1、第一部分MEC-PLC微机励磁装置使用说明书MEC-PLC 型微机励磁调节器使用说明书 1武汉电力科技开发有限公司 一流的技术 一流的设备 一流的服务TEL:02787883532 FAX:02787649509 系统微波:935132676 网址:目 录第一章 技术说明 1一概述 1二主要功能和特点 1三技术参数 2四硬件说明 4五工作原理 4第二章 使用说明 8一使用环境 8二调节方式 8三变送器说明 10四通讯协议 13MEC-PLC 型微机励磁调节器使用说明书 1武汉电力科技开发有限公司 一流的技术 一流的设备 一流的服务TEL:02787883532 FAX:02787649509
2、系统微波:935132676 网址:第一章 技术说明一概述随着电力系统的发展，单机容量不断增大，远距离输电线路不断增多，对电力系统运行的稳定性和机组运行的可靠性提出了更高的要求。迫切需要性能优、功能多、可靠性高的励磁控制器以满足电力系统稳定及综合自动化的要求。同时，随着电站监控系统的不断普及，对励磁系统的可靠性，自动化程度，通讯组网能力，和系统扩展性能提出了更高的要求。PLC 因可靠性高、运用灵活在自动控制领域获得广泛的应用，随着电子技术的快速发展，PLC 性能日益扩充、速度不断提高，已不再是传统意义上的完成顺序控制的 PLC，发展为具有快速响应、指针运算和浮点运算等多项实时控制功能的控制器，
3、目前在电力设备中,调速器、保护、水机自动化、监控都成功的使用了 PLC 可编程序控制器。采用 PLC 可编程序控制器的励磁调节系统具有以下优点：可靠性高。结构简单。智能化调节和控制灵活：当今 PLC 运算速度很高，控制指令丰富，具有浮点运算、指针运算、中断响应等功能，为智能化实时调节提供了物理基础，同时由于 PLC 特有的继电逻辑功能，可以将智能化实时调节和继电逻辑操作结合起来，使得系统控制灵活多变。强大的网络功能：PLC 的组网功能很强，不但可以和上位机通讯而且 PLC 之间也可以组网通讯，具有很强的扩展性，开放性。可编程序控制器励磁系统，除具有硬件简单、软件丰富、功能多、调试简便的特点外，
4、更能适应现代控制技术的要求，如最优控制、自适应控制等，还具有高可靠性，图形化操作、通讯组网和系统扩展性强的特点，是实现全厂计算机控制的优良选择。发电机励磁装置是保证发电机组安全，稳定，高效运行的关键设备。为满足现代电力系统安全稳定运行之需要，为保证发电厂的机组有较高的利用率，利用可编程序控制器和液晶触摸显示屏，研制开发的MEC-PLC型微机励磁装置具有结构简单，维护方便，可靠性高等优点，具有极高的性能价格比，特别适合于大中型自并励、自复励或他励发电机组的励磁控制。二主要功能和特点1. 采 用 德 国 SIMATIC （ 西 门 子 ） 公 司 的 S7-200PLC， 具 有 以 下 优 点
5、： A/D、 D/A 转 换 精 度 及 转 换 速 度高 ， 一 个 模 拟 量 模 块 带 3 路 A/D， 1 路 D/A， A/D、 D/A 转 换 速 度 高 为 125us， 为 保 证 系 统 的 采 样 、 控制 精 度 及 调 节 速 度 提 供 了 基 本 的 物 理 条 件 ； CPU 运 算 速 度 快 ， 0.37us/位 ， 指 令 丰 富 ： 具 有 浮 点 运算 、 指 针 运 算 、 中 断 、 通 讯 响 应 、 PID 运 算 、 PWM 脉 冲 输 出 等 功 能 ， 存 储 容 量 大 ， 充 分 适 应 现 代 控制 技 术 ， 如 最 优 控 制
6、、 自 适 应 控 制 、 变 结 构 控 制 等 控 制 算 法 的 要 求 ； 输 入 /输 出 点 多 、 响 应 快 ， 24 输 入 /16 输 出 ， 每 点 可 设 置 滤 波 参 数 ， 4 个 20KHz 高 速 计 数 器 ， 2 个 高 速 输 出 口 ， 适 应 实 时 控 制 的要 求 ； 通 讯 组 网 能 力 强 ， 配 有 2 个 232/485 通 讯 口 ， 可 方 便 连 接 232/485/422 等 通 讯 接 口 ， 适 应监 控 系 统 的 要 求 ； 可 靠 性 高 ， 将 CPU 模 块 ， 输 入 /输 出 IO 模 块 ， 通 讯 模 块
