摘要：随着我国水电的发展，水轮发电机也得到了巨大的利用，其中励磁调节器是同步发电机的重要控制部件，直接影响机组及系统的安全稳定运行。本文主要从改造后励磁调节器的系统配置及性能特点、装置特点、工作模式探讨、人机界面和主要性能指标分析分析五方面进行了全面立体的阐述和分析。
关键词：发电机；励磁系统；励磁电流；人机界面
前言
发电机励磁系统是发电机组的重要组成部分，励磁系统的安全稳定运行要求专业人员熟悉励磁主系统和励磁调节器各单元工作原理、相互配合关系、工作特性以及在励磁系统整体中的作用，对励磁控制系统熟悉，正确调试是励磁系统可靠运行的保证，还应掌握励磁系统的主要试验项目、试验方法、主要技术要求，保证励磁系统各环节及参数运行在最佳状态。白山电站五台300MW水轮发电机均采用EXC9000型全数字微机励磁调节器，投运以来未出现任何故障。
1改造后励磁调节器的系统配置及性能特点
1.1 EXC9000型励磁调节器的特点和功能
（1）调节器由A、B、C 三个调节通道、模拟量总线板、开关量总线板、人机界面、接口电路等组成。A、B通道为微机通道，A为主通道，B为第一备用通道，它们的核心控制器件总线工控机，C通道为模拟通道。
（2）可进行过励反时限限制、空载v/f限制、调差、通道间的自动跟踪功能、自启起励功能、自动逆变灭磁、硬件实现直流侧短路过电流保护、欠励限制等功能。
1.2 EXC9000型励磁系统调节器新增特点
（1）调节器硬件。测量板内增加数字信号处理器（IXSP），用于实现交流采样和PSS功能，主CPU可通过16位双口RAM随时读取DSP板的采集或运算结果。
（2）调节器功能。调节器采用PID+PSS控制模式，包括FCR调节器功能、恒无功/功率因数附加调节、通道跟踪、系统电压跟踪等功能。功率型PSS附加控制，可以有效地抑制电力系统低频振荡；专用的DSP芯片用于交流采样，通过双口RAM与主CPU进行数据交换；多种对外接口方式；快速脉冲列技术，实现残压起励，当残压过低时，只需利用较小的辅助电流就可确保起励成功；专用的调试软件，具有故障记录、追忆、事故录波、防误操作等功能。调节器可直观地显示励磁系统的运行工况，可做现场调试工具，实现智能化调试。
2装置特点
在此EXC9000微机励磁调节器中，一套独立的智能化故障检测系统都在每个调节通道中配置，其具有独立的数字/数字/模拟三通道，以及两种不相同的调节组态。另外，还具有运算速度快、分工合理以及低功耗的特点，这是由于采用了多CPU模块协同工作的原因。满足能不同散热风扇，而在全封闭的环境下工作的要求，其中，具有比较强的抗震动和抗冲击的能力，相关的高密度的针孔连接器以及结构都是采用欧洲标准。通讯方式简单适用，对外的接口比较灵活，不同监控系统的接口都能够比较好的得以满足。多种抗干扰的措施在工艺结构和电路设计中采用，使得能够充分发挥相关的布线设计、滤波、接地、屏蔽的作用，使得调节器的故障率有所降低。
3工作模式探讨
3.1发电模式
3.1.1手动方式
机端的电流在手动方式下需要维持恒定，其中的反馈量则为励磁电流，通过分析其数学模式，发现只有一级超前/滞后校正的过程，附件控制主要应用于试验，而不是对于励磁电流调节，或者，仅仅作为自动方式发生故障的情况下的辅助控制方式，比如自动控制的PT断线情况。
3.1.2自动方式
机端电压很定则是通过自动电压调节器的方式进行维持，发电机端电压则为反馈量。这里，采用两级超前/滞后校正环节在自动电压调节器中，为了使得励磁系统具有比较好的静态和动态的性能，另外还增加了相关的调差、V/F限制、过励限制、欠励限制、强励限制、定子电流限制、PPS附件控制信号等等。
3.2电制动模式
