系統(tǒng)介紹:
研華發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)解決方案，采用分散式網(wǎng)絡(luò)化的控制結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)器采用雙通道或三通道熱備，各控制器間相互獨立，并有專用的脈沖形成模塊來實現(xiàn)對發(fā)電機(jī)勵磁的控制。每個功率柜和滅磁柜也可具有獨立的控制器單元，實現(xiàn)對功率整流和滅磁開關(guān)及過壓保護(hù)的控制和監(jiān)測。調(diào)節(jié)器和功率及滅磁控制器具有雙網(wǎng)絡(luò)接口，和HMI觸摸屏均可通過網(wǎng)絡(luò)的連接，構(gòu)成具有網(wǎng)絡(luò)化的勵磁控制系統(tǒng)，大大簡化了調(diào)節(jié)器與功率柜及滅磁柜的連接。
概述
1、水輪發(fā)電廠原理
大壩、水電廠、水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子、勵磁系統(tǒng)
2、同步發(fā)電機(jī)工作原理
主磁場的建立：勵磁繞組通以直流勵磁電流，建立極性相間的勵磁磁場，即建立起主磁場。
載流導(dǎo)體：三相對稱的電樞繞組充當(dāng)功率繞組，成為感應(yīng)電勢或者感應(yīng)電流的載體。
切割運動：原動機(jī)拖動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)（給電機(jī)輸入機(jī)械能），極性相間的勵磁磁場隨軸一起旋轉(zhuǎn)并順次切割定子各相繞組（相當(dāng)于繞組的導(dǎo)體反向切割勵磁磁場）。
交變電勢的產(chǎn)生：由于電樞繞組與主磁場之間的相對切割運動，電樞繞組中將會感應(yīng)出大小和方向按周期性變化的三相對稱交變電勢。
3、勵磁的基本概念
什么是勵磁？
導(dǎo)體切割磁力線感生電動勢e，勵磁就是提供一個磁場B
E=4.44fNΦ
4.44:有效值系數(shù)
F:勵磁條件與影響
N:機(jī)端電壓影響
Φ:與勵磁電流關(guān)系
對于發(fā)電機(jī)來說，勵磁就是產(chǎn)生磁通Φ
4、勵磁裝置
勵磁裝置就是提供發(fā)電機(jī)磁場電流的裝置，包括所有調(diào)節(jié)與控制元件，還有磁場放電或滅磁裝置及保護(hù)裝置；勵磁控制系統(tǒng)是包括控制對象的反饋控制系統(tǒng)
5、勵磁控制系統(tǒng)
勵磁控制系統(tǒng)是一個需要高速響應(yīng)的閉環(huán)控制系統(tǒng)。勵磁系統(tǒng)的性能，直接決定了發(fā)電機(jī)是否能夠正常運行。而工作可靠、性能優(yōu)良的勵磁系統(tǒng)，能有效地提高機(jī)組及電網(wǎng)的穩(wěn)定性。
以自并激勵磁系統(tǒng)為例，也就是直接勵磁系統(tǒng)或稱靜態(tài)勵磁系統(tǒng)。自并激勵磁系統(tǒng)由勵磁變壓器、三相可控硅整流橋及功率單元、滅磁單元、控制單元四部分組成。交流勵磁電源取自發(fā)電機(jī)端（也稱機(jī)端變壓器）勵磁變壓器，勵磁變壓器的付方輸出經(jīng)三相不可控全波整流橋整流輸出的直流電壓給發(fā)電機(jī)勵磁繞組勵磁，勵磁電流的調(diào)節(jié)經(jīng)串接于發(fā)電機(jī)勵磁回路的可控硅整流橋以直流斬波的方式實現(xiàn)。可控硅如同一只電子開關(guān)，在自動勵磁調(diào)節(jié)器 AVR的控制下，連續(xù)處于導(dǎo)通或截止?fàn)顟B(tài)，以達(dá)到調(diào)節(jié)勵磁電流的目的。
原理框圖如下：
三相半控橋自并勵勵磁系統(tǒng)原理框圖
整個發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)由機(jī)端勵磁變壓器、勵磁調(diào)節(jié)柜(器AVR)、功率柜、滅磁柜及其它單元組成。
研華勵磁控制系統(tǒng)解決方案:
研華發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)解決方案，采用分散式網(wǎng)絡(luò)化的控制結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)器采用雙通道或三通道熱備，各控制器間相互獨立，并有專用的脈沖形成模塊來實現(xiàn)對發(fā)電機(jī)勵磁的控制。每個功率柜和滅磁柜也可具有獨立的控制器單元，實現(xiàn)對功率整流和滅磁開關(guān)及過壓保護(hù)的控制和監(jiān)測。調(diào)節(jié)器和功率及滅磁控制器具有雙網(wǎng)絡(luò)接口，和HMI觸摸屏均可通過網(wǎng)絡(luò)的連接，構(gòu)成具有網(wǎng)絡(luò)化的勵磁控制系統(tǒng)，大大簡化了調(diào)節(jié)器與功率柜及滅磁柜的連接。
1、 調(diào)節(jié)柜：
