CN109120195A - 一种同步发电机无刷励磁调节系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种同步发电机无刷励磁调节系统，所述励磁调节系统包括发电机、励磁变压器、励磁绕组智能整流模块、电压/电流互感器、励磁调节器和终端；所述励磁调节器包括信号采集单元、PLC调节控制器、同步脉冲控制单元、D/A模块、按键输入模块、显示模块、报警模块和通信单元，所述PLC调节控制器根据所述信号采集单元采集到的相关信息，判断所述发电机所处的工作状态，进而选择最优控制方法，经运算得到相应的移相控制信号，再由所述D/A模块转换成模拟控制电压，送到所述励磁绕组智能整流模块。本发明提供一种同步发电机无刷励磁调节系统，能够根据机组运行状态选择最优励磁控制方法，挺高了励磁系统的可靠性。
Description
技术领域
本发明属于电力控制系统技术领域，特别涉及一种同步发电机无刷励磁调节系统。
背景技术
在电力系统中，励磁控制系统是极为重要的设备，无论是在稳态运行还是在暂态运行过程中，发电机的励磁系统将直接影响发电机、发电厂甚至整个电网运行的可靠性、安全性和稳定性。同步发电机的励磁系统一般由两个部分组成。一部分用于向发电机的磁场绕组提供直流电流，以建立直流磁场，通常称之为励磁功率输出部分(或称为功率单元)。另一部分用于在正常运行或发生事故时调节励磁电流，以满足运行的需要，它包括励磁调节器、强行励磁、强行减磁或自动灭磁等，一般称为励磁控制单元。
传统的励磁调节器大多是以单片机为核心，采用电压偏差的PID控制算法。随着发电机容量的增大以及远距离输电线路不断增多，这类调节器已经难以适应电力系统运行的稳定性和可靠性要求。现阶段励磁系统故障占发电机故障的一半以上，励磁系统故障仍是发电机故障停机和非计划停运的主要原因。如何提高励磁系统可靠性仍是迫切需要解决的重要问题，而励磁调节器又是励磁系统中最重要的部分，它的可靠性直接关系到励磁控制系统的可靠性。
发明内容
本发明提供一种同步发电机无刷励磁调节系统，能够根据机组运行状态选择最优励磁控制方法，挺高了励磁系统的可靠性，进而提升电力系统的稳定性和可靠性。
本发明具体为一种同步发电机无刷励磁调节系统，所述励磁调节系统包括发电机、励磁变压器、励磁绕组智能整流模块、电压/电流互感器、励磁调节器和终端，所述电压/电流互感器与所述励磁调节器的输入端连接，所述励磁调节器分别与所述励磁绕组智能整流模块、所述终端连接；所述励磁调节器包括信号采集单元、PLC调节控制器、同步脉冲控制单元、D/A模块、按键输入模块、显示模块、报警模块和通信单元，所述PLC调节控制器分别与所述信号采集单元、所述同步脉冲控制单元、所述按键输入模块、所述显示模块、所述报警模块和所述通信单元相连接，所述D/A模块与所述同步脉冲控制单元相连接；所述PLC调节控制器根据所述信号采集单元采集到的所述发电机运行参数、灭磁开关、断路器等开关量信号以及所述按键输入模块输入的控制信号，判断所述发电机所处的工作状态，进而选择相应的最优化控制方法，经运算得到相应的移相控制信号，再由所述D/A模块转换成模拟控制电压，最后送到所述励磁绕组智能整流模块。
所述信号采集单元能准确测量电网电压、机端电压、励磁电压、定子电流、转子电流等实时电量信号以及灭磁开关、断路器等开关量信号，并将测得信号转化为数字信号，通过RS-485总线传送至所述PLC调节控制器；所述信号采集单元采用了电磁隔离和光电隔离技术，能够保证电压输入、电流输入及输出三方完全隔离。
所述PLC调节控制器，根据接收的运行参数判断所述发电机是否正常工作，若发生异常，所述励磁调节器选择相应的控制方法，进而控制所述励磁绕组智能整流模块的工作状态，将相应的异常或故障以及设备运行参数生成报警信息通过所述显示模块显示、通过所述报警模块发出报警信号，并通过所述通信单元发送给所述终端。