7、高 度 集 成 一 体 ， 简 化 结构 ， 使 用 方 便 。2. 采 用 PID PSS 复 合 控 制 规 律 ， 以 机 端 电 压 U 为 主 控 制 参 量 ， 有 功 功 率 P 或 机 组 频 率 f 为 辅 助 控 制 变量 ， 这 样 既 可 以 保 证 机 端 电 压 恒 定 和 机 组 的 无 功 合 理 分 配 ， 又 可 改 善 发 电 机 的 阻 尼 特 性 ， 提 高 电 力系 统 的 稳 定 性 。MEC-PLC 型微机励磁调节器使用说明书 2武汉电力科技开发有限公司 一流的技术 一流的设备 一流的服务TEL:02787883532 FAX:027876495
8、09 系统微波:935132676 网址:3. 配 置 有 完 善 的 电 压 调 节 （ 恒 机 端 电 压 ） ， 电 流 调 节 （ 恒 励 磁 电 流 ） ， 无 功 调 节 （ 恒 无 功 功 率 ） ， 功 率因 素 调 节 （ 恒 功 率 因 素 ） ， 以 满 足 电 站 的 各 种 运 行 方 式 之 需 要 。4. 各 运 行 方 式 间 有 自 动 识 别 和 跟 踪 功 能 ， 运 行 方 式 间 的 切 换 平 稳 无 冲 击 。5. 具 有 自 动 零 起 升 压 和 系 统 电 压 跟 踪 功 能 ， 收 到 启 动 令 之 后 ， 自 动 将 发 电 机 电 压
9、 从 零 递 升 至 预 置 值 或保 持 与 系 统 电 压 一 致 。6. 具 有 预 值 升 流 功 能 ， 在 电 流 调 节 （ 恒 励 磁 电 流 ） 模 式 下 ， 收 到 启 动 令 之 后 ， 自 动 将 发 电 机 励 磁 从 零递 升 至 预 置 值 。7. 具 有 逆 变 灭 磁 功 能 。8. 配 置 有 断 线 保 护 、 过 励 限 制 、 顶 值 限 制 ， 低 励 限 制 、 欠 励 保 护 、 V/F、 误 强 励 保 护 、 空 载 过 电 压 保护 等 辅 助 功 能 ， 确 保 励 磁 系 统 和 发 电 机 的 安 全 运 行 。9. 采 用 数 字
10、 余 弦 移 相 技 术 ， 保 证 了 整 个 励 磁 系 统 的 放 大 倍 数 在 各 种 工 作 情 况 下 的 一 致 性 。10. 采 用 液 晶 触 摸 显 示 屏 ， 显 示 方 式 灵 活 ， 可 显 示 发 电 机 电 压 、 参 考 电 压 、 励 磁 电 流 、 控 制 角 度 等 参 数 。11. 配 置 有 RS 232 和 RS485 串 行 口 ， 采 用 MODBUS 协 议 ， 可 用 于 与 上 位 机 通 讯 。12. 硬 、 软 件 均 采 用 模 块 化 结 构 ;完 善 的 自 诊 断 、 自 恢 复 功 能 。13. 采 用 脉 冲 列 触 发
11、技 术 ， 脉 冲 输 出 双 重 隔 离 及 指 示 。14. 采 用 AC200V 和 DC220V 两 路 电 源 双 重 供 电 ， 两 路 电 源 并 联 使 用 ， 无 切 换 时 间 。三技术参数1模拟量输入1.1发电机励磁PT： AC3100V1.2系统母线PT： AC3100V1.3三相交流同步电压信号： AC3100V (可根据实际情况调整)1.4发电机定子电流： AC35A1.5发电机励磁电流： AC35A (取自整流桥交流侧电流CT)1.6PSS信号输入： 0-5V2.A控制脉冲（晶闸管励磁调节器）2.A.1分辨率： 0.009度码（50HZ）2.A.2移相范围：（10
12、150）度2.B控制脉宽（开关式励磁调节器）2.B.1开关频率： 1500HZ2.B.2调整范围： （0100）2.B.3分辨率： 0.053控制信号输入3.1接点型式： 开接点（开入） MEC-PLC 型微机励磁调节器使用说明书 3武汉电力科技开发有限公司 一流的技术 一流的设备 一流的服务TEL:02787883532 FAX:02787649509 系统微波:935132676 网址:3.2接点容量： 20mA4控制与报警信号输出4.1输出控制信号：接点类别： 起励控制、风机控制、接点形式： 开接点（开出）4.2输出控制信号：接点类别： 双机闭锁接点形式： 闭接点（开出）接点类别： 闭锁
