双微机型晶闸管励磁装置在大型同步电机系统中的应用

徐冰凌　高　萧

[摘要]江都三站更新改造工程选用WKLF-102B双微机型晶闸管励磁装置，该装置具有起动平稳、操作方便、运行可靠等优点，同时还能对实时参数液晶显示，支持在线修改、事件记录等技术特性。介绍了江都三站改造前的现状及改造后励磁装置的组成、技术特性等。

[关键词]晶闸管 双微机型 励磁 大型泵站 应用

中图分类号：TN2文献标识码：A文章编号：1671－7597（2009）0510028－01

随着工程自动化水平的深入应用和微机技术水平的不断提高，微机型晶闸管励磁装置也得到了飞速发展和广泛应用。同时在南水北调这一宏大建设浪潮的背景下，江都引江水利工程管理处三站，积极着手做好各类预防措施，对同步电机励磁装置及时进行更新换代，克服了陈旧设备元器件老化，故障率高，运行不稳定的现状，保证了汛期机组的正常运行。

改造励磁装置，主要从系统功能齐全、装置可靠、人机界面易操作、实时数据信息齐全准确、故障报警可追溯等方面着手。而江都三站的设备早期采用BKL-101C型励磁装置，由于年代久远已经远远不能满足上述要求，故而急需进行改造换代。经过各项评比与考察，最终采用了WKLF-102B型微机励磁装置。经过1年的频繁操作实践检验，该装置在性能上满足预期要求，较旧装置性能上有较大提高。

一、WKLF-102B型励磁装置的组成

WLKF-102B型励磁装置，包括三相全控桥式整流回路构成的主回路，起动回路，空气开关，励磁变压器，两台功能相同的Excitrol-100励磁调节器，测量指示元件，液晶触摸屏面板，风机单元，电源系统，接点量开入、开出部分，后台上位机通讯接口，励磁电流、电压4～20mA变送输出部分，以及配套专用软件。

Excitrol-100微机励磁调节器为结构独立的控制单元，其功能包括测量、控制、调节与保护，同时还负责与后台PC机液晶操作面板以及两套调节器之间的通讯，是整个WKLF-102B励磁装置的核心成员。Excitrol-100励磁调节器采用具有超大规模集成度的32位嵌入式DSP处理器作为核心控制单元，主频150MHZ，满足各种复杂的快速运算；对模拟量测量均采用快速傅里叶变换（FFT）运算，具有工业现场抗干扰能力。具体如下图：

二、WKLF-102B的主要技术性能

由于采用32位DSP处理器，主频150MHZ，使得该装置具有很强的数字信号处理能力。

（一）功能齐全

1．起动平稳，无脉振，投励无冲击。同步电动机对励磁起动回路的可靠性要求较高，它采用鼠笼异步起动，转子回路感应较高的电压，对电机转子的绕组绝缘和性能造成影响，因此，励磁装置必须能及时地在主机起动过程中串接适当的电阻，来改善主机的起动特性。而该电阻的恰当的接入时机，也能使机组起动更平稳、无振动，对机组无冲击。WKLF-102B型励磁装置在起动过程中，起动电阻正、负半波可靠对称接入，电机加速平稳，能迅速准确按照整定参数捕捉到滑差，实现投全压控制和反极性末尾准角投励；还设有零压计时投励环节，确保轻载或主机断路器在试验位置合闸时（检修工况）可靠投励。

2．全面的励磁保护功能。对各个接点量进行硬件输入、软件监控，自动判断故障信息并作出反应，并根据故障的危险度进行优先级判断，自动选择更为可靠的调节器运行。自诊断功能包括：调节器内部硬件故障及电源检测，霍尔传感器故障检测，励磁输出开路检测，触发脉冲故障机主桥缺相检测，起动回路故障及起动回路无法关断检测，同步信号断线及可控硅触发同步故障检测，增减磁接点粘连保护，PT断线检测，空气开关及快速熔断器检测，风机故障检测，带励失步保护，失磁失步保护，长时间不投励保护，再整步失败保护，灭磁失败保护，可整定的反时限强励限制，最小励磁限制，过励限制，欠励限制，机端过电压限制，机端欠电压限制，低电压强行励磁等等。

（二）装置可靠性高

1．2套调节器互为备用。Excitrol-100微机励磁调节器装置是WKLF-102B微机控制同步电机励磁装置的核心控制、励磁调节及保护单元。装置采用两台软硬件功能完全相同的Excitrol-100微机励磁调节器分A、B套运行，A、B套均可以主机运行，当A(B)套调节器为主机运行时，B(A)套调节器自动转入备用状态，备用机不接受任何励磁操作控制（通讯及调节器配置，录波操作等除外），备机自动跟踪主机的运行参数、状态，其触发脉冲和控制输出完全被封锁（故障报警除外）；主、备机分别不断进行各自软硬件自检和运行参数测量，但主机还要不断进行励磁控制与调节，并判断励磁调节是否正常，一旦主机调节器发生故障，在备机调节器正常或备机的故障致命等级低于主机时，备机调节器自动转入主机运行（自动切换）；若主机调节器故障时，备机调节器故障致命等级高于主机时，则不会进行调节器转换，在主机调节器故障为非致命故障转入手动模式或开环保守模式运行，致命故障（励磁事故）则动作与跳闸停机。

2．专用软件安全。WKLF-102B型励磁装置的Excitrol-100微机励磁调节器使用专用软件，每个Excitrol型励磁调节器都设置有软标签，标签记载的信息包括调节器的型号、序列号、软件版本号、制造日期、制造商等名称及联系号码。其中调节器序列号是区别不同调节器的唯一标识，从调节器上传的所有文件包括调节器配置文件、录波图形文件及事件记录文件都包含有该标识。

3．可靠同步，改善电机工况。装置的同步信号，采集自励磁变压器二次侧，三相线电压互为冗余，任意一相断线不影响装置运行。在不附加任何相移的前提下保证触发脉冲与励磁电源同步，对励磁变压器的连接组别无要求。

4．故障报警可追溯。WKLF-102B型励磁装置完备的事件记录功能。事件记录器能准确记录励磁装置的每一次就地或远方操作、装置的瞬时或永久故障信息、输入输出接点量及内部状态变位等信息，每产生一次新事件，液晶屏控制器将其刷新在显示器窗口中，按照时间先后由上至下滚动，掉电不丢失。

励磁装置能够稳定可靠地运行，对于泵站汛期的机组运行非常重要。江都三站改造后的励磁装置非常稳定，励磁故障几乎为零，有力保障了汛期的水情的及时调度。