ABB-UNITROL5000调节器在百万机组中的应用解读.docx

ABB-UNITROL 5000调节器在百万机组中的应用沈校（江苏南通电厂江苏南通 226003）(Jiangsu Nantong Power Plant Nantong Jiangsu 226003)摘要：本文介绍了ABB UNITROL 5000励磁调节器在江苏南通电厂1050MW机组中的应用。关键词：UNITROL 5000、励磁调节UNITROL 5000是瑞士ABB公司于1999年在上一代产品（UNITROLF和UNITROLP）的基础上研制开发的新型的励磁调节器。该调节器不仅保留了上一代产品的先进技术，例如：ARCnet网络技术，也增加了各种新型技术，例如：可控硅整流桥动态的、智能化的均流、低残压快速起励，以及完善的通讯功能和多种调试手段，如Windows界面的应用程序编程（GAD开发工程工具）的软件包以及CMT或ECT调试和维护工具包。江苏南通电厂（以下简称苏通厂）2×1050MW超超临界燃煤发电机组，为单元制结构，发电机为上海电气集团股份有限公司引进西门子公司技术制造隐极式、三相同步汽轮发电机，励磁系统为三机无刷励磁，发电机出口电压27kV，励磁调节器为ABB生产的UNITROL5000型数字励磁调节器。UNITROL 5000经过十几年的应用，已经日臻完善，下面就其功能进行一个简要的介绍。系统概述图1是苏通厂励磁机的基本布置。永磁副励磁机产生三相交流电，通过AVR 整流和控制提供一可变的直流电流给主励磁机励磁。在主励磁机转子感应的三相交流电经旋转整流桥整流后，通过转轴内的直流引线提供给发电机转子绕组。图1：旋转二极管无刷励磁系统（系统示意图）在三机励磁中，励磁电源取自永磁机。同步发电机的磁场电流经由G10、G20励磁调节器，主励磁机，旋转整流二极管供给。可控硅整流器G10、G20将交流电流转换成受控的直流电流。并网后，励磁系统可以在AVR模式下工作，调节发电机的端电压和无功功率，或者可以在一种叠加的模式下工作，如恒功率因数调节、恒无功调节等（上述两种调节方式主要用于水电厂）。此外，它也可以接受电厂的成组调节指令。灭磁设备的作用是将磁场回路断开并尽可能快地将磁场能量释放掉。灭磁回路主要由磁场断路器Q02、灭磁电阻R02和晶闸管跨接器F02（以及相关的触发元件）组成。苏通厂的励磁调节器采取双通道（G10和G20）的结构，如图2所示。一个通道主要由一个控制板（COB）、测量单元板（MUB）、高起始响应板（HGC）、冷却风扇等构成，形成一个独立的处理系统。每个通道含有发电机端电压调节、磁场电流调节、励磁监测/保护功能和可编程逻辑控制的软件。除励磁调节器外，一些接口电路如快速输入/输出（FIO）模块也被用来提供测量和控制信号的电隔离。UNITROL 5000还具有强大的串行通讯功能。一方面，它可以通过串行通讯实现与电站监控系统的接口，支持Modbus,Modbus+和Profibus等协议。另一方面，在励磁系统内，控制和状态信号的交换是通过ARCnet网实现的。磁场断路器跳闸回路还附加了硬件回路。图2 苏通厂UNITROL 5000励磁系统原理图UNITROL 5000励磁调节器总述苏通厂的励磁调节器型号为：A5T-O/C7P3-A250，含义分别是：A：双自动通道，每一个通道含手动控制；5：UNITROL 5000系统；T：1+1冗余，100%冷备用；O：无附加功能；C7：整流桥型号；P：永磁发电机；3：整流器电源是3相的；A：低电压侧为交流开关；250：灭磁开关的额定电流。配置UNITROL5000型励磁调节器的核心是一块被称作COB的控制板。所有的调节和控制功能以及脉冲生成等均由COB实现。此外，还有一块带数字信号处理器（DSP）的测量单元板（MUB），用于快速处理实际的测量值。这两块板按上下层结构安装，并装入一个金属箱中，形成一个独立的调节通道。在这样的配置中，用一个扩展的高起始门极控制器用于磁场电流调节。两个通道是完全独立的，可以在线维护。一个通道运行时，另一个通道实时跟踪，若有故障，可以做到快速无扰切换。采用了诸如快速I/O卡等接口装置，用于电气隔离和信号转换。这些接口装置一般都放置在信号源相近的位置。励磁系统内的信号处理，若无需实时处理，则通过ARCnet网执行。主要的控制单元控制板（COB）COB(控制板)是系统的中央处理单元（图3）。它包括顺序控制软件，所有的控制回路（调节器）以及保护和监控功能。另外，所说的门极控制单元也包含在控制板中，用来产生并服务于功率整流桥的触发脉冲。在正常运行下，所有的参数值都存储在随机存储器（RAM）中。若需永久性保存，应用闪存（ROM）进行存储。在COB中集成了自动电压调节、各种限制、保护和控制功。COB所使用的CPU是增强型的微处理器AN80186AM，在32MHZ时