调节器的关键技术和特点—总结(1) 高可靠性高性能的调节装置(1)
➢ 全新的硬件系统设计，ARM+DSP+FPGA核心系统设计，构 成三层次的硬件系统，具有较高的可靠性，较高的先进 性，硬件结构简洁，硬件资源配置强
➢ 实时的全数字精确同步交流采样技术，采样精度高 ➢ 基于FPGA的实时接口技术，实现了与调节计算的并行处
➢ TV断线检测和保护方案能够实现对各种形式的TV断线的 准确判断和处理
关键技术及主要特点(18)
调节器的关键技术和特点—总结(4)
先进完善的功能(2)
➢ 按加热和冷却模型实现的发电机转子过流过热的限制， 防止在复合故障下，励磁系统重复多次进入强励而导致 的转子绕组过热
➢ 完善的冗余的负荷限制和保护，包括：过励限制和保护、 欠励限制和保护、V/F限制和保护
调节器的关键技术和特点—总结(3)
高可靠性高性能的调节装置(3)
➢ 高配置的通讯接口，包含以太网和485接口 ➢ 全方位的电磁兼容措施，通过有关标准要求的最高等级
电磁兼容试验检验，使装置的可靠性得到保证 ➢ 合理的结构和先进的生产工艺，按自动化生产模式设计
的装置结构，全拼装全接插，无焊接无配线；电路板采 用表面贴装生产工艺，全自动化生产
关键技术及主要特点(2)
调节器的关键技术和特点
➢ 新型调节装置核心硬件结构 ➢ 全方位的电磁兼容措施 ➢ 完善提高的功能配置
• 调节与控制 • 限制与保护 • 故障检测与容错 • 辅助功能 • 通讯及人机接口
➢ 调节器总结
关键技术及主要特点(3)
全方位的电磁兼容措施
装置采用了大量的电磁兼容措施，抗干扰能力强， 电磁兼容性能优越，装置通过有关标准最高等级
关键技术及主要特点(24)
灭磁部分的关键技术和特点
➢ 灭磁部分可选配多种方案：
• 直流开关加线性或非线性电阻灭磁 • 交流开关加线性或非线性电阻灭磁
➢ 交直流综合快速灭磁方案，适用于各种励磁系统，特 别是能够应用于大容量高参数机组的灭磁，不仅能够 保证灭磁安全可靠，而且大大降低了对直流开关弧压 的要求
第三方电压信号引入（双TV断线）
TV断线后，调节模式首先切换为 电流闭环以限制励磁电流上升， 然后切换至备用通道运行。
已申请专利，申请号：200510123095.7关键技术及主要特点(11)
TV断线实录波形
关键技术及主要特点(12)
波形及事件记录
机端短路波形
27路模拟信号波形 128路独立事件记录 事件储存可达1024条 GPS对时系统保证波形具有
Can Bus
DSP
485
Ethernet
485
ECNET
A套
B套
ECNET
ARM
调试终端
485
ARM
Ethernet 485
485 Ethernet
485
485
485
Ethernet
Debug终端
工控机
励磁装置通讯系统
电
厂 监
控制系统与通讯
控 系
系统相互独立
统
关键技术及主要特点(9)
多重人机界面
PUL
每个通道为一个完整的励磁调节装置，不需任何其它辅助单元
关键技术及主要特点(1)
新型调节装置的核心硬件结构(1)
DSP + FPGA + ARM
➢ DSP ➢ FPGA
励磁计算核心 控制接口
独立的励磁 控制子系统
➢ ARM
通讯核心
➢ 人机接口
独立的通讯 子系统
内层
中间层 外层
三层次的硬件系统，能够保证核心的安全，不受 外部影响，同时提供足够强的对外通讯能力、足 够灵活和方便的人机交互接口
PCS-9400励磁系统概况（2）
PCS-9400发电机励磁系统
PCS-9400励磁系统概况（3）
主要内容
一、PCS-9400励磁系统概况
二、PCS-9400励磁系统技术及特点
➢ 调节器的技术和特点 ➢ 整流部分的技术和特点 ➢ 灭磁部分的技术和特点
三、应用录波波形
四、总结
调节器的技术和特点
➢ 新型调节装置核心硬件结构 ➢ 全方位的电磁兼容措施 ➢ 完善提高的功能配置 ➢ 调节器总结
总结(1)
4. 采用数字式PSS功能模块，配置两阶隔直环节、三阶超前和 滞后环节，具有较宽的补偿范围，适应性强。
5. 完善的TV断线检测功能，能够实现各种形式TV断线的准确 判断和处理。
6. 基于加热和冷却模型的发电机转子过流过热限制功能，防 止在复合故障下，励磁系统多次进入强励工况而导致转子 绕组过热。
绝对及相对时间轴 每组录波长度为20秒（事件
前5秒后15秒） 内存中可储存8组录波（掉
电不丢失） 记录可实时上送至上位机硬
盘保存（永不丢失）
关键技术及主要特点(13)
