雙微機(jī)型晶閘管勵(lì)磁裝置在大型同步電機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用

徐冰凌　高　蕭

[摘要]江都三站更新改造工程選用WKLF-102B雙微機(jī)型晶閘管勵(lì)磁裝置，該裝置具有起動(dòng)平穩(wěn)、操作方便、運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還能對(duì)實(shí)時(shí)參數(shù)液晶顯示，支持在線修改、事件記錄等技術(shù)特性。介紹了江都三站改造前的現(xiàn)狀及改造后勵(lì)磁裝置的組成、技術(shù)特性等。

[關(guān)鍵詞]晶閘管 雙微機(jī)型 勵(lì)磁 大型泵站 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TN2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1671－7597（2009）0510028－01

隨著工程自動(dòng)化水平的深入應(yīng)用和微機(jī)技術(shù)水平的不斷提高，微機(jī)型晶閘管勵(lì)磁裝置也得到了飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。同時(shí)在南水北調(diào)這一宏大建設(shè)浪潮的背景下，江都引江水利工程管理處三站，積極著手做好各類預(yù)防措施，對(duì)同步電機(jī)勵(lì)磁裝置及時(shí)進(jìn)行更新?lián)Q代，克服了陳舊設(shè)備元器件老化，故障率高，運(yùn)行不穩(wěn)定的現(xiàn)狀，保證了汛期機(jī)組的正常運(yùn)行。

改造勵(lì)磁裝置，主要從系統(tǒng)功能齊全、裝置可靠、人機(jī)界面易操作、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息齊全準(zhǔn)確、故障報(bào)警可追溯等方面著手。而江都三站的設(shè)備早期采用BKL-101C型勵(lì)磁裝置，由于年代久遠(yuǎn)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足上述要求，故而急需進(jìn)行改造換代。經(jīng)過各項(xiàng)評(píng)比與考察，最終采用了WKLF-102B型微機(jī)勵(lì)磁裝置。經(jīng)過1年的頻繁操作實(shí)踐檢驗(yàn)，該裝置在性能上滿足預(yù)期要求，較舊裝置性能上有較大提高。

一、WKLF-102B型勵(lì)磁裝置的組成

WLKF-102B型勵(lì)磁裝置，包括三相全控橋式整流回路構(gòu)成的主回路，起動(dòng)回路，空氣開關(guān)，勵(lì)磁變壓器，兩臺(tái)功能相同的Excitrol-100勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，測(cè)量指示元件，液晶觸摸屏面板，風(fēng)機(jī)單元，電源系統(tǒng)，接點(diǎn)量開入、開出部分，后臺(tái)上位機(jī)通訊接口，勵(lì)磁電流、電壓4～20mA變送輸出部分，以及配套專用軟件。

Excitrol-100微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器為結(jié)構(gòu)獨(dú)立的控制單元，其功能包括測(cè)量、控制、調(diào)節(jié)與保護(hù)，同時(shí)還負(fù)責(zé)與后臺(tái)PC機(jī)液晶操作面板以及兩套調(diào)節(jié)器之間的通訊，是整個(gè)WKLF-102B勵(lì)磁裝置的核心成員。Excitrol-100勵(lì)磁調(diào)節(jié)器采用具有超大規(guī)模集成度的32位嵌入式DSP處理器作為核心控制單元，主頻150MHZ，滿足各種復(fù)雜的快速運(yùn)算；對(duì)模擬量測(cè)量均采用快速傅里葉變換（FFT）運(yùn)算，具有工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)抗干擾能力。具體如下圖：

二、WKLF-102B的主要技術(shù)性能

由于采用32位DSP處理器，主頻150MHZ，使得該裝置具有很強(qiáng)的數(shù)字信號(hào)處理能力。

（一）功能齊全

1．起動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)脈振，投勵(lì)無(wú)沖擊。同步電動(dòng)機(jī)對(duì)勵(lì)磁起動(dòng)回路的可靠性要求較高，它采用鼠籠異步起動(dòng)，轉(zhuǎn)子回路感應(yīng)較高的電壓，對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子的繞組絕緣和性能造成影響，因此，勵(lì)磁裝置必須能及時(shí)地在主機(jī)起動(dòng)過程中串接適當(dāng)?shù)碾娮?，?lái)改善主機(jī)的起動(dòng)特性。而該電阻的恰當(dāng)?shù)慕尤霑r(shí)機(jī)，也能使機(jī)組起動(dòng)更平穩(wěn)、無(wú)振動(dòng)，對(duì)機(jī)組無(wú)沖擊。WKLF-102B型勵(lì)磁裝置在起動(dòng)過程中，起動(dòng)電阻正、負(fù)半波可靠對(duì)稱接入，電機(jī)加速平穩(wěn)，能迅速準(zhǔn)確按照整定參數(shù)捕捉到滑差，實(shí)現(xiàn)投全壓控制和反極性末尾準(zhǔn)角投勵(lì)；還設(shè)有零壓計(jì)時(shí)投勵(lì)環(huán)節(jié)，確保輕載或主機(jī)斷路器在試驗(yàn)位置合閘時(shí)（檢修工況）可靠投勵(lì)。