所述PLC调节控制器采用西门子S7-300PLC，运算能力强，并具有存储功能，能够通过所述按键输入模块、所述终端实现参数设置、参数查询、历史查询功能。
所述PLC调节控制器具有两个工作通道，正常时采用自动通道运行，发生故障时切换到备用通道运行，所述备用通道为模拟通道。
所述PLC调节控制器有两种运行方式：恒定电压和恒定励磁电流调节运行方式，两种运行方式能够在线无波动切换，当PT断线时自动切换到恒励磁电流运行方式运行。
所述同步脉冲控制单元采用TC787集成相控芯片实现所述PLC调节控制器的移相功能。
所述通信单元，能够将所述励磁调节器的采集的相关信息、工作状态传输给所述终端；所述通信单元还能够接收所述终端发送的查询信息并将其转发给所述PLC调节控制器，所述PLC调节控制器根据收到的查询信息判断是否是预设的终端所发，若是，则生成相应的信息并通过所述通信单元发送给所述终端。
所述终端为电脑或手机。
附图说明
图1为本发明一种同步发电机无刷励磁调节系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明一种同步发电机无刷励磁调节系统的具体实施方式做详细阐述。
如图1所示，本发明的励磁调节系统包括发电机、励磁变压器、励磁绕组智能整流模块、电压/电流互感器、励磁调节器和终端，所述电压/电流互感器与所述励磁调节器的输入端连接，所述励磁调节器分别与所述励磁绕组智能整流模块、所述终端连接；所述励磁调节器包括信号采集单元、PLC调节控制器、同步脉冲控制单元、D/A模块、按键输入模块、显示模块、报警模块和通信单元，所述PLC调节控制器分别与所述信号采集单元、所述同步脉冲控制单元、所述按键输入模块、所述显示模块、所述报警模块和所述通信单元相连接，所述D/A模块与所述同步脉冲控制单元相连接；所述PLC调节控制器根据所述信号采集单元采集到的所述发电机运行参数、灭磁开关、断路器等开关量信号以及所述按键输入模块输入的控制信号，判断所述发电机所处的工作状态，进而选择相应的最优化控制方法，经运算得到相应的移相控制信号，再由所述D/A模块转换成模拟控制电压，最后送到所述励磁绕组智能整流模块。
所述信号采集单元能准确测量电网电压、机端电压、励磁电压、定子电流、转子电流等实时电量信号以及灭磁开关、断路器等开关量信号，并将测得信号转化为数字信号，通过RS-485总线传送至所述PLC调节控制器；所述信号采集单元采用了电磁隔离和光电隔离技术，能够保证电压输入、电流输入及输出三方完全隔离。
所述PLC调节控制器，根据接收的运行参数判断所述发电机是否正常工作，若发生异常，所述励磁调节器选择相应的控制方法，进而控制所述励磁绕组智能整流模块的工作状态，将相应的异常或故障以及设备运行参数生成报警信息通过所述显示模块显示、通过所述报警模块发出报警信号，并通过所述通信单元发送给所述终端。
所述PLC调节控制器采用西门子S7-300PLC，具有较强的运算能力，并具有一定的存储功能，能够通过所述按键输入模块、所述终端实现参数设置、参数查询、历史查询功能。
所述PLC调节控制器具有两个工作通道，正常时采用自动通道运行，发生故障时切换到备用通道运行，所述备用通道为模拟通道。
所述PLC调节控制器有两种运行方式：恒定电压和恒定励磁电流调节运行方式，两种运行方式能够在线无波动切换，当PT断线时自动切换到恒励磁电流运行方式运行。
所述同步脉冲控制单元采用TC787集成相控芯片实现所述PLC调节控制器的移相功能。
所述通信单元，能够将所述励磁调节器的采集的相关信息、工作状态传输给所述终端；所述通信单元还能够接收所述终端发送的查询信息并将其转发给所述PLC调节控制器，所述PLC调节控制器根据收到的查询信息判断是否是预设的终端所发，若是，则生成相应的信息并通过所述通信单元发送给所述终端。
