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1、1、概述励磁调节装置是发电机的重要组成部分，无论是在暂态过程或稳态运行，同步发电机的运行状态在很大程度上与励磁有关，也就是说，一个优良的励磁控制系统不仅可以保证发电机运行的可靠性和稳定性，而且可以有效地提高发电机及与其相联的电力系统的技术经济指标。PWL型微机励磁调节装置，是适用于同步发电机组的新一代的微机励磁调节装置。我国第一代微机励磁产品采用Z80、8031、8086、8098、80c196等单片机、单板机构成，随着计算机科学的飞速发展，新一代的微机励磁产品CPU多采用DSP高速数字信号处理芯片构成，其主频可达40MHz，运算速度快，硬件设计也更为简单，具有明显的优越性。PWL型微机励磁调
2、节装置，是南京合凯电气自动化有限责任公司自行研制的高科技产品，它以DSP芯片为核心，具有更简单的硬件结构和极其丰富的软件功能，采用先进的控制理论及全数字化的微机控制技术，该产品具有极高的性能价格比，其主要技术指标均达到或优于部颁“大、中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置技术条件”、“大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件”和“大、中型同步发电机励磁系统基本技术条件”。2、型号及适用范围21 PWL-1型微机励磁调节装置PWL-1型微机励磁调节装置适用于100600MW大型汽轮发电机组三机励磁系统,见图2.1-1。22 PWL-2Z型微机励磁调节装置PWL-2Z型微机励磁调节装置适用于125M
3、W及以下具有直流励磁机的发电机组,见图2.2-1。23 PWL-2W型微机励磁调节装置PWL-2W型微机励磁调节装置适用于100MW及以下具有无刷励磁系统的发电机组,见图2.3-1。24 PWL-3型微机励磁调节装置PWL-3型微机励磁调节装置适用于适用于大、中、小型发电机组的自并励励磁系统,见图2.4-1。25 PWL-4型微机励磁调节装置PWL-4型微机励磁调节装置适用于125MW及以下具有直流励磁机的发电机组，主回路采用IGBT开关管,见图2.5-1。3、主要特点31 PSS+PID的控制方式控制理论采用PSS+PID，即电力系统稳定器加上经典的控制理论，比例-积分-微分调节。众所周知，
4、发电机励磁控制系统是一个闭环的调节系统，如何保证此系统的稳定及具有优良的动态调节品质是衡量励磁调节装置性能好坏的首要指标，也就是说，对于励磁调节装置，它的灵魂及核心所在是采用何种控制理论及其数学模型，在实际运行中，有的励磁调节装置在一般小干扰情况下运行尚可，但碰到突发事件，就可能出现不能强励，或强励后回不来，以及电网结构比较薄弱时运行不太稳定或静差率太大等，分析下来其实都是数学模型不够完善所至。目前我国中小机组的励磁系统普遍存在的问题是开环放大倍数太小，造成调节能力很差,在小干扰的情况下发电机电压及无功负荷就会晃动,在大干扰情况下,例如一旦甩负荷就会导致发电机过压，直接威胁到发电机本体的安全。
5、本装置具有合理的数学模型，以确保发电机在各种运行工况下稳定运行，本装置的电力系统稳定器PSS能明显提高发电机的静稳定极性及大干扰情况下的动态稳定。32 减小励磁机时间常数。三机励磁系统中，由于励磁机时间常数太大，直接影响发电机转子电压的上升速度，不利于发电机及系统的暂态稳定，我们的装置采用转子电压负反馈（如果采集不到转子电压，如无刷励磁等等，可以用调节器输出总电流替代），以减小励磁机的时间常数，交流励磁机的时间常数一般为1秒左右，直流励磁机的时间常数则高达二、三秒，采用转子电压负反馈后，可将时间常数减小到0.1至0.2秒，将常规励磁系统改造成为接近快速励磁系统水平，提高了发电机及电力系统的暂态