2．全面的勵(lì)磁保護(hù)功能。對(duì)各個(gè)接點(diǎn)量進(jìn)行硬件輸入、軟件監(jiān)控，自動(dòng)判斷故障信息并作出反應(yīng)，并根據(jù)故障的危險(xiǎn)度進(jìn)行優(yōu)先級(jí)判斷，自動(dòng)選擇更為可靠的調(diào)節(jié)器運(yùn)行。自診斷功能包括：調(diào)節(jié)器內(nèi)部硬件故障及電源檢測(cè)，霍爾傳感器故障檢測(cè)，勵(lì)磁輸出開路檢測(cè)，觸發(fā)脈沖故障機(jī)主橋缺相檢測(cè)，起動(dòng)回路故障及起動(dòng)回路無(wú)法關(guān)斷檢測(cè)，同步信號(hào)斷線及可控硅觸發(fā)同步故障檢測(cè)，增減磁接點(diǎn)粘連保護(hù)，PT斷線檢測(cè)，空氣開關(guān)及快速熔斷器檢測(cè)，風(fēng)機(jī)故障檢測(cè)，帶勵(lì)失步保護(hù)，失磁失步保護(hù)，長(zhǎng)時(shí)間不投勵(lì)保護(hù)，再整步失敗保護(hù)，滅磁失敗保護(hù)，可整定的反時(shí)限強(qiáng)勵(lì)限制，最小勵(lì)磁限制，過勵(lì)限制，欠勵(lì)限制，機(jī)端過電壓限制，機(jī)端欠電壓限制，低電壓強(qiáng)行勵(lì)磁等等。

（二）裝置可靠性高

1．2套調(diào)節(jié)器互為備用。Excitrol-100微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器裝置是WKLF-102B微機(jī)控制同步電機(jī)勵(lì)磁裝置的核心控制、勵(lì)磁調(diào)節(jié)及保護(hù)單元。裝置采用兩臺(tái)軟硬件功能完全相同的Excitrol-100微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器分A、B套運(yùn)行，A、B套均可以主機(jī)運(yùn)行，當(dāng)A(B)套調(diào)節(jié)器為主機(jī)運(yùn)行時(shí)，B(A)套調(diào)節(jié)器自動(dòng)轉(zhuǎn)入備用狀態(tài)，備用機(jī)不接受任何勵(lì)磁操作控制（通訊及調(diào)節(jié)器配置，錄波操作等除外），備機(jī)自動(dòng)跟蹤主機(jī)的運(yùn)行參數(shù)、狀態(tài)，其觸發(fā)脈沖和控制輸出完全被封鎖（故障報(bào)警除外）；主、備機(jī)分別不斷進(jìn)行各自軟硬件自檢和運(yùn)行參數(shù)測(cè)量，但主機(jī)還要不斷進(jìn)行勵(lì)磁控制與調(diào)節(jié)，并判斷勵(lì)磁調(diào)節(jié)是否正常，一旦主機(jī)調(diào)節(jié)器發(fā)生故障，在備機(jī)調(diào)節(jié)器正?；騻錂C(jī)的故障致命等級(jí)低于主機(jī)時(shí)，備機(jī)調(diào)節(jié)器自動(dòng)轉(zhuǎn)入主機(jī)運(yùn)行（自動(dòng)切換）；若主機(jī)調(diào)節(jié)器故障時(shí)，備機(jī)調(diào)節(jié)器故障致命等級(jí)高于主機(jī)時(shí)，則不會(huì)進(jìn)行調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)換，在主機(jī)調(diào)節(jié)器故障為非致命故障轉(zhuǎn)入手動(dòng)模式或開環(huán)保守模式運(yùn)行，致命故障（勵(lì)磁事故）則動(dòng)作與跳閘停機(jī)。

2．專用軟件安全。WKLF-102B型勵(lì)磁裝置的Excitrol-100微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器使用專用軟件，每個(gè)Excitrol型勵(lì)磁調(diào)節(jié)器都設(shè)置有軟標(biāo)簽，標(biāo)簽記載的信息包括調(diào)節(jié)器的型號(hào)、序列號(hào)、軟件版本號(hào)、制造日期、制造商等名稱及聯(lián)系號(hào)碼。其中調(diào)節(jié)器序列號(hào)是區(qū)別不同調(diào)節(jié)器的唯一標(biāo)識(shí)，從調(diào)節(jié)器上傳的所有文件包括調(diào)節(jié)器配置文件、錄波圖形文件及事件記錄文件都包含有該標(biāo)識(shí)。

3．可靠同步，改善電機(jī)工況。裝置的同步信號(hào)，采集自勵(lì)磁變壓器二次側(cè)，三相線電壓互為冗余，任意一相斷線不影響裝置運(yùn)行。在不附加任何相移的前提下保證觸發(fā)脈沖與勵(lì)磁電源同步，對(duì)勵(lì)磁變壓器的連接組別無(wú)要求。

4．故障報(bào)警可追溯。WKLF-102B型勵(lì)磁裝置完備的事件記錄功能。事件記錄器能準(zhǔn)確記錄勵(lì)磁裝置的每一次就地或遠(yuǎn)方操作、裝置的瞬時(shí)或永久故障信息、輸入輸出接點(diǎn)量及內(nèi)部狀態(tài)變位等信息，每產(chǎn)生一次新事件，液晶屏控制器將其刷新在顯示器窗口中，按照時(shí)間先后由上至下滾動(dòng)，掉電不丟失。

勵(lì)磁裝置能夠穩(wěn)定可靠地運(yùn)行，對(duì)于泵站汛期的機(jī)組運(yùn)行非常重要。江都三站改造后的勵(lì)磁裝置非常穩(wěn)定，勵(lì)磁故障幾乎為零，有力保障了汛期的水情的及時(shí)調(diào)度。