【正文】 ，在此基礎上進行了自主開發(fā)，研制了型號為DWLS2C的微機勵磁調(diào)節(jié)器，推入了市場。哈爾濱電機廠近日也推出HWLT4微機勵磁調(diào)節(jié)器，使用不多，正在進一步打入市場。8）一些老牌勵磁研發(fā)單位，如機電部自動化研究所，天津電氣傳動研究所等，過去曾有過輝煌業(yè)績，但受制于老體制，已基本被逐出市場。167。13 國外勵磁發(fā)展動態(tài)國外在進行計算機控制勵磁研究，早在1960年代末期就已開始，用的是小型計算機，大都是在一些大學和研究單位進行，在理論上對控制方法規(guī)律進行了研究，有的還在試驗室的小的模型發(fā)電機上進行了試驗，70年代加拿大和蘇聯(lián)對計算機（當時稱數(shù)字式自動電壓調(diào)節(jié)器DAVR）勵磁進行了聯(lián)合研究，但是真正用于現(xiàn)場是在微型計算機出現(xiàn)后才有可能。應該指出，南瑞電氣控制公司第一臺WLT1微機勵磁調(diào)節(jié)器在1985年投運時，通過國際專利聯(lián)網(wǎng)查詢，以及1986年葛洲壩電站勵磁招標會議，向國外公司詢價時，沒有哪個能提供微機型勵磁調(diào)節(jié)器。實際上國外微機勵磁的應用，也只是在80年代中葉后興起的，如日本東芝公司于1989年7月在日本的東北電力（株），八戶火力發(fā)電所3號機上開始投運雙微機系統(tǒng)的數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器，加拿大通用電氣公司CGE于90年5月已開發(fā)出微機勵磁調(diào)節(jié)器。又如瑞士ABB公司利用廠用微機系統(tǒng)開發(fā)了UNITROLD型微機勵磁調(diào)節(jié)器，很快就停止生產(chǎn)模擬式勵磁調(diào)節(jié)器。95年又推出了新的一代微機勵磁調(diào)節(jié)器UNITROLF，及UNITROLP。瑞士ABB公司， 大約是1989年開發(fā)出UNITROLD的數(shù)字式電壓調(diào)節(jié)器，是多微機勵磁調(diào)節(jié)器，一共用了六個CPU,1個CPU完成自動調(diào)節(jié)和脈沖形成，1個CPU完成手動調(diào)節(jié)和脈沖形成，（自動及手動雙通道），1個CPU完成自適應電力系統(tǒng)穩(wěn)定器，1個CPU完成勵磁系統(tǒng)保護功能，1個CPU完成順控，另1個CPU完成監(jiān)視功能。在50周波下每秒300次中斷。采用了直接交流采樣。圖110為UNITROLD調(diào)節(jié)器的外外貌圖，它還具有一個小終端，通過它可以用來修改調(diào)節(jié)器各項參數(shù)及各個量的上、下限值 。華能上海石洞口第二電廠從瑞士引進的60萬千瓦汽輪發(fā)電機，就是使用了這種勵磁調(diào)節(jié)器，瑞士ABB 圖110 UNITROLD調(diào)節(jié)器 ，探討雙方合作可能性，95年該公司又派人員前來，介紹了該公司新開發(fā)的適用于中小發(fā)電機的UNITROLF和大型發(fā)電機的UNITROLP的新一代微機勵磁調(diào)節(jié)器，其特點是硬件進一步減少。例如UNITROLP是由雙微機組成的雙自動控制通道，每個通道只有3塊電路板組成，1塊是微機板，1塊是模擬量，數(shù)字量輸入/輸出板，另1塊是脈沖放大板，和南瑞電氣控制公司的SJ800類似。 由于微處理器的快速發(fā)展，其計算處理能力不斷加大，利用1個CPU處理所有勵磁調(diào)節(jié)功能是完全可能，這樣大量任務轉(zhuǎn)移到軟件中，減少硬件，使調(diào)節(jié)器結構簡單、明確，并不會降低其可靠性。新世紀瑞士ABB公司進一步推出了UNITROL5000的微機勵磁系列，增加了多種調(diào)試手段，完善了通訊功能，增加了可控硅整流橋動態(tài)和智能化均流方法等。 