調(diào)節(jié)柜中采用研華PAC控制器ADAM-5550KW作為調(diào)節(jié)器，Wince5.0操作系統(tǒng)，CPU性能強(qiáng)大，滿足調(diào)節(jié)器中進(jìn)行算法計算/控制系統(tǒng)運行的性能需求。并且在控制器中整合進(jìn)同步模擬采樣、脈沖形成等由專用的高速可編程控制器或高速微處理器及必要的輸入輸出電路構(gòu)成的專用模塊，省掉了大量的邏輯控制繼電器,而且易于采用冗余容錯硬件結(jié)構(gòu)方式,其可靠性大大提高。
PAC控制器自帶雙網(wǎng)口，一個網(wǎng)口用于ABC通道間雙機(jī)熱備冗余的通信，另一個網(wǎng)口通過研華工業(yè)交換機(jī)EKI-2528進(jìn)行以太網(wǎng)絡(luò)交換，來和調(diào)節(jié)柜和滅磁柜的HMI界面TPC-1570H以及和功率柜和滅磁柜中的PAC控制器通信。
2、 雙機(jī)熱備：
調(diào)節(jié)柜中放置2套A、B通道（或3套C通道）ADAM-5550KW PAC控制器，A、B控制器采用雙通道熱備用，冗余接口通過Ethernet通信和DI/O，可以實現(xiàn)運行/備用狀態(tài)的自動切換，不需要第三方模塊參與，簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
每個控制器都具備獨立的同步信號采集模塊，機(jī)端PT、機(jī)端CT、系統(tǒng)電壓、勵磁電流、勵磁電壓和同步信號同時均可接入兩個通道（或三個通道）。
雙通道調(diào)節(jié)方式：由雙套控制器和各自完全獨立的輸入輸出通道構(gòu)成兩個自動調(diào)節(jié)通道(AVR)和內(nèi)含兩個或一個手動通道。正常情況下一個通道工作,另一個處于熱備用狀態(tài),彼此之間用通訊方式實現(xiàn)跟蹤功能,當(dāng)工作通道故障時,備用通道自動無擾動接替故障通道工作，通常用于大中型水電機(jī)組,以確保機(jī)組的連續(xù)、可靠、穩(wěn)定運行。
三通道調(diào)節(jié)方式：通常是三通道,工作輸出采用3取2的表決方式;或者構(gòu)成兩個自動通道,外加模擬手動通道,三個控制器間依據(jù)不同功能有不同分工,相互以通訊方式傳遞跟蹤各種信息。
3、 通道同步采樣
通道跟蹤的目標(biāo)是實現(xiàn)通道切換前與通道切換后，系統(tǒng)狀態(tài)一致；切換過程中，系統(tǒng)無波動。要實現(xiàn)這兩點，首先需要做到：兩套調(diào)節(jié)器的采樣系統(tǒng)一致性好，在全范圍內(nèi)的采集結(jié)果基本相同；
ADAM-5017S采用12通道模擬量輸入同步采集，（非異步快速采集實現(xiàn)）為雙通道提供了同步相位測量功能。
4、 數(shù)字信號處理部分
算法固定，但需要與頻率同步，計算量大。PAC控制器ADAM-5550KW采用IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)編程，其結(jié)構(gòu)化文本（STD語言，類似Pascal語言）可以方便實現(xiàn)數(shù)字信號處理部分實現(xiàn)交流信號的同步采樣，F(xiàn)FT 變換和有功無功計算等勵磁調(diào)節(jié)計算、邏輯控制、PSS及各種勵磁限制功能均能由軟件實現(xiàn),還可以實現(xiàn)多種調(diào)節(jié)規(guī)律的選擇切換。
5、 脈沖形成
脈沖形成模塊ADAM-5081S集同步檢測、脈沖形成等功能與一體。模塊具有6 通道同步輸入（即6路脈沖形成功能），脈沖產(chǎn)生使用實時的控制信號產(chǎn)生脈沖，在任意一相同步斷線的情況下可以自動恢復(fù)同步信號，保證系統(tǒng)的正常運行。
脈沖形成模塊ADAM-5081S還具有脈沖丟失監(jiān)測功能；若有脈沖丟失，主機(jī)立即進(jìn)行相應(yīng)處理（切換熱備并報警提示）。
6、 功率柜：
每個功率柜和滅磁柜具有獨立的PAC控制器，實現(xiàn)對功率整流和滅磁開關(guān)及過壓保護(hù)的控制和監(jiān)測。通過網(wǎng)絡(luò)和調(diào)節(jié)柜進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。
7、 監(jiān)視界面
調(diào)節(jié)柜上的HMI人機(jī)界面可以采用研華的15”觸摸屏電腦TPC-1570H，采用嵌入式操作系統(tǒng)Wince5.0，具有開機(jī)快、運行穩(wěn)定等特點，可以對系統(tǒng)的運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視；可以在線修改系統(tǒng)的運行參數(shù)；可以發(fā)出命令，控制調(diào)節(jié)器完成各種試驗功能，方便現(xiàn)場試驗。兩個網(wǎng)口，通過交換機(jī)和調(diào)節(jié)柜、功率柜和滅磁柜中的PAC控制器ADAM-5550KW通過Modbus/TCP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。
正常運行時顯示勵磁系統(tǒng)的一些常規(guī)測量數(shù)據(jù),如機(jī)組
