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(xiāng)，是一座以發(fā)電為主的混合式開發(fā)的水利樞紐工程。電站通過110KV寶湯線經(jīng)湯旺河變電所送至伊春林區(qū)電網(wǎng)，由于伊春電網(wǎng)的電壓極不穩(wěn)定，寶山電站機組經(jīng)常調(diào)峰、調(diào)壓甚至調(diào)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(xiàn)使用的勵磁裝置為隨廠家配套的產(chǎn)品，屬于分立元件的模擬電路調(diào)節(jié)器。由于元器件已經(jīng)老化，多次出現(xiàn)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(fā)電。而且由于廠家已取消了常規(guī)勵磁系統(tǒng)的開發(fā)生產(chǎn)，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(tǒng)進行改造，改為IEC-125B系列微機雙通道勵磁系統(tǒng)。

1 IEC-125B型系列微機雙通道勵磁系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、特點及優(yōu)越性

1.1 結(jié)構(gòu)

本勵磁系統(tǒng)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(shù)設置、事件記錄、與優(yōu)化維護系統(tǒng)及監(jiān)控系統(tǒng)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(yōu)良的性能、良好的耐惡劣環(huán)境的能力的以TI公司生產(chǎn)的DSP2812為主CPU的智能控制板，該產(chǎn)品按惡劣的工業(yè)現(xiàn)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(tǒng)的要求雙重化，可滿足各種容量發(fā)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(tǒng)自主設計，采用母板機箱結(jié)構(gòu)，具有接線簡單可靠的優(yōu)點。管理機可與勵磁調(diào)節(jié)雙通道進行信息交換，從而實現(xiàn)對發(fā)電機運行狀態(tài)進行監(jiān)視和記錄，也可作為一個子站與電廠主計算機管理系統(tǒng)進行聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)勵磁設備自動化管理。

1.2 特點

1.2.1 通道配置

調(diào)節(jié)器采用兩套在軟件、硬件及結(jié)構(gòu)上完全相同的自動通道組成。每個通道的電源、測量、開關(guān)量輸入、開關(guān)量輸出、調(diào)節(jié)計算、脈沖輸出等各個環(huán)節(jié)都是相互獨立的，構(gòu)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(tài)、內(nèi)部各種限制參數(shù)、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(tǒng)。

1.2.3 DSP28控制器特點

裝置采用32位數(shù)字信號處理器DSP2812（Digital signal processor數(shù)字信號處理器）芯片，也稱數(shù)字信號處理器，是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的微處理器。DSP芯片的內(nèi)部采用程序和數(shù)據(jù)分開的哈佛結(jié)構(gòu)，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(xiàn)各種數(shù)字信號處理算法，進行復雜的數(shù)學運算。DSP高速數(shù)據(jù)信號處理能力，使勵磁裝置數(shù)據(jù)的高速采樣和快速數(shù)據(jù)分析實現(xiàn)成為可能。

1.2.3 全數(shù)字化

從輸入通道的交流采樣到控制脈沖的輸出全部實現(xiàn)數(shù)字化，沒有模擬環(huán)節(jié)，無電位器調(diào)整，全數(shù)字化大大提高了精度和可靠性，維護十分方便。

1.2.4 全數(shù)字脈沖觸發(fā)系統(tǒng)

控制角由程序計算出后，可求出所需的延時計數(shù)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(shù)器，高速計數(shù)器計數(shù)值達到延時計數(shù)值時發(fā)脈沖，然后依次通過DSP中獨特的捕獲計數(shù)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(fā)出脈沖。

1.2.5 獨特的測頻測相系統(tǒng)

本勵磁控制器的測頻測相差是利用DSP的捕獲計數(shù)功能，它可對由開關(guān)信號引發(fā)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(yōu)越性

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

1.3.1 調(diào)節(jié)及控制方式

PID控制;PID+PSS控制;線性最優(yōu)控制。

1.3.2 運行控制方式

恒機端電壓閉環(huán)運行方式：維持機端（母線）電壓恒定運行;恒勵磁電流閉環(huán)運行方式：維持發(fā)電機轉(zhuǎn)子電流恒定運行;恒無功功率運行方式;恒觸發(fā)角運行方式;恒功率因數(shù)運行方式;系統(tǒng)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(fā)電機各種極限運行工況及時作出反應，確保發(fā)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(diào)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(shù)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(fā)現(xiàn)問題。發(fā)現(xiàn)故障立即由軟件輸出、硬件自動切換。

控制器內(nèi)部各功能模板及各組成單元故障，出現(xiàn)故障后自動切換運行通道或轉(zhuǎn)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(jiān)控系統(tǒng)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(shù)據(jù)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(jié)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(fā)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(fā)電小時數(shù)，減少棄水;并且機組由計劃檢修向狀態(tài)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(wěn)定性，減少了不安全因素及故障率，延長連續(xù)運行時間，相應提高了勞動生產(chǎn)率。

[1]馮亞新，吳保金.蓮花發(fā)電廠機組勵磁系統(tǒng)改造研究[J].黑龍江水利科技，2010，38（1）：28-29.

[2]姚景會，樊玉濤，劉長麗.西溝水電廠勵磁系統(tǒng)的組成和技術(shù)特點[J]. 黑龍江水利科技，2008，36（4）：59.