圖111 瑞士ABB公司 UNITROLP 勵磁系統(tǒng)方塊美國通用(GE)公司近年來從該公司進口的火電機組上，配用了該公司生產(chǎn)的GENEREXPSS勵磁系統(tǒng)，國內(nèi)常稱為P棒電壓源勵磁系統(tǒng)，即在發(fā)電機定子槽內(nèi)另嵌一組勵磁專用的線棒，但其輸出仍要接至整流變壓器上。究其原因是發(fā)電機短路時，P棒有一定電流復勵磁能力，對維持故障時機端電壓有利，該系統(tǒng)功率電路有的還采用三相半控可控硅整流橋，比較落后，無法采用逆圖112 美國GE公司GENEREXPSS勵磁系統(tǒng)變滅磁，在半控橋丟脈沖的情況和續(xù)流管管壓降因老化而升高時，常會產(chǎn)生某相可控硅和其它兩相二極管持續(xù)導通的誤強勵情況，國內(nèi)早期的可控硅勵磁曾多次遇到這類問題。進口的客戶必須引起注意。該公司的微機勵磁調(diào)節(jié)器型號為EX2000有手動和自動控制通道，它的一個特點是，有一個基于微處理器的智能操作員站，上有按鈕，信號燈，診斷顯示，儀表的數(shù)碼顯示，所有操作、遠方通訊和透平控制系統(tǒng)聯(lián)系等都集中在此。英國羅羅（RollsRoyce）公司：1991年研制了全數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器，1996年升級到第二代，用了DSP，型號為(TMR)即三通道冗余，圖113 表示了它的原理框圖。每通道自動（以端電壓為調(diào)節(jié)量）手動（以勵磁電源為調(diào)節(jié)量）方式可用軟件設置，自動用PID調(diào)節(jié)，手動用PI調(diào)節(jié)，176。電角度進行一次，滅磁用磁場開關，也可加非線性電阻。國內(nèi)張家口發(fā)電廠和上安電廠300MW火電機組有用，洪山電工所為其組裝。圖113 羅—羅公司的三模塊冗余(TMR)調(diào)節(jié)器示意圖日本三菱電氣公司。從1984年開始研制數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器，稱為DAVR，截止2000年1月已生產(chǎn)80套，CPU采用Intel公司奔騰（586），型號為MEC5000，有單通道和雙通道型，圖1 14 為其雙通道電路圖。 圖114 三菱公司雙通道微機勵磁系統(tǒng)配置表1 中表示了該系統(tǒng)運行可靠性，只有工作通道和備用通道供電電源同時故障，或脈沖同時消失，才導致停機。表1 調(diào)節(jié)系統(tǒng)同時發(fā)生兩個故障時，對系統(tǒng)的影響。加拿大通用電氣(CGE)公司 隔河巖水電廠，4臺300MW機組采用CGE生產(chǎn)的SILCO型微機勵磁調(diào)節(jié)器的自并勵系統(tǒng)。由兩臺微機勵磁調(diào)節(jié)器組成雙通道系統(tǒng)。CPU用Intel公司80C188，時鐘頻8MHZ每個勵磁調(diào)節(jié)器由9種印刷電路組成，特點是有2塊帶CPU的板，一作為調(diào)節(jié)用，另一作為順控用。聯(lián)接個人計算機IBMPC后，可實現(xiàn)相應的軟件模塊修改，投入或切除等。并可在調(diào)試時修改PID調(diào)節(jié)參數(shù)，用的是直接數(shù)字觸發(fā)。 勵磁系統(tǒng)的特點是采用了冗余設計，運行過程中單臺裝置故障一般不影響正常運行。勵磁系統(tǒng)還包括了電氣制動功能，起勵變壓器和制動變壓器公用。隔河巖1，2號是93年6，11月投入運行，現(xiàn)在4臺機全都運行。據(jù)從現(xiàn)場了解，除了整流變壓器發(fā)熱外，勵磁系統(tǒng)運行良好。意大利ANSALDO(ASG)公司 圖115 利港發(fā)電廠意大利ASG的雙通道勵磁調(diào)節(jié)器原理大港發(fā)電廠1號機350MW發(fā)電機微機勵磁系統(tǒng)是意大利生產(chǎn)的，于1992年底投入運行，主結線為自并勵，調(diào)節(jié)裝置由調(diào)節(jié)器和移相器組成見圖115，調(diào)節(jié)器為雙自動控制通道。