灭磁。四、调试过程中出现的问题及处理此次检修由于项目做的比较全面，所以在试验过程中，发现了两个重大的缺陷，检查消除过程如下：1、装置A/B套不能切换现象：A套为主套正常运行时，按切换按钮，主套切换到B套，但A套任显示为主套，却无脉冲输出指示。当B套为主套正常运行时，按切换按钮，无法切换到A套。后果：当系统正常运行时，如果主套因故障无法工作需要切换到另外一套运行时，将无法实现切换，使发电机失励，造成发电机停机。处理过程：首先怀疑软件升级问题，重新刷新到原程序，故障依旧，再怀疑板块问题，更换脉冲放大板，CPU板，电源板，直至所有板块更换，故障仍未消除，此时注意到A套切换到B套时脉冲放大板无信号，怀疑两套装置通讯出问题，造成无法联机，但通过检查发现数据线和通讯口正常。最后打开机箱，将A套装置底座更换，故障解除，返还厂家，告知原因为抗干扰电容失效，切换继电器无法获得足够的启动电压造成装置无法切换。2、装置B套不能上传录波曲线现象：在做机组开机后的动态试验时，发现B套装置不能正常上传所录波形曲线，上传中瞬间显示工控机串口通讯故障然后退出上传。后果：1）不能判断试验结果是否正常；2）故障时不能显示故障结果。处理过程：怀疑B套通讯故障，经检查发现为开关信号板问题，更换两块通讯芯片，故障解除，厂家解释为通讯芯片针脚与座之间接触不好导致部分功能失效。五、结束语通过此次装置的调试和软件升级，发现了装置存在的重大隐患。由于设备六年一次的检修周期过长，正常运行时无法发现存在的隐患，所以，除了在平时定期巡检中要认真检查装置的各种数据和告警信号是否正常，在检修时，一定要认真检查每一个项目是否合格，努力消除装置可能出现的隐患，保证发电机励磁系统运行的可靠性和稳定性，确保安全生产。参考文献：1 SAVR-2000发电机励磁调节器使用说明书 电力自动化研究院南瑞电气控制公司