13、输入接点形式： 闭接点（开入）4.3装置故障报警信号：接点类别： 低电压、欠励、本机工作、报警、限制动作接点形式： 开接点（开出）4.4接点容量： AC220V10ADC30V10A (DC220V/0.5A)5通讯信号： RS232或RS4856供电电源5.1交流电源： (150250)V50HZ 5.2直流电源： （200280）V7主要技术指标7.1调压精度： 0.57.2频率特性： 0.250.5HZ7.310阶跃： 超调量 15振荡次数 2次调节时间 3秒7.4零起升压： 超调量 5振荡次数 2次调节时间 5秒 7.5调压范围： Ut（10130）8调节参数8.1调差系数： （151
14、5） 8.2放大倍数： Kp（10200）8.3积分系数： Ki（230）8.4微分系数： Kd（05）9给定参数MEC-PLC 型微机励磁调节器使用说明书 4武汉电力科技开发有限公司 一流的技术 一流的设备 一流的服务TEL:02787883532 FAX:02787649509 系统微波:935132676 网址:9.1电压给定： Ug（10130）9.2无功给定： Qg（0100）9.3电流给定： Ifg（0110）9.4功率因数给定： COSg01.00（感性）四硬件说明硬件系统原理见图 1 所示。整个系统由 PLC 模块（含 CPU 模块，输入/输出 IO 模块，A/D、D/A模块，
15、通讯模块）、输入/输出调理模块、可控硅脉冲输出放大模块、液晶触摸显示屏、电源模块等构成。基本核心是可编程CPU模块。发电机励磁PT、系统PT、及励磁变二次侧引入的交流信号经隔离滤波调理后，一方面用于测量发电机和系统电压；另一方面，励磁变二次侧电压还形成可控硅触发的同步信号。与此同时，同步信号与励磁PT一起用于测量发电机的频率。而发电机定子电流CT和整流桥交流侧CT引入的电流信号经传感器变为电压信号后，用于测量发电机的定子电流和发电机的励磁电流。定子电流CT信号还与发电机励磁PT信号一起用于测量发电机的有功功率和无功功率。可编程CPU将测量的发电机端电压信号与给定的电压信号进行比较，当发电机机端
16、电压高于给定电压时，增加可控硅的触发控制角，以减小励磁电流，达到调整机端电压的目的。反之，当发电机机端电压低于给定电压时，则减小可控硅的触发控制角，以增大励磁电流，从而达到保持机端电压为给定水平。调节器工作电源取自交、直流厂用电。交流厂用电经电源滤波器、隔离变压器、整流变换后，与厂用直流电源并联进入开关电源组成高可靠工作电源。机内各路电压为+5V，+15V，-15V，操作24V，脉冲24V。五工作原理1调节器工作模式本调节器有电压调节（自动）、电流调节（手动）、无功调节、恒功率因数调节四种调节模MEC-PLC 型微机励磁调节器使用说明书 5武汉电力科技开发有限公司 一流的技术 一流的设备 一流
17、的服务TEL:02787883532 FAX:02787649509 系统微波:935132676 网址:式。而在自动方式（电压调节）下又有系统电压跟踪和不跟踪两种情况。1.1电压调节模式（自动） UF s UgDL B0 - + 微 分 比 例 积 分 + + 增 量 + + - IF Dr IL 综 放 PS等 P F U1 UK 顶 值 限 制 过 励 限 制 低 励 限 制 V/F限 制 脉 冲 同 步 UT F P Q 图2 电压调节（自动）原理框图1.2电流调节模式（手动） IL 综 放 UK 顶 值 限 制 过 励 限 制 欠 励 限 制 脉 冲 同 步 UT KH 1+TiS
18、Ig + - 图3 电流调节（手动）原理框图1. 3无功调节模式 UF Ug - + 微 分 比 例 积 分 + 增 量 + + + - Dr IL 综 放 PS等 P F U1 UK 顶 值 限 制 过 励 限 制 低 励 限 制 脉 冲 同 步 UT P Q Eu + - Qg Q 图4 无功调节原理框图1. 4恒功率因数调节模式MEC-PLC 型微机励磁调节器使用说明书 6武汉电力科技开发有限公司 一流的技术 一流的设备 一流的服务TEL:02787883532 FAX:02787649509 系统微波:935132676 网址:UF Ug - + 微 分 比 例 积 分 + 增 量 +