6、稳定性。33 全数字化电路装置的硬件电路，从交流采样到脉冲输出，全部实现数字化，没有调整电位器，极大地简化了调试工作量。34 装置总线不出主机板、软件不出片（DSP芯片）为国内首创。即计算机的数据总线，地址总线、控制总线均在CPU主板内，开关量输入输出回路也做在主板内，提高了装置的抗干扰能力。软件不出片，即程序在运行中不需要向外设调用，确保了程序的高速运行及可靠运行。35 硬件简单，可靠性高对发电机电压、电流等交流量直接进行交流采样，每周波采32点，均方根计算电压、电流等有效值，有功、无功、功率因数等均通过软件计算，调节器的逻辑操作回路、可控硅脉冲形成，调节器主环控制及各种限制、保护功能和调节
7、器的纠错容错处理也全部由软件实现，加上液晶显示控制等以上所有操作均由单一的DSP芯片完成，故硬件电路更为简化，调节器的核心部件只有3块印制板，同时印制板制造采用贴片工艺，使装置的可靠性更加提高。36 高性能的电源装置的电源采用进口的高抗干扰、高可靠性电源模块，它具有很宽的输入电压范围，当输入电源电压在160400V范围内波动时仍能稳定输出，远远超过部颁标准。据进口资料介绍，其使用寿命达40年。37 超级看门狗设计除具有普通软硬件看门狗功能外，另有一路不依赖于程序的强触发回路，以保证在特强干扰时程序连续跑飞的情况下将其拉回。38 独特的脉冲回读检查功能装置的DSP芯片，可对每一相可控硅脉冲进行回
8、读，以确保真正发出去的脉冲同理论上的脉冲完全一致，以保证装置的正确性，同时也能检查是否发生失脉冲和错脉冲现象。脉冲的发生硬件和脉冲的回读硬件相互独立，分属于两片芯片。39 全中文显示在控制器面板上装有一块13540mm大屏幕全中文界面的液晶显示器，人机联系键盘及一些用做信号指示的发光二极管。通过液晶显示器，可以查看发电机的各种运行参数、运行状态。同时该显示器还提供各种操作提示，人机界面友好，全中文菜单。310 完善的智能调试软件可以直观地在线修改参数，包括PID、PSS、调差率等运行参数及低励、过励等限制保护参数，以及进行强励、起励，10%阶跃响应，负反馈等试验。安装调试、修改参数及进行各种试
9、验均只需在控制器的面板上进行键盘操作即可，不需外接PC机，不需外接线，不需专用工具。311 故障录波功能装置每一周波记录一次模拟量及状态量，共16组，即10个模拟量及6组开关量共96个状态量。发生故障时，记录故障点时间（年、月、日、时、分、秒）及故障前8秒和故障后12秒的数据，且具有连续记录多次故障功能。可在断电情况下保存至少最近10次故障记录数据，这些故障数据均可通过串行口发送至后台机进行显示，以便于分析故障原因。模拟量包括发电机测量PT值、参考电压值、发电机转子电压、调节器输出总电流、发电机有功、发电机转子电流、调节器本柜输出电流、发电机无功、发电机定子电流、可控硅开放角。开关量包括24路
10、开关量输出信号、24路开关量输入信号、面板开关量输出信号、面板开关量输入信号等共96个状态量。312 具有操作事件记忆功能当开关量信号发生变化时，比如油开关，灭磁开关动作，运行方式开关操作等一系列事件发生时，装置将按先进先出的原则记录最近至少4000条事件发生的年、月、日、时、分、秒及状态。这些量都能断电保存。3. 13 配置后台工控机对于大机组可以选配一台工控机，可实时显示试验录波曲线、故障波形及自动生成励磁特性曲线及进行数据的智能化分析。314 独特的双通道相互跟踪功能真正独立的双通道运行，相互间通过开入开出量只有两到三对硬接点相联系。自动运行方式下双通道之间相互自动跟踪，跟踪时不需要从对
11、方通道得到任何数据，只依赖于PID数学模型、发电机空载时调节器开环放大倍数及各种采样量得到自动参考电压给定和可控硅的开放角，跟踪量非常准确，切换时没有任何波动。315 中频励磁方式下使用50Hz同步试验电源在检修调试时，针对三机励磁系统，调节器可控硅脉冲能适应50Hz及中频电源信号，给无中频试验电源的发电机组运行维护带来很大的方便。316 抗电磁干扰设计对机箱的设计、强弱电走线及接地线等进行合理布局，采用进口的高抗干扰性能的电源模块设计，硬件设计上采用多种滤波电路等措施，通过继电保护类最高严酷等级的抗电磁干扰试验。317 参数在线修改调节器自动运行方式下除了涉及到自动运行及主环计算的PID的放
