硬布线励磁内部通讯方式下励磁模式跟踪时间的分析

陈　骋，丁烨楠

（华东桐柏抽水蓄能发电有限责任公司，浙江 天台 317200）

硬布线励磁内部通讯方式下励磁模式跟踪时间的分析

陈骋，丁烨楠

（华东桐柏抽水蓄能发电有限责任公司，浙江 天台 317200）

励磁系统的内部通讯模式主要为网口通讯和硬布线通讯两种，励磁内部通讯在硬布线模式下与网口通讯模式下双通道跟踪时间存在差异，着重从快速、稳定方面讨论分析内部通讯方式为硬布线通讯方式下的双通道跟踪时间，以及如何通过优化跟踪时间提高励磁系统的安全稳定性能。

励磁系统通讯；跟踪时间；信号处理时间

1　引言

华东桐柏抽水蓄能电站位于浙江省天台县境内，电站接入华东电网，在电网中承担调峰填谷、调频调相以及事故备用的任务。电站装设了4台300MW的可逆式水泵水轮机，总装机容量1 200MW，年平均发电量21亿kW·h，年抽水电量28亿kW·h。

电站励磁系统采用奥地利安德里茨提供的自并励可控硅静止整流励磁系统，为机组启动提供所需的直流电源。为了满足电站机组各种运行工况，励磁系统配备了相应的编译程序。励磁系统是保证机组安全稳定运行不可或缺的重要部分。因此，励磁系统的安全稳定关系到整个电站机组的安全与稳定。机组励磁电源由连接于主变压器低压侧的励磁变提供。励磁系统设有一套直流起励装置作为备用起励回路，电源由地下厂房220V直流动力母线提供。

我厂4号机励磁系统在励磁模式下的跟踪时间，与国际先进水平存在一定的差距，为了提高励磁系统的安全稳定，实现快速跟踪的目的，对4号机励磁模式跟踪时间进行全面分析是有必要的。

2　励磁模式跟踪时间的分析及改进

2.1 4号机励磁模式跟踪时间

4号机励磁模式跟踪需要经过如下5个模块：跟踪信号源、信号采集模块、通道1、通讯模块、通道2，5个模块别存在自身的信号处理时间。这5个模块之间的关系如图1所示。

通过现场多次测试，我们统计了具体的信号处理时间。现在无差别选取其中的5组数据见表1。

从表1可以很明显地看出来，T4所占用的平均时间为72.8 s，也就是说信号进入通讯模块后，经过通讯模块处理，到达通道2，所用的时间占整个流程所用时间的比例最大。如果能有效缩短通讯模块处理时间，将会大大降低励磁系统的跟踪时间，达到励磁系统安全稳定运行的目的。

2.2通讯模块处理时间分析

励磁通讯模块承担着励磁信号的传输任务，是必不可少的一个模块，但由于通讯模块处理时间过长，造成励磁系统工作效率下降，对整个系统的安全稳定运行也造成了一定的影响，所以，需要对通讯模块处理时间做单独分析，确定要因。

对通讯模块处理时间进行详细地统计分析，见表2及图2。

通过图2可以看出，4号机励磁通讯模块处理时间失控，是造成整个励磁系统跟踪时间过长的主要原因，这样就确定了4号机励磁模式跟踪时间过长的主要原因就是励磁通讯模块处理时间失控。

影响通讯模块处理时间的因素有很多，包括：信号内容复杂、信号通道异常、信号模块异常、容量选择不合理、位置识别码错误、运行环境差。可以通过调节通讯模块的参数、修改简化程序、优化硬件回路、甚至跳过通讯模块的方法使4号机励磁模式跟踪时间降低并达到可控范围。

由于考虑到交换机容量对通讯模块的信息处理起到了关键性的作用，因此做了一系列的测试，以交换机容量为变量建立模型，得到了额定负荷与空载负荷时通讯模块处理时间差值。

通过图3可以得到一个规律：当交换机容量越大时，通讯模块的处理时间差值越小，其稳定性越高。相对应的可以得到：当通讯模块容量取值越大，则通讯模块处理时间稳定性越高，通讯模块的处理时间趋向可控。