调节器的关键技术和特点
➢ 新型调节装置核心硬件结构 ➢ 全方位的电磁兼容措施 ➢ 完善提高的功能配置 ➢ 调节器总结
关键技术及主要特点(14)
1. 采用ARM+DSP+FPGA的硬件系统设计，结构简洁，可靠性高。 装置采用整体面板、全封闭机箱，强弱电完全分开，电磁兼 容能力强。
2. 采用实时精确同步的交流采样，精度高；基于FPGA的实时输 入输出，实现了与调节计算的并行处理，调节器触发脉冲角 度分辨率高，达到0.00045度。
3. 励磁调节器采用IEEE421-5推荐的标准模型，实现了串联PID 调节计算，解决了双通道跟踪的难题，实现无扰动切换。
电磁兼容试验检验
• 静电放电：
15KV (四级)
• 快速瞬变干扰： 4KV (四级)
• 浪涌： • 脉冲群：
4KV (四级) 2.5KV (三级)
• 辐射电磁场： 10V/m (三级)
关键技术及主要特点(4)
调节器的关键技术和特点
➢ 新型调节装置核心硬件结构 ➢ 全方位的电磁兼容措施 ➢ 完善提高的功能配置
关键技术及主要特点(7)
完善提高的功能配置(3)
辅助功能
➢ 辅助分析系统 ➢ 故障定位系统 ➢ 超前预警系统 ➢ 试验或故障自动录波 ➢ 事件顺序记录
通讯及人机接口
➢ 液晶显示加键盘人机接口 ➢ 后台工控机人机接口
关键技术及主要特点(8)
Debug终端
工控机
485
Can Bus
DSP
励
磁
系
统
422
➢ 程控软起励技术，保证起励时电压的平稳上升 ➢ 实时检测和故障容错措施，保证运行的可靠性 ➢ 超前预警系统，指导设备的维护和检修工作
关键技术及主要特点(19)
调节器的关键技术和特点—总结(5) 使用和维护的便利性
➢ 液晶和后台工控机双重人机界面，确保人机交互通道的 畅通，方便运行和维护
➢ 大容量的故障录波系统，能够记录试验波形，再现故障 过程，方便试验和故障的分析
应用录波波形(1)
神头第二发电厂500MW机组PSS试验录波图
无PSS时的波形 应用录波波形(2)
神头第二发电厂500MW机组PSS试验录波图
有PSS时的波形 应用录波波形(3)
双通道无扰动切换实录波形
应用录波波形(4)
无冲击的发电机软起励升压控制
起励全过程的时间可由参数设定， 起励过程电压和电流无冲击
➢ 告警检测 • 同步信号相位不对称 • 同步信号测频错误 • 定子电压信号相位不对称 • 定子电压信号测频错误
➢ 容错功能 • 模拟量测量容错 ✓ 定子电压测量容错 ✓ 定子电流测量容错 ✓ 励磁电流测量容错 ✓ 有功功率测量容错 ✓ 无功功率测量容错 • 开关量输入容错 ✓ 励磁启停信号输入容错 ✓ 励磁增减信号输入容错 ✓ 出口开关信号输入容错 • 发电机工况容错
关键技术及主要特点(5)
励磁调节装置的构成
一个自动通道完全集成在一台4U标 准机箱中
➢ 系统电源 ➢ 脉冲电源 ➢ 模拟量输入 ➢ CPU励磁控制 ➢ COM通讯控制 ➢ 数字量输入 ➢ 信号继电器输出 ➢ 脉冲发生、放大及输出 ➢ 就地人机界面
DCP
DCS
ACF
ACA
CPU
CPU
COM
OPT
OUT
11. 首次在励磁调节器上配置了以太网接口、液晶和后台工控 机双重人机界面。配置了大容量掉电数据不丢失的录波存 储系统，记录信息量大，信息完整、安全、可靠。强大的 后台分析软件，方便设备的调试和维护。
关键技术及主要特点(17)
调节器的关键技术和特点—总结(3)
先进完善的功能(1)
➢ 励磁调节采用IEEE421-5推荐的标准模型，实现串联PID 调节计算，并解决双通道无扰动跟踪的困难，实现无扰 动切换
➢ 数字式PSS功能模块，实现两阶隔直环节，三阶超前和滞 后环节，具有较宽的补偿范围，较好的适应性
•发电机电压闭环 •励磁电流闭环 •定角度控制
•V/F限制 ➢ 保护功能
•PT断线保护
➢ 开机升压方式
•空载过电压保护
•零起升压起励
•过励保护
•程控软起励
•欠励保护
•定电压给定值起励
关•V键/F保技护术及主要特点(6)
完善提高的功能配置(2)
故障检测与容错
➢ 故障检测 • 同步信号故障检测 • PT信号断线检测 • 电源故障检测 • 脉冲丢失检测 • 脉冲计数检测
关键技术及主要特点(25)
灭磁回路
进口或国产磁场断路器 转子过电压保护 起励装置
关键技术及主要特点(26)
灭磁电阻
关键技术及主要特点(27)
主要内容
一、PCS-9400励磁系统概况 二、PCS-9400励磁系统技术及特点 三、应用录波波形 四、总结