12、大倍数和时间常数、转子电压负反馈系数、发电机电压整定参数等少量参数不允许修改外，如低励限制与保护参数、过励限制与保护参数、V/f限制与保护参数、PSS参数、直流采样量整定参数等等绝大部分参数都能真正的在线修改，即这些参数的修改和参数存盘不需要调节器处于退出状态或切至从柜状态。318 输出开关量调试不需要辅助设备或措施，通过操作液晶显示器可以调试任何一个输出开关量。319 大功率可控硅脉冲触发单元在自并励励磁系统中，如果中控室与发电机小室的电缆不超过300米，可将调节器放在中控室，而将可控硅功率柜、灭磁柜放在发电机小室，这样可以方便运行人员监控及改善调节器的工作环境，延长使用寿命。调节器的脉冲触
13、发单元功率很大，不需要中间放大环节能通过300米电缆直接驱动并联4组2200A大功率可控硅整流桥。4、主要功能41 比例、积分、微分（PID）调节42 电力系统稳定器（PSS）43 恒功率因数调节44 恒无功功率调节45 恒励磁电流调节46 正、负调差及调差率大小设置47 过流限制及保护，最大电流保护48 低励限制及保护49 强励限制及保护410 V/Hz限制及保护，空载过电压保护411 PT熔丝熔断保护412 双柜并联运行时具有均流功能，误强励检测和保护413 脉冲回读及错失脉冲检测414 完善的自检功能及容错处理装置初始化过程中即对程序存储器、数据存储器及A/D转换等进行检测，如发现异常则
14、发“装置出错”信号报警。装置还采用最少的硬件配合丰富的软件检测方式，及时检测各种异常运行工况，并作相应的报警或切换处理，确保发电机组的稳定运行。对装置的硬件、软件、电源等进行全面的自检，提高了装置的可靠性，对用户来讲，比较直观的有：操作按钮防粘连，投运初期防进线及同步回路相序接错，脉冲回读等。415 磁场接地检测（配大机组无刷励磁系统）416 DEH接口（大容量汽轮发电机用）417 DCS接口418 发电机定子断水保护，适用于发电机定子线圈水内冷方式发电机定子线圈断水时，由水压差开关送入开关信号。此功能模块，作用于发信号及限负荷。419 配有RS232及RS422两个通讯接口（或者RS232和
15、RS485），可以与上级计算机交换信息或接受上级计算机控制命令。420 开机并网前跟踪系统电压功能。5、主要技术指标51 发电机静态调压精度：0.5%52 静止励磁系统电压响应时间：上升不大于0.08s下降不大于0.15s53 频率特性：发电机空载运行状态下频率每变化1%，发电机端电压变化不大于额定值的0.1%。54 10%阶跃响应试验：超调量小于20%，振荡次数小于3次，调整时间小于5秒。55 附加调差：15%内任选，级差0.1%56 自动部分调压范围：常规励磁系统0%130% Vn自并励励磁系统5%130% Vn57 发电机电压调整速度：可现场整定，不小于每秒0.3%，不大于每秒1%。58
16、 可控硅控制角分辨率：0.05度/位码59 A/D转换量分辨率：2-14510 移相范围：10150度，范围可调511 抗电磁干扰性能：5111 静电放电装置能承受GB/T14598.14-1998量度继电器和保护装置的电气干扰试验之第2部分-静电放电试验规定的试验严酷等级为4级的干扰试验，（空气放电15kv，接触放电8kv）。5112 快速瞬变干扰装置能承受GB/T14598.10-1996量度继电器和保护装置的电气干扰试验之第4篇-快速瞬变干扰试验规定的试验严酷等级为4级的干扰试验，（试验电压4kv，干扰信号重复频率2.5kHz，干扰信号持续时间正负极性各60s）。5113 1MHz脉冲群
17、干扰装置能承受GB/T14598.13-1998量度继电器和保护装置的电气干扰试验之第1部分-1MHz脉冲群干扰试验规定的试验严酷等级为3级的干扰试验，（试验电压为共模2.5kV、差模1kV，干扰信号频率为100kHz和1MHz）。5114 辐射电磁场干扰装置能承受GB/T14598.9-2002量度继电器和保护装置的电气干扰试验之第三篇-辐射电磁场干扰试验规定的试验严酷等级为3级的干扰试验，（试验场强10V/m,扫频80MHz1GHz,点频80MHz、160MHz、450MHz、900MHz）。512 功率消耗：100W6、系统及硬件体系结构61 PWL系列微机励磁调节器的总体设计：调节器的