那么，可以通过增加通讯模块容量，以达到降低通讯模块处理时间的目的。我公司目前使用100M容量的通讯模块，为了降低通讯模块处理时间，至少要采用2 G容量的通讯模块，这个解决方法在理论上是可行的，但是在实际处理中，考虑到通讯模块的容量与价格呈对数形式上涨，选用大容量的通讯模块的价格将远远高于现在使用的100M容量的通讯模块的价格，而且随之而产生的维护费用也将增加。这种纯粹通过更换价格昂贵的硬件来达到设备升级的方案，耗费过大，不够经济。因此，考虑通过跳过通讯模块的方法使4号机励磁模式跟踪时间降低并达到可控范围。

2.3跳过通讯模块使信号直接发送

首先，最容易想到的就是通过拆除通讯模块使信号直接发送，但由于通讯模块不仅是用于传输励磁模式跟踪信号，还有大量的设备运行状态与控制信号，如果单纯的将通讯模块移除则需要对大量的信号回路进行改造，将原先经过通讯模块的全部信号都进行新的联系，由于通讯模块传输的信号种类有53组，因此把这53组信号重新进行连接，显然过于消耗人力物力。

那么，现在不仅需要跳过通讯模块发送信号，又不能直接将通讯模块拆除，最合适的办法就是加装光耦继电器引出信号发送。通过将励磁模式跟踪信号单独导出、传送的方式使得信号量不但避免了需要经过编码、译码的过程，还使得无需再对通讯装置传输的其他信号进行修改，减少了物资损耗和人力使用。

2.4改造后的励磁系统

经过多次的可行性分析，将理论用于实践，通过加装光耦继电器引出信号发送，使得跟踪信号跳过通讯模块直接传送，又不需要更改其他大量的信号回路。

首先将“励磁模式跟踪”信号从装置中单独引出，按照设计规范将信号量引至端子排。

接着将信号通过光继电器转化为装置可以接收的电信号，避免了需要经过编码、译码的过程。

最后是继电器传输信号的识别，对信号的识别代码进行了修改，使得设备能够识别变更后的信号。

2.5改造后的励磁系统励磁模式跟踪时间

对于改造后的励磁系统做了测试，以下统计出了在励磁模式的跟踪时间

通过表3，可以得出结论：经过加装光耦继电器引出信号发送，励磁系统在励磁模式下的跟踪时间从原先的平均时间大于50 s，降低到平均时间在10 s以内，大大提高了励磁的工作效率，对励磁系统的安全稳定工作起到了关键性的作用。

3　结论

抽水蓄能电站励磁系统有着重要的作用：维持发电机机端电压在给定值，当发电机负荷发生变化时，通过调节磁场的强弱来恒定机端电压；合理分配并列运行机组之间的无功分配；提高电力系统的稳定性，包括静态稳定性、暂态稳定性及动态稳定性。因此，提高励磁系统本身的安全稳定性是十分有必要的，这次技改的主要目的就是减少4号机励磁模式跟踪时间，使得信号传输更加稳定、快速。

采用加装光耦继电器引出信号发送，不仅节约成本，更重要的是能够将励磁模式跟踪信号单独导出、传送，而不需要改动其他大量的信号回路，使得技改的思路更加清晰明确。

通过这次减少4号机励磁模式跟踪时间的技改，使得我厂4号机组励磁系统运行更加安全稳定，大大提升了机组自身的稳定性，给电网安全运行增加了一份保障。

[1]苏为民，方思立.励磁系统典型数学模型及其参数选择[J].电力设备，2004（11）.

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[3]郝正航，陈卓，邱国跃，等.励磁机时间常数对电力系统动态稳定性的影响[J].电工电能新技术，2006（01）.

陈骋（1990-），男，助理工程师，从事水电站运维工作。

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1672-5387（2015）11-0004-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2015.11.002

2015-07-31