寶山電站勵磁系統改造實施技術

趙健龍

（黑河辰能西溝水電有限責任公司，黑龍江黑河 164300）

寶山電站位于黑龍江省黑河市遜克縣寶山鄉，是一座以發電為主的混合式開發的水利樞紐工程。電站通過110KV寶湯線經湯旺河變電所送至伊春林區電網，由于伊春電網的電壓極不穩定，寶山電站機組經常調峰、調壓甚至調頻運行，這樣對其機組等配套設備的自動化程度有一定的提高。寶山廠現使用的勵磁裝置為隨廠家配套的產品，屬于分立元件的模擬電路調節器。由于元器件已經老化，多次出現線路板脫焊以及電位器設置值變化太大造成不能起勵或不能逆變滅磁問題，導致機組不能發電。而且由于廠家已取消了常規勵磁系統的開發生產，售后服務不能得到可靠的保障，存在元器件、電路板供貨難的問題。綜合諸多因素，計劃對原勵磁系統進行改造，改為IEC-125B系列微機雙通道勵磁系統。

1 IEC-125B型系列微機雙通道勵磁系統的結構、特點及優越性

1.1 結構

本勵磁系統控制器硬件由管理機（人機界面）、DSP28型智能控制器、測量單元、邏輯控制單元和電源單元組成。管理機采用凌控可編程19 mm真彩屏，完成人機接口、可視化圖形顯示、各種參數設置、事件記錄、與優化維護系統及監控系統的通訊等。計算機硬件采用具有可靠性、豐富的編程語言、實用的編程方法、強大的功能、優良的性能、良好的耐惡劣環境的能力的以TI公司生產的DSP2812為主CPU的智能控制板，該產品按惡劣的工業現場條件特別設計，硬件設計合理，配置簡單清晰，按勵磁控制系統的要求雙重化，可滿足各種容量發電機勵磁控制的要求。測量單元、邏輯控制單元、及電源單元全部采用印制電路板由能達通用電氣公司針對工控機系統自主設計，采用母板機箱結構，具有接線簡單可靠的優點。管理機可與勵磁調節雙通道進行信息交換，從而實現對發電機運行狀態進行監視和記錄，也可作為一個子站與電廠主計算機管理系統進行聯網，實現勵磁設備自動化管理。

1.2 特點

1.2.1 通道配置

調節器采用兩套在軟件、硬件及結構上完全相同的自動通道組成。每個通道的電源、測量、開關量輸入、開關量輸出、調節計算、脈沖輸出等各個環節都是相互獨立的，構成典型的雙通道勵磁控制器。

1.2.2 人機交互模式

采用凌控可編程19 mm真彩屏人機交互方式，主要用于顯示兩個自動通道的工作狀態、內部各種限制參數、故障信息及自動錄波等功能。軟件采用WNDOWS界面，中文顯示，友好的人機操作界面，易于用戶快速掌握，同時它也是人性化的專家維護系統。

1.2.3 DSP28控制器特點

裝置采用32位數字信號處理器DSP2812（Digital signal processor數字信號處理器）芯片，也稱數字信號處理器，是一種具有特殊結構的微處理器。DSP芯片的內部采用程序和數據分開的哈佛結構，主頻150MHz，具有專門的硬件乘法器，廣泛采用流水線操作，提供特殊的DSP指令，可以用來快速地實現各種數字信號處理算法，進行復雜的數學運算。DSP高速數據信號處理能力，使勵磁裝置數據的高速采樣和快速數據分析實現成為可能。

1.2.3 全數字化

從輸入通道的交流采樣到控制脈沖的輸出全部實現數字化，沒有模擬環節，無電位器調整，全數字化大大提高了精度和可靠性，維護十分方便。

1.2.4 全數字脈沖觸發系統

控制角由程序計算出后，可求出所需的延時計數值，當同步信號采集進來時，在自然換流點（方波的上升沿）到達的同時啟動高速計數器，高速計數器計數值達到延時計數值時發脈沖，然后依次通過DSP中獨特的捕獲計數功能推后T/6（T為晶閘管共陽極的電壓周期）在其它輸出端口發出脈沖。

1.2.5 獨特的測頻測相系統

本勵磁控制器的測頻測相差是利用DSP的捕獲計數功能，它可對由開關信號引發的事件通過微秒級的分辨率，而本身不增加主CPU的負荷，真正滿足了高實時高精度的要求。

1.3 優越性

勵磁控制器除具有常規勵磁控制器的一般功能（正常的勵磁調節、手自動開/停機、）外，還具備以下功能：

1.3.1 調節及控制方式

PID控制;PID+PSS控制;線性最優控制。

1.3.2 運行控制方式

恒機端電壓閉環運行方式：維持機端（母線）電壓恒定運行;恒勵磁電流閉環運行方式：維持發電機轉子電流恒定運行;恒無功功率運行方式;恒觸發角運行方式;恒功率因數運行方式;系統電壓跟蹤運行方式。

1.3.3 3 種起勵方式

手動零起升壓;自動軟起勵升壓;自動給定值起勵升壓。

1.3.4 限制及保護功能

DSP微機勵磁控制器配有完備的限制及保護功能，對發電機各種極限運行工況及時作出反應，確保發電機組安全運行，限制及保護功能如下：

瞬時/延時過勵磁電流限制;欠勵限制;功率柜故障分級勵磁電流限制;PT斷線保護;同步回路斷線保護;機端電壓調差功能。

1.3.5 在線檢測與故障診斷及處理功能

微機勵磁控制器自身具有自我診斷能力。軟件時刻對CPU板、A/D板、計數器板、通訊板、脈沖輸出版、微機工作電源以及測量板進行在線診斷，可以提前發現問題。發現故障立即由軟件輸出、硬件自動切換。

控制器內部各功能模板及各組成單元故障，出現故障后自動切換運行通道或轉運行方式，通訊故障能報警但不影響控制器的正常運行。

1.3.6 與監控系統通訊的雙向接口功能

雙微機之間的通訊由CAN通訊，對外設有RS485（管理機）串行通訊接口，上傳控制器的各種數據及故障檢測、預警、維護管理報告，接收上位機下傳的各種控制命令（開/停機、運行方式、控制方式及方式切換等）。

2 結束語

勵磁改造項目完成后，寶山廠的設備自動化水平、健康水平和可靠性將大大提高，同時可減少事故的發生和擴散，由于設備的可靠性增加，設備的故障率降低，增加機組發電小時數，減少棄水;并且機組由計劃檢修向狀態檢修過渡，延長檢修周期，可減少機組的日常維護及檢修費用。通過對老化設備改造，提高了運行穩定性，減少了不安全因素及故障率，延長連續運行時間，相應提高了勞動生產率。

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