18、输入交流量有发电机量测PT，仪表PT副边的三相发电机电压及发电机CT回路的三相电流，直流信号为发电机转子电压，转子电流及每套调节器的输出电流、总电流等。这些信号经交流信号处理板和直流信号处理板处理后，送入主机板。通过采样计算得到的发电机平均电压与参考电压之差，综合调差信号后经比例或PID运算得到一个控制量，去改变可控硅的控制角。这个控制量是一个数字量，直接由CPU写入定时器中，定时器根据写入数的大小及同步电压信号产生相应控制角的触发脉冲，经组合、功率放大，产生双触发脉冲，通过脉冲变压器隔离去触发可控硅，从而改变调节器的输出电流，控制励磁机或者发电机的转子电流以维持发电机端电压的恒定，实现发电机
19、电压的闭环调节。采样速率为0.625ms/点，测量环节的时间常数小于15ms；主环计算的全过程在中断程序中完成。通过以上采集到的数据，通过软件计算，可以得到发电机运行工况，励磁参数，调节器输出参数等全部信息，如发电机各相电压有效值，三相电压平均值，各相电流值，有功功率，无功功率，转子电压，转子电流，调节器输出电流，可控硅控制角等供各软件功能模块使用。62 硬件部分：本章节主要介绍调节器控制核心部分的硬件，略去大功率整流电路及逻辑操作电路。PWL微机励磁控制器为一台280mm（高）293mm（宽）310mm（深）的机箱，硬件电路组成如下：主机板1块直流信号处理及脉冲放大板1块交流信号处理板1块电
20、源板1块继电器板1块各板通过进口德国ept插头座同背板相连，机箱通过进口凤凰端子同外部连接。一台PWL微机励磁控制器再配上输入输出开关、可控硅功率单元就构成一台完整的励磁调节器。如需双微机、双自动通道，则须配两台PWL微机励磁控制器。621 主机板主机板的核心由DSP组成，框图如图6.2.1-1所示： 通过背板进出主机板的输入、输出各种数字量都在主机板上进行光电隔离处理，真正做到总线不出板。6211 DSP主机板的核心为DSP，其主频可达40MHz。何为DSP？DSP从字面上来说即为“数字信号处理”，也即将现实世界的模拟信号转换成数字信号，再用数学的方法来处理此数字信号，得到相应的结果。经典的
21、数字信号处理包括：时域的信号滤波（如IIP、FIR），频域的频谱分析（如FFT）。IIR、FIR和FFT等处理，归根结底为AiXi，即乘加运算。数字信号处理的关键在于，研发一种处理器，对这种处理器从结构上进行优化，使其更适合于乘加运算，高速实现复杂的数字信号处理。DSP实际上是一种特殊的MCU（单片机），只不过DSP内部结构专为数值处理进行了优化，使其主频和运算速度远比MCU快，外部特性与MCU基本相同。与MCU相比它有以下的特点：（1）片内有多条地址、数据和控制总线，可使多个控制和运算部件并行工作，提高CPU的处理能力。例如，CPU完成一条指令，一般要有取指、译码、执行和存数等4个步骤。MC
22、U顺序执行上述4个步骤，所以一个指令周期要由多个机器周期组成。而DSP并行执行上述4个步骤，所以指令周期等于机器周期。也就是说，上述4步DSP以流水线方式运行，提高了CPU执行速度，其绝大部分指令只要一个CPU时钟周期即可完成。（2）DSP中有硬件乘法器，使乘法运算比普通CPU更快捷，乘法运算由单机器周期就能完成，这样装置的数据计算如均方根计算、PID计算、PSS计算都能很快速地完成。并且乘法器是独立的，可以同加法器等运算部件并行工作，提高了CPU的数字处理能力。（3）DSP芯片因其用途不同，而有多种内部结构，我们装置所选用的DSP的芯片内具有快速闪速存储器（Flash）以存放程序，片内双口R
23、AM及单口RAM存放常用数据，片内资源得以充分利用，从而使得装置在真正意义上高速运行。（4）DSP芯片内具有丰富的传统外围电路，如硬件定时器，通用I/O引脚，串行口等，使主机板的硬件设计更为简单。（5）DSP有较大的片内存储体（RAM、ROM、FLASH），少则几K字，多则几十K字，甚至几百K字。综上所述，励磁调节器采用DSP做为微处理器，使硬件电路更为简化，运算速度也大大提高，能实时地进行复杂的数据处理，同时，使微处理器的冗余度大为提高，有更多的时间进行更完善的容错处理，提高了装置的可靠性，使励磁调节器的档次也得以提升。主机板还具有如下功能：6212 A/D转换主机板提供了16路14位的高速
