励磁培训5：GEC-300励磁系统

GEC-300励磁控制系统黎雄138010635611.大机组的普遍应用对可靠性提出了更高的要求2.多目标对励磁调节器的计算性能的要求(电压精度PID/PSS/NOEC,动态与暂态稳定,二级电压控制,高压侧电压控制)3.快速性对励磁调节器的控制性能的要求(自并励快速励磁、高起始励磁、准连续控制dT）4.图形化人机界面的要求（Windows界面,大量消耗CPU资源）5.电厂信息自动化对通讯性能的要求（DCS、LAN、Internet远程调试与维护）6.全方位、及时的客户服务的要求•实现方式：集中的单CPU控制vs分散、分层的SoC控制系统需求分析体系结构IPU:IntellingentPowerUnit智能功率单元，标准6U单元，实现脉冲的直接产生、智能反馈均流及对功率单元的过流、超温停风等就地保护功能AVR:AutoVoltageRegular自动电压调节单元，采用SOC系统级芯片技术、32位DSP技术等实现励磁的快速、准确的调节。可实现高级的控制策略（PSS/LOEC/NPSS）。CAN：ControllerAreaNetwork现场控制总线网络，实现IPU与AVR之间实时、可靠的信息交换。CAN的应用大大减少了IPU与AVR之间的联线电缆，实现独立布置。ECU:ExtendedCommunicationUnit扩展通讯单元，实现图形化可定制的人机面MMI，可与DCS等电厂自动化信息网相连接，进行网络远程发布，实现对客户零距离即时服务。核心技术•SoC系统级芯片技术•IPU智能反馈均流•TFA高精高速采样•CAN总线应用•32位DSP技术•G语言图形化编程•分层的多处理器体系结构•网络发布NetworkPublish7大优势提升用户价值•更高的可靠性•更高的控制速度•更高的控制精度•灵活、紧凑的安装方式•智能反馈均流•图形化人机界面及客户定制•远程发布/零距离即时服务IPU智能功率单元•智能反馈均流•提高可靠性•IPU可作为独立手动单元，方便调试•IPU与AVR之间的电缆大大减少，可分离布置•IPU可针对本柜功率器件的发热、升温状态进行智能调节DEMOCAN控制局域网•高抗电磁干扰性•很远的数据传输距离(长达10Km)•实时性、高速的数据传输速率(高达1Mbps)•可靠的错误处理和检错机制•极高总线利用率•节点在错误严重的情况下有自动退出功能•可用光纤传播，提高抗干扰及传输距离•为提高可靠性，可配置为双网络AVR自动电压调节单元•SoC：SystemonChip系统级芯片•SoC用单个芯片集成了以往的微处理系统•SoC真正实现了“总线不出芯片”•SoC提高了抗干扰能力和可靠性•SoC目前可实现150MIPS的高性能TFA高精度高速采样技术•性能指标：A/D转换速度:16.7MS（每秒1670万次）总体分析速率：优于10μs(每秒10万次）总体精度：优于0.05％•采样精度的提高不仅依赖于幅值离散化精度的提高，还取决于时间离散化的精度的提高•TFA方法有效地防止了采样时刻的颤动，提高时间分辨率•利用SoC超高速A/D进行密集采样,提高幅值分辨率与抗干扰性能ECU扩展通讯单元•Windows操作界面，图形化语言(G语言）组态•用户可以自定义用户界面、外观•可与DCS、LAN、Internet等信息化网络连接•网络远程发布、远程监视与维护•将信息在指定的时间，传送到指定的地点（无限网络技术)•专家在线诊断，零距离即时服务DEMO图形化编程•直观明了的图形化开发环境•开放且符合工业标准的软件•内置编译器加快运行速度•可与大量硬件接口（I/O）紧密结合高可靠性N-1可靠性设计原则任何一个重要部件的失效不会影响系统的控制性能N-2可靠性设计原则任何两个重要部件同时失效仍能保证发电机的励磁N-2原则示例2×IPU故障→发电机励磁电流受到限制2×AVR故障→IPU切换为恒励磁电流运行CAN＋AVR故障→IPU切换为恒励磁电流运行ECU＋AVR故障→通讯、网络功能失效，AVR切换到另一套功能与技术指标Windows操作系统图形化编程语言（G语言）CPU：PIII－500MHz/128MRAM串行口：3×RS232＋RS485/422网络：10/100兆网络端口150MIPSSoC（内含32bitDSP）存储器：128KwFlashUltra—FastADC：16.7MSPS总统采样精度：优于0.05％单通道分析速度：优于10μs控制刷新速度：1600次/秒符合《DL/T650－1998大型气轮发电机自并励静止励磁系统技术条件》符合《DL/T843－2003大型气轮发电机交流励磁机励磁系统技术条件》CPU：20MHz256KbitFlash＋8KbitRAMCAN性能：250kbps，不短于250米（可延长）脉冲发生：全数字式，每秒更新300次（50Hz）控制角α：0.004度/码移相范围：3°－170°（可设定）微机励磁的发展历程1G：第一代，半数字式（模拟变送器）2G：全数字化技术（交流采样、脉冲直接形成）GEC-12.5G:32位DSP图形化人机界面/GEC-23G:分布式多处理器/SoC/智能反馈均流/网络远程分布GEC-300样机外观微机励磁的关键技术交流采样技术数字化控制策略脉冲直接形成技术微机励磁的关键技术交流采样技术•采样的精度与速度•到底要多高的精度？•继电保护----1%or0.5%•励磁调节----0.2%•静差率与波动的要求•Uc=K(Ur-Ut)•0.1=200x(Ur-Ut)•0.05%!!!与精度相关问题：•幅值的量化：A/D10bit,12bit,14bit•算法的选择：FourerN=16,20,32•时间的量化：初相位，防抖动TFA•Fourer,N=32,A/D=10,12,14bit•e=0.1%0.035%0.010%•e=??%0.038%0.037%•100.0XV交流采样技术与速度相关问题：•闭环反馈系统----量测速度很关键！•模拟变送器的方式不宜采用200ms以上•采样的时间窗：t=20ms一周波数据•数据刷新的时间：T=20ms或T/N=0.625ms•脉冲的间隔时间：t=20/6=3.33ms(自并励)•励磁机的响应时间：0.1s=100ms•DL/T843-2003行标要求：30ms微机励磁的关键技术脉冲直接形成技术脉冲的余弦移相技术：ZffcUUUarcCOS35.10trcUUKUCOSUUZff35.10ffcffUUU目的：补偿SCR的余弦特性，使之线性化使放大倍数更准确，更直观在1992年的GEC-1上已经应用！微机励磁的关键技术谢谢！