励磁调节器方案分解.doc

东北电网有限公司 科技项目计划申请书 （代可行性研究报告） 项目名称：水轮发电机组NI cRIO新型励 磁调节器研究与开发 负责单位：丰满发电厂 协作单位：沈阳华易电力科技有限公司 项目类别：综合自动化项目 起止年限：2008年01月至2009年01月 填报单位： （盖章） 填报日期：2007年11月10日 一、项目内容、目标和技术指标 在目前的水电厂励磁调节器实际应用产品中，主要有以下几种产品在用户的现场中使用： 1、进口产品，这包括ABB公司、西门子公司、GE公司等国外大型跨国公司。 2、国内则以南自、广科所为代表，也包括河北工业大学、清华吉思等占市场份额不大的中小型公司产品。 3、原理上大致分为如下三个体系： 1)、以传统PLC为核心的励磁调节器系统，系统特点是有较高的可靠性，但系统时间常数较大。其产品主要针对小型发电机组。 2)、以工业控制计算机为核心的励磁调节器，广科所是以104总线工业控制计算机为核心开发的产品，104总线的优点是计算机成本相对较低，传统板卡比较丰富，方便产品开发。但104总线已经是20世纪80年代的技术，相比较当今的科技水平104总线以渐渐淡出工业控制领域。 3)、以32位单片机及DSP技术自行开发的励磁调节器产品，这个方面是以南自院的产品最为典型。产品特点是运用了32位单片机及DSP技术，符合当今技术发展趋势，整体的单片机水平完全满足常规励磁调节器的实际应用。但在过去实际应用中频繁出现问题的现象来看，国内自行开发的单片机在原理上是先进的，而在产品的工业化设计和加工中，突出的表现出产品工业化设计和工业化生产方面的滞后，最终导致产品故障率增高，产品没有现场要求的高可靠性能。 纵观以上在励磁调节器领域国内外产品的现状，真正在价格上适合国情的产品是国产的产品，同时有较及时的售后服务。而在先进性和可靠性上有突出优点的产品是国外大公司的进口产品，但他们价格昂贵，技术沟通困难。针对这些方面的问题，我们进行了长时间的探索和技术上的论证，试图找到一个两全其美的励磁调节器解决方案。在充分的结合励磁调节器现场实际需要及目前市场成熟技术和产品发展的水平，提出全新的励磁调节器解决方案。目的是超越国内现有产品技术及工业化设计水平，同时考虑未来的全数字化发展及建立复杂数学模型的快速运算能力。下面将论证达到以上目在技术上及后期产品化生产的可行性。 在本科研项目中，我们提出建立“水轮发电机组综合数字励磁调节器系统”的概念，其中心思想是使得新一代励磁调节器达到超越国内一线产品、减少与国际上一流产品差距之目的。在本项目中，将以美国 NI cRIO系列模块化工业级数据处理和控制产品为核心，取代传统国内励磁调节器核心控制部件所广泛使用的PC104、DSP及PLC等部件。美国 NI cRIO 是一款嵌入式实时控制器，具有200MHz Pentium级别的处理器，适于确定可靠的实时应用。NI cRIO-9004具有用于文件存储的64MB DRAM内存和512MB非易失的CompactFlash存储介质。具有用于网络编程通信的10/100 Mb/s以太网端口、内置式Web(HTTP)和文件(FTP)服务器。借助远程面板Web服务器，可自动发布LabVIEW实时应用的前面板图形化用户界面，从而实现多用户远程监控。工作电压为9-35 VDC双电源输入，且小功率消耗。美国 NI cRIO系列模块化工业级数据处理和控制产品是高可靠性的工业级产品，国内甚至在军事领域已经在采用。美国NI公司为配套自己独立个性化的产品体系，同步推出了支持NI公司全部硬件标准（同时亦支持满足国际标准的其它公司的硬件）的可视化编程软件－NI LabVIEW。经过长期的完善和发展，今天，该软件已经成为广泛用途的工业控制、数据检测和分析领域里的最广泛应用编程工具软件。最突出特点是先进和其所生成的用户程序的高可靠性两方面。由于NI公司过去一直是美国军方供应商，在国内工业上的应用只是在最近几年内才得到一定程度上得到推广 在这个项目中，采用美国 NI cRIO系列模块作为励磁调节器的数据采集、触发同步、电流、电压波形还原、数字I/O、人机界面、故障监测、时钟同步、数学模型运算等核心处理功能，且具有高速以太网接口。由于其高速和高时实性能对未来随时增加的复杂数学模型具有极强的适应能力，同时，该硬件体系极高的可靠性避免了过去国内励磁调节器核心部件频繁出现故障的问题。 本科研项目最终达到的技术指标如下： 1) 按发电机机端电压偏差进行PID调节的自动励磁调节功能；　　2) 长期运行时，1．1倍额定励磁电流限制;　　3) 过励限制；　　4) 欠励限制；　　5) V/F限制；