每個通道有三個CPU插件，CPU R，CPU T，CPU V， 用的Motorola的16/32，68010，10MHZ，VME96位總數(shù)。CPUR為主機負責調(diào)差，PID調(diào)節(jié)，欠勵，過勵限制及電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS功能，CPU V負責人機接口，參數(shù)整定，顯示等，CPU T負責交流采樣U、I、P、Q頻率f等計算及數(shù)字濾波等。此外調(diào)節(jié)器還具有開關量輸入/輸出、模擬量輸入/輸出四個插件與外部聯(lián)系用。應該指出調(diào)節(jié)器的控制信號，仍通過D/A轉(zhuǎn)成模擬的控制信號Vcon，輸出到移相器產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，因此不屬直接數(shù)字觸發(fā)移相器。CPU是采用16位單片機，8096BH，12MHZ，即圖中Dconc。除此外還有9通道模擬插件DANIA以及脈沖發(fā)生器DESPB。DINIA輸入信號有7：RST三相3個同步信號、勵磁電壓UL、電流IL、由調(diào)節(jié)器輸出的控制信號Vcon，及跨接器的電流信號。DESPB輸出6相觸發(fā)脈沖外，還有1路脈沖用于啟動跨接器的。這個勵磁系統(tǒng)的另一個重要的特點是完全取消了勵磁回路的滅磁開關。 綜合以上來看，勵磁發(fā)展動態(tài)可初步歸結為： 1) 采用微機勵磁調(diào)節(jié)器的趨勢是肯定的，微機勵磁也由簡單地代替綜合放大器作用，擴大到直接數(shù)字觸發(fā)等功能，由于微機處理器及CPU功能愈來愈強，執(zhí)行時間愈來愈快，使硬件簡化，一個通道調(diào)節(jié)器用多個CPU不是方向。其中包括取消模擬式變送器硬件，而采用直接交流采樣。為了加強發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的可靠性，許多廠家都采用從變送器，微機勵磁調(diào)節(jié)器，及其供電的穩(wěn)壓電源，到可控硅整流器，都用雙通道冗余，使得工作通道故障時，自動切到備用通道，避免了發(fā)電機的因勵磁故障停機。此外，附加的勵磁系統(tǒng)智能調(diào)試功能，采集的電氣量及調(diào)節(jié)參數(shù)顯示和修正等人機會話界面，以及事件記錄，故障自檢和自診斷也被廣泛采用，使得勵磁系統(tǒng)運行比過去更為便利。2) 對于水輪發(fā)電機來講，為加快停機速度，只用機械方式制動，是不夠的，因存在著許多缺點，而應該采用電氣制動和機械制動配合工作。電氣制動要求定子短路電流為定值，這時可利勵磁調(diào)節(jié)器的恒勵磁電流控制功能來完成，因此有趨勢將水輪發(fā)電機的電氣制動功能包括進勵磁系統(tǒng)來。3) 取消機械式滅磁開關的趨勢滅磁開關主要的作用是：在發(fā)電機發(fā)生故障時迅速切除發(fā)電機勵磁電流，與一般開關不同之處，發(fā)電機磁場繞組電感很大，因而發(fā)電機磁場繞組中貯存著大量能量，需要利用開關迅速釋放，才能達到滅磁效果。圖1 16 表示了現(xiàn)在常用的滅磁方式： (a) (b) (c) (d)圖116 常用的幾種滅磁方式（a） 滅磁開關MZK由2個常開1常閉觸頭組成，正常運行時常開觸點接通，常閉斷開，要滅磁，常閉觸點先接通，勵磁電流增加一條能通過滅磁電阻R的通路，然后常開觸頭斷開，常開觸頭斷開時，靠拉弧也消耗部分能量，但磁場主要能量消耗在滅磁電阻R上。（b）利用DM2滅磁開關拉弧。當DM2開關拉開時，勵磁電流因有磁場電感，有保持不變趨勢，當開關拉開時，在開關2端感應出很高電勢，使開關2端產(chǎn)生電弧，在磁場作用下，電弧被吹進滅弧柵中，在滅磁過程中能量消耗在電弧的燃燒上，但這時勵磁電源仍在供應能量。另外開關電弧滅磁能量大小無法調(diào)整。會發(fā)生燒毀開關的情況。（c）利用DM4雙斷口空氣開關加非線性電阻FR，二極管D滅磁。發(fā)電機正常運行，由于D及非線性電阻飽和電壓較高而不通。