19、 + + - Dr IL 综 放 PS等 P F U1 UK 顶 值 限 制 过 励 限 制 低 励 限 制 脉 冲 同 步 UT P Q Eu + - Cg COS& 图5 功率因素调节原理框图1.5调节模式间的转换与跟踪励磁PT断线时，转手动（电流调节）运行方式。空载状态下，只有电压调节和电流调节两种模式。油开关合时有四种调节模式：电压调节、电流调节、无功调节、恒功率因数调节(无功调节或功率因素调节由软件设定)。在无功调节和电压调节模式下，电流给定自动跟踪励磁电流。若功率测量故障，则自动切换至电压调节模式。在电压调节和电流调节模式下，无功给定自动跟踪机组无功。在无功调节模式下，电压给定不变
20、PT断线时，只有电流（手动）调节模式。在电流调节模式下，电压给定自动跟踪发电机电压。在无功调节模式下，当发电机电压与参考电压之差UEu设定的电压死区）时，电压自动参与调节，此时发电机无功可能与无功给定值不一致。恒功率因数调节的跟踪和切换处理方式类同于无功调节模式。2限制保护21 过励磁限制当励磁电流超过给定励磁电流 2%且持续 5 秒以上时动作，发过励磁和报警信号。22 外部电流限制 1当外部限制条件 1 动作时，发报警信号，并将励磁电流限制于外部限制设定值 1 之内。2 3 外部电流限制 2当外部限制条件 2 动作时，发报警信号，并将励磁电流限制于外部限制设定值 2 之内。2 4 外部电流限
21、制 3当外部限制条件 3 动作时，发报警信号，并将励磁电流限制于外部限制设定值 3 之内。2 5AD 模块故障MEC-PLC 型微机励磁调节器使用说明书 7武汉电力科技开发有限公司 一流的技术 一流的设备 一流的服务TEL:02787883532 FAX:02787649509 系统微波:935132676 网址:当 AD 模块故障时，发故障信号。26 自动起励功能当发电机与系统解列，灭磁开关合且无灭磁令，当接到自动建压命令时，自动将励磁电流建至预置值。2 7 自动投初励功能和起励失败自动建压时若在 5 秒钟内励磁电流仍然低于 10%，调节器会自动投初励。在投入初励 4 秒后若励磁电流仍低于
22、15%则发起励失败信号。28 欠励磁保护发电机并入系统运行，发电机励磁电流小于设定的最小励磁电流(由欠励系数确定)持续 1.5 秒时动作，发欠励信号和报警信号，同时发故障信号且使切换输出置低 40ms，产生自动切换。2 9 空载起励过励磁电流保护当发电机起励时，若励磁电流超过电流给定值 2%，自动将励磁调节器输出限制在设定的空载输出值以内。2 10 跟踪自动输出功能当自动调节回路工作时，本机自动跟踪自动通道的输出，并根据发电机当前的状态确定电流调节回路的给定值，以保证无扰动切换。2 11 自动直接输出功能该功能可通过操作面板使能或取消。当该功能有效时，PLC 的输出直接由操作面板设定输出，不受
23、外部信号的控制。2调节器软件调节器软件框图如下： MEC-PLC 型微机励磁调节器使用说明书 8武汉电力科技开发有限公司 一流的技术 一流的设备 一流的服务TEL:02787883532 FAX:02787649509 系统微波:935132676 网址:开 始上 电 复 位控 制 参 数 恢 复 控 制 参 数 置 初 值状 态 识 别控 制 信 号 输 入控 制 方 式 选 择 和 计 算保 护 参 数 计 算保 护 判 断调 用 保 护 和 限 制 模 块模 拟 信 号 采 样 计 算触 发 脉 冲 计 算 控 制 与 报 警 信 号 输 出状 态 信 号 输 出参 数 显 示监 控 与
24、 自 诊 断通 讯 处 理跟 踪 计 算 与 处 理YESNOYESNO图6 软件流程框图第二章 使用说明一使用环境本装置适用于户内，使用时要求具有下列条件：1 海拔高度不超过3000米；2 环境温度540；3 空气相对湿度不大于90；4 环境中无爆炸、助燃的介质，无足以腐蚀和破坏绝缘水平降低到允许值；5 无剧烈振动、强力冲击和颠簸。二调节方式本励磁调节器有四种调节方式供用户选择，以满足不同电站的运行要求。如前所述，本装置有电压调节、电流调节、无功调节和功率因素调节四种调节模式，每种调节方式的调整目标是不同的。此外，在电压调节方式下还可选择系统电压跟踪方式。调节方式的选择可以远方通过控制信号输入选择，也可以在控制面板上选择。电压调节方式电压调节选择接点接通或控制面板上的电压键按下时，进入电压调节方式。*提示：无控制方式选择信号时，自动进入电压调节方式
