励磁系统NES5100.doc

NES 5100励磁调节器是南瑞第三代微机励磁调节器，对于前两代微机励磁调节器SJ 800和SAVR 2000，我比较熟悉的是SJ800以及他的科研产品WJL-2型微机励磁控制器。 ??? NES 5100励磁调节器借鉴了前两代励磁调节器几十年现场运行经验，参考了IEEE Std 421.5TM-2005励磁系统数学模型，还吸收了目前数字控制领域内最先进的研究成果和工艺。在计算速度、控制周期、抗电磁干扰、可靠性方面均有极大的进步。对于这一点，我是认可的，因为我国早期励磁调节器不参考IEEE励磁数学模型，怎么简单怎么搞，尽量节约硬件资源。现在不一样了，硬件的先进带来丰富的硬件资源，我们的软件也就国际化和标准化了。 ??? NES 51000控制单元采用主频高达180MHz的32位高性能微处理器为核心的硬件平台，采用积木式多通道冗余结构，并配备网络化的人机交互系统，采用嵌入式实时多任务操作系统，可实现逻辑现场组态。基于上述的硬件平台和软件构架，NES 5100具有设计理念超前、可靠性高、操作简单、维护方便、使用灵活、扩展和兼容性高等特点。这些特点除了扩展和兼容性高外，其他还是蛮实在的，NES 5100励磁调节器应用广泛，受到现场技术人员的好评。 ??? NES 5100励磁调节控制单元以ARM芯片为自动通道计算控制核心，FPGA为I/O中心、DSP为纯手动通道计算控制核心，构成了三CPU系统。以ARM为主，配置A/D、D/A、FPGA、ETHNET、FLASH、CAN、DSP从而构成励磁调节CPU板；加上模拟量板、开关量板、同步板、脉冲放大板，电源板等构成励磁调节控制单元。 ? ??? 控制单元硬件框图，相当于一套励磁调节器硬件框图，具有三个通道：电压闭环（AVR）、电流闭环（FCR）以及纯手动通道（MEC），其中MEC仅由DSP独立完成。这三个功能模块相互跟踪，保证切换时无扰动。正常情况下A套为主运行，B套跟踪；当A套故障时，本套由AVR切换到FCR，同时若B套无故障，切换到B套；当AB两套自动通道部分均出现故障时，切换到独立手动通道运行，由两套的任一套的独立手动通道按照“硬件抢先”原则获得主套运行权利；自动运行情况下，各通道中运行优先权由高到低为AVR、FCR、MEC；由于故障原因引起的切换，复归必须手动完成。主从通道的切换也可通过主从切换把手来人为切换。 ? ??? NES 5100励磁调节器调节规律：PID＋PSS（电力系统稳定器）： ??????? 并联PID和串联矫正，可通过设置选择 ??????? PSS1A和PSS2A模型，可通过设置选择 ??? 多种运行控制方式可选： ??????? 恒机端电压闭环方式（AVR，基本配置） ??????? 恒转子电流闭环方式（FCR，基本配置） ??????? 定角度方式（试验） ??????? 恒无功功率运行（选用） ??????? 恒功率因数运行（选用） ??? 独特的多重切换技术，保证各种情况下的切换无冲击，确保机组可靠运行 ??? 保证发电机按要求升压、并网、增减无功负荷及逆变停机 ??? 保证发电机稳定运行于空载、发电、调相、停机等工况 ??? 主备励无扰切换（选用） ??? 余弦移相 ??? 闭环调节是励磁调节的核心之一，而控制方法则是闭环调节核心。NES 5100励磁调节器电压闭环控制具备两种基本的控制方法：一种为暂态增益衰减模型，也就是常说的串联PID模型；另一种为按偏差的比例、积分和微分进行控制的PID调节器，也就是常说的并联PID模型。这两种控制方法可以通过软开关切换选择，而且两种PID模型之间互相跟踪，避免在切换过程中引起大的波动。对于这一点，我很佩服我们中国励磁技术人员，真是了不起。 ??? 电压闭环调节的参考量和控制量为机端电压；电流闭环调节的参考量和控制量为转子电流。 ? ? ??? NES 5100励磁调节器功能齐全，特别是下列特殊功能，值得大家学习和了解。 ??? 1、零起升压 ??? 该控制器模块是为了实现起励过程中电压超调最小，超调量控制在10％以内。 ??? 为了实现起励速度快且超调小的目的，可以检测起励过程中定子电压幅值，判断该值与设定的起励终值的差距，以此来确定起励过程中的控制电压，以及电压闭环控制投入的时机。水电机组一般采用该种方式起励。 ??? 2 、软起励 ??? 为了实现起励速度、起励终值可控，起励过程可人工干预，设计了软起励控制器模块。 ??? 该模块由可设定的步长来逐步升高电压给定，并通过增减磁开入量来人工干预，使起励过程停止。通过设定步长和终值可改变起励速度，设置范围较宽，可满足各种起励情况下的要求。火电机组一般采用该种方式起励。水电机组根据要求，以及设置合适的参数，也可采用该种方式起励。 ??? 3、系统电压跟踪 ??