雙微機型晶閘管勵磁裝置在大型同步電機系統中的應用

徐冰凌　高　蕭

[摘要]江都三站更新改造工程選用WKLF-102B雙微機型晶閘管勵磁裝置，該裝置具有起動平穩、操作方便、運行可靠等優點，同時還能對實時參數液晶顯示，支持在線修改、事件記錄等技術特性。介紹了江都三站改造前的現狀及改造后勵磁裝置的組成、技術特性等。

[關鍵詞]晶閘管 雙微機型 勵磁 大型泵站 應用

中圖分類號：TN2文獻標識碼：A文章編號：1671－7597（2009）0510028－01

隨著工程自動化水平的深入應用和微機技術水平的不斷提高，微機型晶閘管勵磁裝置也得到了飛速發展和廣泛應用。同時在南水北調這一宏大建設浪潮的背景下，江都引江水利工程管理處三站，積極著手做好各類預防措施，對同步電機勵磁裝置及時進行更新換代，克服了陳舊設備元器件老化，故障率高，運行不穩定的現狀，保證了汛期機組的正常運行。

改造勵磁裝置，主要從系統功能齊全、裝置可靠、人機界面易操作、實時數據信息齊全準確、故障報警可追溯等方面著手。而江都三站的設備早期采用BKL-101C型勵磁裝置，由于年代久遠已經遠遠不能滿足上述要求，故而急需進行改造換代。經過各項評比與考察，最終采用了WKLF-102B型微機勵磁裝置。經過1年的頻繁操作實踐檢驗，該裝置在性能上滿足預期要求，較舊裝置性能上有較大提高。

一、WKLF-102B型勵磁裝置的組成

WLKF-102B型勵磁裝置，包括三相全控橋式整流回路構成的主回路，起動回路，空氣開關，勵磁變壓器，兩臺功能相同的Excitrol-100勵磁調節器，測量指示元件，液晶觸摸屏面板，風機單元，電源系統，接點量開入、開出部分，后臺上位機通訊接口，勵磁電流、電壓4～20mA變送輸出部分，以及配套專用軟件。

Excitrol-100微機勵磁調節器為結構獨立的控制單元，其功能包括測量、控制、調節與保護，同時還負責與后臺PC機液晶操作面板以及兩套調節器之間的通訊，是整個WKLF-102B勵磁裝置的核心成員。Excitrol-100勵磁調節器采用具有超大規模集成度的32位嵌入式DSP處理器作為核心控制單元，主頻150MHZ，滿足各種復雜的快速運算；對模擬量測量均采用快速傅里葉變換（FFT）運算，具有工業現場抗干擾能力。具體如下圖：

二、WKLF-102B的主要技術性能

由于采用32位DSP處理器，主頻150MHZ，使得該裝置具有很強的數字信號處理能力。

（一）功能齊全

1．起動平穩，無脈振，投勵無沖擊。同步電動機對勵磁起動回路的可靠性要求較高，它采用鼠籠異步起動，轉子回路感應較高的電壓，對電機轉子的繞組絕緣和性能造成影響，因此，勵磁裝置必須能及時地在主機起動過程中串接適當的電阻，來改善主機的起動特性。而該電阻的恰當的接入時機，也能使機組起動更平穩、無振動，對機組無沖擊。WKLF-102B型勵磁裝置在起動過程中，起動電阻正、負半波可靠對稱接入，電機加速平穩，能迅速準確按照整定參數捕捉到滑差，實現投全壓控制和反極性末尾準角投勵；還設有零壓計時投勵環節，確保輕載或主機斷路器在試驗位置合閘時（檢修工況）可靠投勵。

2．全面的勵磁保護功能。對各個接點量進行硬件輸入、軟件監控，自動判斷故障信息并作出反應，并根據故障的危險度進行優先級判斷，自動選擇更為可靠的調節器運行。自診斷功能包括：調節器內部硬件故障及電源檢測，霍爾傳感器故障檢測，勵磁輸出開路檢測，觸發脈沖故障機主橋缺相檢測，起動回路故障及起動回路無法關斷檢測，同步信號斷線及可控硅觸發同步故障檢測，增減磁接點粘連保護，PT斷線檢測，空氣開關及快速熔斷器檢測，風機故障檢測，帶勵失步保護，失磁失步保護，長時間不投勵保護，再整步失敗保護，滅磁失敗保護，可整定的反時限強勵限制，最小勵磁限制，過勵限制，欠勵限制，機端過電壓限制，機端欠電壓限制，低電壓強行勵磁等等。

（二）裝置可靠性高

1．2套調節器互為備用。Excitrol-100微機勵磁調節器裝置是WKLF-102B微機控制同步電機勵磁裝置的核心控制、勵磁調節及保護單元。裝置采用兩臺軟硬件功能完全相同的Excitrol-100微機勵磁調節器分A、B套運行，A、B套均可以主機運行，當A(B)套調節器為主機運行時，B(A)套調節器自動轉入備用狀態，備用機不接受任何勵磁操作控制（通訊及調節器配置，錄波操作等除外），備機自動跟蹤主機的運行參數、狀態，其觸發脈沖和控制輸出完全被封鎖（故障報警除外）；主、備機分別不斷進行各自軟硬件自檢和運行參數測量，但主機還要不斷進行勵磁控制與調節，并判斷勵磁調節是否正常，一旦主機調節器發生故障，在備機調節器正常或備機的故障致命等級低于主機時，備機調節器自動轉入主機運行（自動切換）；若主機調節器故障時，備機調節器故障致命等級高于主機時，則不會進行調節器轉換，在主機調節器故障為非致命故障轉入手動模式或開環保守模式運行，致命故障（勵磁事故）則動作與跳閘停機。

2．專用軟件安全。WKLF-102B型勵磁裝置的Excitrol-100微機勵磁調節器使用專用軟件，每個Excitrol型勵磁調節器都設置有軟標簽，標簽記載的信息包括調節器的型號、序列號、軟件版本號、制造日期、制造商等名稱及聯系號碼。其中調節器序列號是區別不同調節器的唯一標識，從調節器上傳的所有文件包括調節器配置文件、錄波圖形文件及事件記錄文件都包含有該標識。

3．可靠同步，改善電機工況。裝置的同步信號，采集自勵磁變壓器二次側，三相線電壓互為冗余，任意一相斷線不影響裝置運行。在不附加任何相移的前提下保證觸發脈沖與勵磁電源同步，對勵磁變壓器的連接組別無要求。

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

勵磁裝置能夠穩定可靠地運行，對于泵站汛期的機組運行非常重要。江都三站改造后的勵磁裝置非常穩定，勵磁故障幾乎為零，有力保障了汛期的水情的及時調度。