所述终端为电脑或手机。
最后应该说明的是，结合上述实施例仅说明本发明的技术方案而非对其限制。所属领域的普通技术人员应当理解到，本领域技术人员可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均在申请待批的权利要求保护范围之中。
Claims (9)
1.一种同步发电机无刷励磁调节系统，其特征在于，所述励磁调节系统包括发电机、励磁变压器、励磁绕组智能整流模块、电压/电流互感器、励磁调节器和终端，所述电压/电流互感器与所述励磁调节器的输入端连接，所述励磁调节器分别与所述励磁绕组智能整流模块、所述终端连接；所述励磁调节器包括信号采集单元、PLC调节控制器、同步脉冲控制单元、D/A模块、按键输入模块、显示模块、报警模块和通信单元，所述PLC调节控制器分别与所述信号采集单元、所述同步脉冲控制单元、所述按键输入模块、所述显示模块、所述报警模块和所述通信单元相连接，所述D/A模块与所述同步脉冲控制单元相连接；所述PLC调节控制器根据所述信号采集单元采集到的发电机运行参数、灭磁开关、断路器的开关量信号以及所述按键输入模块输入的控制信号，判断所述发电机所处的工作状态，进而选择相应的最优化控制方法，经运算得到相应的移相控制信号，再由所述D/A模块转换成模拟控制电压，最后送到所述励磁绕组智能整流模块。
2.根据权利要求1所述的一种同步发电机无刷励磁调节系统，其特征在于，所述信号采集单元能准确测量电网电压、机端电压、励磁电压、定子电流、转子电流的实时电量信号以及灭磁开关、断路器的开关量信号，并将测得信号转化为数字信号，通过RS-485总线传送至所述PLC调节控制器；所述信号采集单元采用了电磁隔离和光电隔离技术，能够保证电压输入、电流输入及输出三方完全隔离。
3.根据权利要求1所述的一种同步发电机无刷励磁调节系统，其特征在于，所述PLC调节控制器采用西门子S7-300PLC，运算能力强，并具有存储功能，能够通过所述按键输入模块、所述终端实现参数设置、参数查询、历史查询功能。
4.根据权利要求1或3所述的一种同步发电机无刷励磁调节系统，其特征在于，所述PLC调节控制器，根据接收的运行参数判断所述发电机是否正常工作，若发生异常，所述励磁调节器选择相应的控制方法，进而控制所述励磁绕组智能整流模块的工作状态，将相应的异常或故障以及设备运行参数生成报警信息通过所述显示模块显示，通过所述报警模块发出报警信号，并通过所述通信单元发送给所述终端。
5.根据权利要求4所述的一种同步发电机无刷励磁调节系统，其特征在于，所述PLC调节控制器具有两个工作通道，正常时采用自动通道运行，发生故障时切换到备用通道运行，所述备用通道为模拟通道。
6.根据权利要求4所述的一种同步发电机无刷励磁调节系统，其特征在于，所述PLC调节控制器有两种运行方式：恒定电压和恒定励磁电流调节运行方式，两种运行方式能够在线无波动切换，当PT断线时自动切换到恒励磁电流运行方式运行。
7.根据权利要求1所述的一种同步发电机无刷励磁调节系统，其特征在于，所述同步脉冲控制单元采用TC787集成相控芯片实现所述PLC调节控制器的移相功能。
8.根据权利要求1所述的一种同步发电机无刷励磁调节系统，其特征在于，所述通信单元，能够将所述励磁调节器的采集的相关信息、工作状态传输给所述终端；所述通信单元还能够接收所述终端发送的查询信息并将其转发给所述PLC调节控制器，所述PLC调节控制器根据收到的查询信息判断是否是预设的终端所发，若是，则生成相应的信息并通过所述通信单元发送给所述终端。
9.根据权利要求1所述的一种同步发电机无刷励磁调节系统，其特征在于，所述终端为电脑或手机。
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