當故障發(fā)生后，雙斷口開關DM4跳開時，由于轉(zhuǎn)子電感作用下，勵磁組2端感應出反向高電壓，使勵磁電流通過非線性電阻及二極管D，把主要磁場能量消耗在非線性電阻FR上。非線性電阻可按其所吸收的能量，任意組合比較靈活。（d）三相交流開關滅磁，近來國外的一些汽輪發(fā)電機上，采用交流開關滅磁，省去龐大而昂貴的直流滅磁開關，如圖116 D所示，交流開關分閘前，切除可控硅脈沖，這時整流橋陽極組和陰極組各有一元件流過電流，分閘后，觸頭間產(chǎn)生交流電弧電壓Us，要能克服交流線壓UL后，仍大于非線性電阻FR的動作電壓時，才能導致成功滅磁。 隨著大功率電力電子元件，如大功率晶閘管的出現(xiàn)，靜止固態(tài)開關必將最終代替機械開關。前者動作時間快，維護工作量小，后者動作慢，不宜頻繁操作，觸頭易燒壞，維護工作量大。當然使用靜止固態(tài)開關的前提，是其可靠性大于機械開關，圖117 為意大利公司為利港電廠勵磁裝置提供的固態(tài)開關的滅磁和轉(zhuǎn)子側(cè)過電壓保護綜合裝置。 圖117 利港電廠意大利發(fā)電機固體滅磁及過電壓保護綜合裝置CBP ，CBN是正，反向跨接器（Crowbar）的晶閘管開關，RES為滅磁電阻。 ① 當來正向過電壓時（勵磁繞組上+，下），正向電壓經(jīng)二極管D6，4層觸發(fā)二極管BOD1，D7，D8，如過電壓足夠高，BOD1導通，使正向電壓加在CBN控制極上，使CBN可控硅導通，達到限制正向過電壓的目的。在CBN導通瞬間，通過邏輯信號去使整流器逆變，以保證CBN自動關斷，然后恢復整流器正常工作。 ② 當反向過電壓來時（勵磁繞組下+，上），加在D4，BOD1，D5，D3的電壓使BOD1導通，觸發(fā)CBP，使過電壓能量消耗在滅磁電阻上。這并不影響整流柜器正常工作。 ③ 系統(tǒng)正常滅磁，由移相器來脈沖傳送到脈沖變壓器CN，CN副邊輸出脈沖經(jīng)D9觸發(fā)CBP，釋放發(fā)電機轉(zhuǎn)子能量到滅磁電阻RES。 ④ 系統(tǒng)正常滅磁，也可使SDE繼電器失電，SDE接點斷開K1，繼電器失電，其常閉觸點接通，如這時有正電壓（*）經(jīng)D1，K1加到BOD2上，BOD2的電壓動作值一般較低，如BOD2動作，則有正脈沖加至CBP，使發(fā)電機轉(zhuǎn)子滅磁。 * 注意：這2種情況下滅磁命令發(fā)出前，令整流橋先處于逆變狀態(tài)，有正電壓出現(xiàn)在轉(zhuǎn)子繞組下端。具體滅磁時序如下，停機令到后，立即逆變滅磁，約20ms，CBP跨接器接通，這時，逆變滅磁和跨接器同時滅磁。30ms后，切脈沖電源后，完全由跨接器滅磁。圖118 固體開關滅磁時序圖4) 勵磁主接線方式 不論是汽輪發(fā)電機還是水輪發(fā)電機，國外許多公司勵磁，均采用自并勵方式。因無旋轉(zhuǎn)部分，維護方便，對水電廠取消同軸勵磁機，可降低廠房高度，節(jié)省投資，另外自并勵磁系統(tǒng)，動態(tài)性能優(yōu)良，有利于長距離輸電穩(wěn)定。對汽輪發(fā)電機而言，用自并激，可減小發(fā)電機長度，有利于減小振動，縮短廠房長度，節(jié)省投資。 另一方式是無刷勵磁系統(tǒng)，也是國外采用較多。無刷系統(tǒng)取消了炭刷，有利于發(fā)電機端部繞組絕緣，不受污染，簡化了維護，特別對大型發(fā)電機，對石化等防爆地點，以及無人控制電站，無刷勵磁方式也比較理想。 俄羅斯汽輪發(fā)電機系列包括500MW，800MW選用的他勵靜止式可控硅勵磁，比起靜止自并勵來，快速旋轉(zhuǎn)的交流勵磁機和靜止的整流變壓器比，體積小，重量輕，并且他勵，動態(tài)響應性能也不比自并勵差。國內(nèi)發(fā)電機上微機勵磁總的應用情況缺乏調(diào)查，現(xiàn)在僅以華北電網(wǎng)發(fā)電機勵磁調(diào)查結果來看，截止到20026月/20日，100MW以上發(fā)電機總共129臺，用數(shù)字調(diào)節(jié)器為71臺，國產(chǎn)共53臺，南瑞電控26臺，清華同方17臺，武漢紅山10臺，%，進口的RR公司10臺，法國ALSTOM 2臺，ABB 4臺，日本三菱