24、A/D转换通道，各通道对应的模拟量如下：三相交流电压（发电机定子电压的量测PT、仪表PT）三相交流电流（发电机定子电流的CT）自并励系统励磁变电流发电机转子电压发电机转子电流调节器本柜输出电流调节器输出总电流PSS试验用伪随机码输入基准2.5V6213 开关量输入开关量输入回路采用光电耦合芯片实现内外电路的电气隔离，同时在开关量输入外回路中加上抗干扰能耗电路，所谓抗干扰能耗电路是等同于继电器能耗的电路既该电路动作电压、动作电流、动作时间等同于继电器，相当于该电路抗电磁干扰能力等同于继电器但体积小于继电器体积，且无机械接点，可以无限次的动作，具有很高的可靠性，见图6.2.1.3-1。主机板提供了
25、24路开关量输入通道，其定义如图6.2.1.3-2所示。6214 开关量输出开关量输出信号经过光电耦合隔离后通过背板送继电器板再经继电器二次隔离输出，见图6.2.1.4-1。主机板提供了24路开关量输出通道，其定义如图6.2.1.4-2所示。6215 测频信号测频信号来自于交流信号处理板的发电机电压频率方波，经光耦隔离后再经反相器得到正负半波的两个方波，分别送计数器电路计数，两计数器的值经过相加后取倒数等运算得到发电机电压频率，见图6.2.1.5-1。6216 同步信号同步信号（A相电压）来自于交流信号处理板，经光耦隔离后再经反相器得到正负半波的两个方波（分别为+A相和-A相）送计数器电路，供
26、产生可控硅触发脉冲,见图6.2.1.6-1。6217 可控硅触发脉冲形成通过计数器电路，由同步信号产生可控硅+A相和-A相触发脉冲后，分别两次产生60移相延时得到-C相、+B相和+C相、-B相可控硅触发脉冲见图6.2.1.7-1。6相脉冲经光耦隔离后送入直流信号处理及脉冲放大板。6218 脉冲回读及错失脉冲检测将+A相同步信号、+A相脉冲、-C相脉冲、+B相脉冲四个信号通过综合电路产生int2，-A相同步信号、-A相脉冲、+C相脉冲、-B相脉冲四个信号通过综合电路产生int3，这两个中断直接送DSP芯片，结合计数器时钟得到同步信号和各相脉冲点的时间，见图6.2.1.8-1。通过计算得到实际上产
27、生的可控硅触发开放角即脉冲回读数据，这些开放角同程序中发出的开放角是否一致即为错失脉冲检测。6219 提供一个全中文界面的液晶显示器接口。62110 提供人机对话键盘及面板操作开关和部分状态量的接口。62111 串行口提供两个异步串行口，可配置为一个RS232和一个RS422串口或一个RS232和一个RS485串口，这些串口电源与主CPU电源隔离，信号也隔离，可带电热插拔。62112 时钟电路提供年、月、日、时、分、秒。62113 Flash闪速存储器提供多达512K字的Flash闪速存储器，用于存储最近至少10组故障数据记录（每组故障前8秒至故障后12秒10个模拟量96个开关状态量，每周波一
28、次的数据记录）及最近至少4000组事件状态记录，这些记录都含有时间。一些可修改的调节器参数也存放在Flash中。62114 超级看门狗图6.2.1.14-1示：当程序正常运行时，但是DSP通过信号闭锁器闭锁复位信号发生器发出的复位信号脉冲，程序跑飞后DSP不再控制信号闭锁器，复位信号发生器发出的复位信号脉冲不断地送往DSP复位端直至程序正常。622 直流信号处理及脉冲放大板脉冲放大单元：将来自主机板的可控硅触发脉冲进行组合成双脉冲经VMOS管功率放大后送入可控硅单元，见图6.2.2-1。将转子电流、转子电压、调节器输出电流等4路直流量进行滤波放大处理后送主机板进行采样。示意图见图6.2.2-2