相比于机械制动，电制动模式具有停机时间较短、制动力矩大、无环境污染、设备维护检修方便、制动投入速度不受限制等特点，在机组正常停机过程中就能投入使用电制动。电制动模式在调节器内增加，这样通过和外部电制动的逻辑回路、制动操作之间的相互配合，使得电制动停机成为可能。恒定的励磁电流在调节器的控制环节中，利用励磁系统向发电机所提供，其中，软件能设定电流大小。第一，逆变灭磁则是在电机停机状态下，此时无励磁电流；第二，电制动投入指令；第三，开机指令则是在0.5s以后给出。分析推出电制动模式的调节器的顺序为：第一，电制动的投入指令先行撤出，逆变灭磁在调节器中自动进行；第二，电制动开机指令在5s后再进行撤出；第三，利用调节器去检测励磁电流，当发现没有存在励磁电流时，电制动模式退出，而转进入发电模式。
3.3恒控制角模式
仅在实验手段下，才使用调节器的开环调节模式。对于励磁电源激励方式下的恒控制角模式来说，一般用于发电机空载特性试验、发电器短路试验等。这里分析在恒控制角模式下，同相应的调试软件，进入的常规顺序分析如下：第一，没有磁电流；第二，“恒控制角模式”的，命令在相关的调试软件中激活；第三，“强制开机”命令在调试软件中使用。这样，在进入相应的恒控制角模式下，初始化调节器，满足最大化控制信号输出的要求，使得，Ukmax=7600。之后，控制角的设置则是通过调试软件，控制角的调整还可以通过增减磁操作来进行。分析恒控制角模式的退出过程，第一，励磁电流降为零；第二，“退出强制开机”命令通过调试软件选取；第三，“正常模式”命令可以通过调试软件进行，这样就可以使得恒控制角模式有效退出，从而转到发电模式。
3.4短路干燥模式
通过励磁电源的作用，在相关的发电器空载特性试验、发电器短路试验中能够方便使用短路干燥模式。短路干燥模式的进行可以通过调试软件的相关操作，分析进入短路干燥模式常规顺序则为：第一，确保没有电流存在；第二，“短路干燥模式”命令通过调试软件进行选择；第三，“强制开机”则是通过调试软件选择相应命令。在短路干燥模式中，也是首先初始化调节器，可以转到手动方式，同时把电流设为零。然后，电流给定的调整可以通过增减磁操作来得以实现。这里分析推出相应的短路干燥模式如下：第一，降低励磁电流数值为零；第二，“强制退出开机”命令通过调试软件进行选择；第三，“正常模式”命令则是通过调试软件选择进入，这样就使得短路干燥模式能顺利退出，从而有效进入发电模式。
4人机界面分析
励磁系统和用户之间的有效的操作接口则是人机界面的主要功能，其主要特点就是一定要方便于运行人员的巡检，人机界面相关的功能则包括相应的故障报警指示、运行状态的实时显示、能有效显示机组的运行参数；具有相关的防止误操作的措施，操作画面具有文字说明解释，这样大大方便了巡检人员的管理。一方面便于操作，功能齐全；另一方面画面丰富、可用于维护和试验，便于运行管理，具有良好的视觉效果，另外，还能够有效显示系统运行状态、通讯状态、模拟量、数字量等。
5主要性能指标分析
A/D转换器：16bit分辨率；1.5us的单通道转换时间；单端34路的通道数。
主CPU板：具有工业计算机的功能，586DX5-133高集成化的单板计算机。
可控硅控制角分辨率：0.004度/码。
调差范围：-15%～+15%
移相范围：10度～150度
调压范围：1%～120%
调压精度：小于0.5%
阶跃特性：10%阶跃超调量小于20%，震荡次数小于2次，调整时间小于10秒。
6结语
总而言之，励磁系统是发电机组不可或缺的一部分，是机组正常运作的基本条件之一。因此，有关的人员应该对励磁系统进行科学合理的安装并适时的对其进行调试，确保机组可以正常的运行。
参考文献：
[1]张金辉，黄浩，张晓龙，杨勇.EXC9000励磁恒压模式实现发电机定子干燥[J].水电厂自动化，2013（4）
[2]俞鸿飞，曹成军，陈新琪.电力系统电压调节器PSVR在励磁调节器中的实现[J].水电站机电技术，2013（04）
[3]梁国玲.龙羊峡电厂励磁调节器技术改造[J].水电厂自动化，1996（03）
[4]关安超，魏宏斌.EXC9000型全数字式静态励磁系统的应用[J].安装，2010（09）
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