xulihong451 2008-9-19 00:24
励磁调节器的安全运行性分析
一、硬件结构类型
励磁调节装置硬件结构类型可分为三种：
u 单CPU结构，采用单一CPU完成励磁调节装置全部功能（如图），资源紧张导致励磁功能受限。
组合式多CPU结构，将励磁调节装置分为若干功能块，每一功能块由一个CPU完成（如图），将所有功能块组合在一起，构成完整的励磁调节装置，资源丰富，并行结构降低可靠性。
层进式多CPU结构，将励磁调节装置分为若干功能子系统，每一子块由一个CPU完成（如图），每个子系统独立工作，多个子系统协同构成励磁调节装置，资源丰富，组态容易。
二、硬件性能
励磁调节装置有些硬件性能对励磁安全运行起决定性影响，主要介绍几种：
u CPU类型、总线位数及主频，目前CPU类型一般分为：通用单片机、数字信号处理器、ARM结构型单片机。总线位数目前应用主要有16位和32位。
主频最高达170MHz，应用有10M、40M、125M
一般地，相同的主频下，DSP运算速度快得多
励磁运算周期时间是励磁调节装置运算速度的总体表现，时间越短、功能越多，则CPU速度越快。
AD采样系统，
1）结构
通道数量
采样保存环节数量
A/D转换环节数量
a、片外多路开关+AD转换
b、片内多路开关+AD转换
c、独立AD转换
AD采样系统，
2）采样方式
采样方式可分为：
直流采样：将电气量整流滤波成直流后采样。
交流定点采样：对交流信号固定的位置进行采样，利用对称特性进行计算。
交流多点采样：对交流信号进行等间隔多点采样，采用离散信号理论进行计算。采用（18点、24点、32点、36点）
定点算法
多点算法
3）测量值线性度
采样后测量值的线性度决定励磁计算及控制的线性度和准确度：
一般励磁试验及测试均在发电机额定运行点进行，对于在发电机过励或低励时，励磁测量正确性决定励磁控制或限制的正确性。特别在极限参数下，测量正确性更为重要。
4）采样位数
采样位数对励磁控制的安全性没有太大的影响，采样位数对励磁操作性影响较大，只要满足发电机端电压测量精度即可。
目前采样位数有：12位、14位、16位。
脉冲移相系统，
1）触发角分辨率
触发角分辨率直接影响发电机电压调节精度触发角分辨率直接由移相触发环节中计数器主频和同步频率决定，即计数器中一个码表示同步信号中的角度，
2）移相方式，移相方式分为线性移相和余弦移相，线性移相指触发角度与励磁计算成线性关系，但励磁电压与励磁计算成余弦关系；而余弦移相指触发角度与励磁计算成反余弦关系，但励磁电压与励磁计算成线性关系。
移相方式对励磁设备安全运行没有质的影响，但影响发电机对电力系统的行为模式。
3）脉冲产生方法，可分为软件方法和硬件方法，软件方法占用CPU资源，对于中频方式已不采用
三、电磁兼容性能
励磁调节装置电磁兼容性能影响调节装置在工业环境中运行安全性：
u 抗静电放电性能：一般要求电路板不能裸露，人体能接触的部分都有严格的接地保护措施，提高抗静电能力。
u 抗浪涌能力：要求电源及模拟量与大地之间布置抗浪涌器件，防止浪涌能量冲击损坏设备
u 电源突降、短时中断试验：电源系统的安全性能对装置影响巨大，电源突降或短时中断性能要超过电厂供电系统的极限参数
四级电磁兼容试验参数
静电放电试验；
空气放电：± 15KV，接触放电：± 8KV
快速瞬变干扰试验；
± 4KV，2.5Hz，正负60秒
1MHz脉冲群干扰试验
共模2.5KV，差模1.0KV
辐射电磁场干扰试验
场强10V/m，扫频：80MHz～1GHz
浪涌冲击干扰试验
共模4KV，差模2KV，正负5次，25秒
电源突降、短时中断试验
60%长期，30%200mS，中断50ms
四、故障记录方式
励磁调节装置故障记录方式对于故障后的分析、故障现场重现、避免同类故障重复至关重要，同样对于励磁调节装置安全运行至关重要：
u 掉电数据保存：故障录波或记录在调节装置失电后仍不丢失，“黑匣子”方式。
u 人工保存：故障录波或记录需要人工操作才能保存
u 自动保存：对于有后台计算机的调节装置，故障录波或记录自动传送至计算机硬盘
一、通道通态
励磁调节器采用多个励磁调节装置组成，多个通道之间也采用不同的运行方式。
u 通道数量：
两通道励磁调节器：
两通道+手动通道励磁调节器：
三通道励磁调节器：
一、通道通态
u 运行方式：
主从运行方式：通道间同时只有一个为主通道，输出脉冲控制可控硅整流系统，其它通道作为从通道其脉冲不参与可控硅控制。
三选二运行方式：三通道同时对励磁进行计算及控制，选择两个通道一致的脉冲去触发可控硅。
并列运行方式：各通道同时各控制一个可控硅整流桥，各通道中只有一个对励磁进行计算及控制，其它通道输出脉冲由主通道提供。
二、通道独立性
励磁调节器组成各励磁调节通道之间的独立特性，直接影响励磁调节器运行的安全性，不能完全独立的励磁通道，励磁调节器的安全性能大大降低。
假设每个调节通道故障率为1%，则完全独立的励磁调节器，其故障率（两通道同时故障）为：万分之一；但对完全不独立的调节器，其故障率（任一通道故障）为2%；对于部分不独立的调节器，其故障介于两者之间
二、通道独立性
励磁调节通道独立性表现在如下方面：
u 电气独立性
独立性基本要求励磁调节器各通道之间不能有任何共用电气功能单元。
各通道励磁调节通道之间的绝缘性能满足各电压等级要求，表现在各类信号的隔离措施上：模拟量隔离；输入开关信号隔离；输出开关信号，输入电源隔离及输出脉冲隔离。
另外，各通道之间内部故障不能影响其它通道的正常运行。
空间独立性
独立性基本要求励磁调节器各通道各个功能单元之间不能布置在同一个板件、插件及插头上。
任一调节通道故障后进行任何维护，包括断电、更换任一功能单元、投电等，均不能影响其它通道的正常运行，即满足在线修复的要求。
另外，各通道之间占用的空间不妨碍其它通道的维护及更换。