29、。623 交流信号处理板调节器用二次PT采用有源PT直接焊在交流信号处理板上，同步变压器也焊在交流信号处理板上, 调节器用二次CT采用有源CT焊在背板上。从量测PT、仪表PT和发电机CT及自并励系统阳极电流CT来的交流信号共10路经过小PT和小CT隔离后，进行滤波处理后送入主机板，供A/D转换用，见图6.2.3-1。由三路测量PT信号综合处理为一方波供主机板测量发电机频率，见图6.2.3-2。来自励磁电源的信号经同步变压器整流滤波后形成方波，送入主机板产生同步脉冲，见图6.2.3-3。624 电源板装置的电源由DC220V及AC220V双路输入供电。为防止直流输入极性错误，经单相桥式整流输入，
30、交流220V输入经变压器隔离后，两路并联，经变换后产生+5V、12V、24V1、24V2等电源。各电源用途如下：+5V用作数字电路电源12V用作模拟电路电源24V1用作脉冲电源24V2用作操作回路电源625 继电器板来自于主机板的24路开关量输出信号经继电器板继电器二次隔离后，送中控发信号，见图6.2.1.4-1。7、软件说明调节器软件设计采用模块化设计，软件分为主程序和中断程序。绝大部分工作由中断程序完成。定时器中断保证每周波等分32次以使程序完成32点交流采样。脉冲回读中断保证真正的可控硅脉冲形成时的准确时间，以确认该脉冲是否为实际需要所触发的脉冲。71 主程序：开机流程如下：主程序包含以
31、下子程序：（1） 液晶显示子程序（2） 整定参数计算子程序（3） 整定参数修改写flash子程序（4） 事件记录写flash子程序（5） 故障记录写flash子程序（6） 通讯子程序（7） 时间刷新子程序主程序的操作模式设计成多任务的操作系统，因为主程序要解决的问题实时性相对于直接面对发电机励磁控制要低，且主程序中的每次任务需执行的时间相对比较长，在执行过程中又需要延时等待，因此为充分提高DSP的利用率，把主程序中的各个子程序都分成线性执行的小段（称之线程），那么，遇到延时或等待事件时，就令线程挂起来，另换一个线程给DSP去执行，仅在延时到或等待事件出现，再回来继续执行。这些子程序的基本执行模
32、式框图如图7.1-1所示。主程序为一个采样周期循环一次，既每工频周波执行32次，因此主程序的执行以定时器中断的采样次数作为基准，以判断主程序的一次循环是否结束。711 液晶显示子程序：根据调节器面板键盘操作，液晶显示子程序可提供如下界面：（1） 供运行人员参考的运行参数显示。（2） 供调试人员参考的参数显示。（3） 各种菜单显示。（4） 输入输出状态量显示。（5） 调节器整定参数的显示与修改与存盘。（6） 各种调节器试验的选择、显示与开始进行。（7） 调节器属性的显示与修改（注：修改只能由制造厂调试人员操作）。（8） 时间的显示与修改。712 整定参数计算子程序通过液晶显示子程序可对发电机励磁
33、系统额定参数、额定交流量采样值（HEX）、调节器放大倍数及PID参数、PSS参数、发电机转子电压负反馈系数、额定直流量采样值（HEX）、低励限制参数、过流限制参数、发电机调差、置位及增减磁速度、伏特限制参数、其他内部十六进制参数等等进行修改，这些参数必须通过整定参数计算子程序转变成DSP能识别的数据形式。713 整定参数修改写flash子程序修改后的整定参数必须写入flash后才能永久保存。714 事件记录写flash子程序发生输入开关量变化事件后，将变化事件时刻的输入输出开关量和调节器状态量及时间写入flash后才能断电保存。715 故障记录写flash子程序发生调节器各种故障后，将故障记录
34、的模拟量和状态量数据及故障时间写入flash后才能断电保存。716 通讯子程序通讯子程序分DCS通讯子程序和后台机通讯子程序。DCS通讯子程序：将调节器的状态和运行参数上传给DCS及接收DCS的指令。后台机通讯子程序包括下列部分组成：（1） 接收后台机发来的各种指令。（2） 将调节器整定参数上传给后台机。（3） 接收后台机下传的整定参数并进行参数修改。（4） 将各种调节器试验波形上传给后台机。（5） 将调节器事件记录上传给后台机。（6） 将调节器故障记录上传给后台机。716 时间刷新子程序监测时间芯片上时间的变化并记录，计算事件记录和故障记录时刻的具体毫秒数。72中断程序：中断分DSP内部芯片
35、定时中断和外部中断int2、int3。定时中断为每工频周波32次，调节器的计算与控制由定时中断完成；可控硅的触发脉冲回读由外部中断int2、int3完成。721 定时中断定时中断程序完成的具体工作：在第1次与第16次采样之间进行对各采样值进行均方根计算，算出交流量的有效值，并进行PID计算，发可控硅脉冲。在第17次与第32次采样之间第二次对各采样值进行均方根计算，并进行PID计算，发脉冲，以确保每周波两次PID计算。定时中断的其它时间要完成：键盘分析，数据记录、调差计算、PSS计算、控制规律的实现，运行状态的确定，手、自动相互间跟踪，保护等等。定时中断程序包括以下子程序：（1） 测速子程序（2
36、） 采样子程序（3） 电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数计算子程序（4） PID计算子程序（5） PSS计算子程序（6） 开关量输入输出操作子程序（7） 开关量分析子程序（8） 各种保护限制子程序（9） 各种试验子程序（10） 调节器状态确定子程序（11） 录波子程序（12） 故障记录子程序（13） 跟踪计算子程序（14） 跟踪限制子程序（15） 回读脉冲检测子程序7211 测速7212 采样采用交流采样技术：对于周期为T的周期信号u(t)=u(t+T)，在一个周期内对该信号等间隔均匀采样N点，得到N个采样点的电压值u0，u1，uN-1，通过均方根法得到电压的有效值。7213 电压、电流
37、、有功功率、无功功率、功率因数计算采样得到发电机单相电压电流值：发电机电压Vf、电流If按如下公式得到：发电机有功P、无功Q、功率因数COS计算按如下公式得到：7214 PID计算带励磁机的系统PID计算如图7.2.1.4-1示的数学模型计算。静止励磁系统PID计算如图7.2.1.4-2示的数学模型计算。7215 PSS计算目前国内大部分PSS计算模型采用单一电功率为输入信号的PSS1A模型，在采用满足0.1-3.0Hz频率范围内抑制低频振荡提供正阻尼参数后，对发电机组尤其是对水电机组会产生较大的反调现象。所谓反调指当发电机组的原动机输入功率增加时，发电机的无功功率会大幅度的减少，原动机输入功
38、率减少时，发电机的无功功率会有大幅度的增加。为避免反调现象，在调节发电机有功功率时,暂时将PSS闭锁，使PSS输出为0，在有功功率稳定后,PSS计算值正常了再解除闭锁，让PSS正常参与调节。然而由于AGC的广泛运用，发电机有功调节速度较快，有功调节十分频繁，尤其是一些参与电网调频的大型水轮发电机组，再采用上述方式，则造成PSS长期不参与调节，这等同于PSS没有投入，这也是电网系统不允许的，因此电网不再允许采用闭锁方式解决反调现象。这是因为采用单一电功率作为输入信号的电力系统稳定器（PSS）的原理是假定机械功率恒定，而当机械功率调整时，用电功率替代加速功率就会产生反调现象。我们现在推出以转速信号
39、和电功率信号合成加速功率的双输入信号的电力系统稳定器（即IEEE PSS2A）, 数学模型框图如图7.2.1.5-1示。我们现在推出以转速信号和电功率信号合成加速功率的双输入信号的电力系统稳定器（即IEEE PSS2A）, 数学模型框图如图7.2.1.5-1示。其原理为在机械功率恒定及参数匹配好的情况下，电功率的积分信号与速度信号经两级Washout后的值相等但极性相反，因此，合成的机械功率分量为零， PSS为电功率信号的积分的PSS。当机械功率改变时，速度信号变化较小，而电功率的积分有一个大变化，合成的机械功率将不为零，这个信号将通过G(s)斜坡低通滤波器并减去电功率信号的积分信号，形成加速
40、功率信号，加速功率为信号的PSS理论上是没有反调的，因此，此类电力系统稳定器在改变机械功率时，励磁系统的反调作用很小，特别适用于水轮发电机机组。数学公式论述如下：根据旋转物体的力学定律，同步电机的转子有如下关系式式中 机组转子的转动惯量 原动机转矩 发电机的电磁转矩 发电机轴速度当用标幺值表示，在速度变化不大时，可用功率代替转矩，则关系式变为式中 发电机的机械功率 发电机的电功率移相后有写成偏差形式，用代替，得到因中含有各种噪音，上式两端乘斜坡低通滤波器滤去，则加速功率为：如图7.2.1.5-1示，用作为PSS的输入，是没有反调的。7216 限制与保护保护程序的具体原理如下：72161 在做保
41、护时，若有工频手动装置，则发切除信号，（面板“调节器退出”信号灯亮，运行退出继电器动作），装置退出运行；若无工频手动装置，发切手动信号，（面板“切手动”信号灯亮，切手动继电器动作）励磁调节装置转为手动方式运行。72162 V/Hz限制V/Hz限制的原则是：（1）当V/Hz1.1倍时发V/Hz限制信号（面板V/Hz故障指示灯亮，过V/Hz继电器动作）。闭锁增励，自动减励至V/Hz故障消除。（2） 当V/Hz1.2倍时，除执行上述（1）的运作过程外，延时2秒后，执行7.2.1.6.1。72163 PT熔丝断如果检测到仪表PT熔丝熔断，发PT熔丝断信号。如果检测到量测PT熔丝熔断，则除发PT熔丝断信
42、号外，发切手动信号，励磁调节装置转为手动方式运行。72164 低励限制和保护低励限制和保护曲线如图7.2.1.6.4-1示：如果当PP2时QQ1或者当PP2时满足B*P-C*QD1，则判定为低励，发低励信号，闭锁减励，并自动进行增励操作直到低励故障消失；如果当PP2时QQ1-Q或者当PP2时满足B*P-C*QD2除执行上述操作外，延时1秒后执行7.2.1.6.1。72165 过励限制和保护过励限制和保护按照下列原则： （1）转子电流Ifd 2.2倍时，瞬时执行7.2.1.6.1。（2）转子电流Ifd1.1倍时，按反时限电流曲线进行限制并发限制信号。（3）如按第一条转子电流反时限曲线限制不住，则
43、按第二条转子电流反时限曲线执行7.2.1.6.1。72166 软件均流功能在PWL-1微机励磁调节装置双柜并联运行时，通过软件实现两柜电流均流运行。72167 错失脉冲检测当脉冲回读后，通过错失脉冲检测程序，若发生错失脉冲，则调节器发出脉冲出错信息。7217 试验各种试验功能包括：（1）转子电压负反馈试验（2）阶跃响应试验（3）置位试验（4）强励试验（5）PSS试验722 int2、int3中断int2和int3分别记录+A相同步信号、+A、-C、+B相脉冲四个信号和-A相同步信号、-A、+C、-B相脉冲四个信号所发生的时间，这些时间送7.2.1.6.8节作错失脉冲检测。8、微机励磁控制器操作
44、说明81 装置面板布置：控制器面板布置由上到下由六部分组成：第一部分是面板最上方的液晶显示器。第二部分是信号显示区域，主要由（1）电源指示信号：“电源正常”信号。（2）控制器状态指示：“自动运行”、“手动运行”、“调节器退出”、“本套正常”、“本套备用”等，用于指示控制器实际所处于的状态。（3）故障信号指示： “装置出错”、“过流限制”、“低励限制”、“V/F限制”、“PT熔丝断”、“脉冲出错”等信号，用于指示控制器的故障所在。第三部分是控制器操作按钮及指示灯：“增磁”按钮、“减磁”按钮及其信号指示，和“信号复归”按钮。第四部分是液晶显示器键盘操作按钮：包括“”键、“”键、“”键、“+”键、“
45、-”键、“退出”键、“确认”键。第五部分控制器操作开关及指示灯：“中控”/“就地”开关、“运行”/“退出”开关、“自动”/“手动”开关、“置位投”/“置位退”开关、“PSS投”/“PSS退”开关及相应的指示灯。第六部分是串行口：用于同后台机或笔记本电脑通讯，将控制器的参数、试验波形、故障记录、事件记录等数据上传至后台机或笔记本电脑，属于即插即用型，可带电插拔。串行口位于面板的背面。82 菜单结构：83界面与键盘操作说明：831 初始界面：装置上电或进行硬件复位，装置显示如下界面：。832 运行数据界面：在初始界面显示两秒后，自动转入运行数据界面，包括下面四幅界面：操作：上键（）：向上切换界面。 下键（v）：向下切换界面。 左键（）同时按：进入主菜单密码输入界面。 833 主菜单密码输入界面：操作：左键（）：向右移动光标。 退出键（退出）：退回运行数据界面。 确认键（确认）：选定光标处
