罗红玉
响洪甸发电设备检修有限公司 安徽 六安 237335
摘要：介绍响洪甸水电站励磁系统改造情况，总结在安装调试运行中遇到的问题。本文涵盖了励磁系统概述、硬件系统、软件系统。
关键词：硬件系统 软件系统
1概况
响洪甸水库位于淮河中游南岸支流淠河的西源—西淠河上的上游，地处金寨县境内，坝址距六安市58km，距合肥市137km，距淠河入淮口174km。是一座以防洪、灌溉为主，兼有发电、水产、航运等综合效益的大（1）型水利枢纽工程。水库坝址控制流域面积1400km2，水库总库容26.1亿m3。响洪甸水库工程于1956年4月开工兴建，1958年7月基本建成，自水库运行以来，在防洪、灌溉、发电等方面发挥了巨大的效益。响洪甸水电站装设4台水轮发电机组，单机容量为10MW，改造后单机容量增加为12.5MW，额定功率因数为 0.8，额定电压仍为 10.5kV。机组的额定电流由688A增加为859A。
2励磁系统存在的问题、改造的必要性和改造范围
励磁系统存在的问题：（1）元器件数量多、焊点多、电子线路复杂，如遇到故障，查找问题不方便，给维护工作带来了很多不便；（2）励磁系统已运行十多年，设备元器件氧化及老化，元器件性能变差，有的元器件失去功效。这些原因给机组稳定运行带来严重安全隐患，也影响着单位的经济效益。所以励磁系统更新改造工作刻不容缓。
本次除了改造更换励磁系统外、还更换了励磁变压器、发电机组励磁专用电流互感器，还配置了转子回路的电流与电压变送器各一只，变送器的输出信号为4 mA～20mA，精度为0.2级，供监控系统测量转子电压、转子电流。励磁变压器设计充分考虑了整流负载直流分量及其整流控制设备高次谐波所产生热量的影响，励磁变压器三相内各安插了1只Pt100测温电阻，将测温电阻接入温控显示装置，实时显示着励磁变的温度，方便运行人员巡视查看温度，该温度显示装置带有两对在电气回路上独立且不接地的可调报警和跳闸触点，并能输出4~20mA的模拟量至计算机。励磁装置专用电流互感器变比为1000A/5A（旧电流互感器变比为750A/5A）。
3励磁系统概述
响洪甸水电站励磁系统选用了武汉洪山电工科技有限公司研制的最新一代HWJT-09C微机励磁调节控制装置。励磁系统型号为：ZL-088，调节器型号为：HWJT-09C。HWJT-09C型微机励磁调节系统主要由五部分构成：（1）DSP控制器；（2）励磁监控单元；（3）独立励磁电流调节通道；（4）可编程逻辑控制回路；（5）调节系统功率输出，包括功率整流桥、发电机灭磁装置、发电机转子过电压装置、起励装置。
4励磁系统介绍
4.1硬件系统介绍
HWJT-09C励磁调节器为模块化结果，可以通过更换或增减模块来构成相适应的冗余系统。由于核心控制环节采用模块化结果，无外接总线，也就无需考虑总线的可靠性架构；另外，由于模块间的连接采用了高速数据交换技术，同时在设计过程做到了单一模块功能完善、采用SMT元件使电路板面积小，保证了模块间的互连线最少，从而能大大提高设备可靠性。
4.1.1模拟量回路
模块的模拟量信号输入采用了高精度线性变流隔离技术。采用高性能的变流器件，经过有源变换，既保证较高的电气隔离，同时获得大大优于常规变压器、变流器的信号转换的线性度。现场外部输入模拟量信号有：一组励磁PT电压、一组仪用PT电压、一组系统PT电压、一组发电机定子CT电流、转子励磁电流、转子交流电流、转子电压、同步电压。
4.1.2开关量回路
模块的全部I/O输入包括：5路本机按钮输入、9路外接点输入。9路外部信号经过光耦隔离，并经过抗干扰、防误处理后送到DSP主机板。5路本机按钮输入包括：增磁、减磁、手动、灭磁、切脉冲。9路外接点输入包括：开机、并网、手动、灭磁、增磁、减磁、排强、PSS远方投入、备用。“PSS远方投入”外接点输入实际上没接。
模块的全部接点输出信号包括：异常、故障、起励、起励失败、风机、空载过压、PSS投入、恒PF投入、恒COS投入、备用、6路/2路触发脉冲：A相脉冲、B相脉冲、C相脉冲、-A相脉冲、-B相脉冲、-C相脉冲/正组PWM脉冲、反组PWM脉冲。
4.1.3 DSP控制核心板
DSP控制核心板采用的进口美国TI公司的DSP控制芯片，为32位高速数字信号处理器，主频达125MHZ。DSP控制核心板采用了多层板设计，可靠性高，稳定性好，EMC性能好。
4.2软件系统介绍
HWJT-9C应用程序包括两部分：主程序和控制调节程序。控制调节程序包括：电压的调节计算（调差计算）、PSS控制、限制流程（V/f限制、低频保护、强励限制判别、过励限制判别、欠励限制判别、低励限制、空载过电压保护、相序错误、LPT断线和YPT断线）。
5总结安装调试运行中异常问题的处理
（1）更换励磁专用电流互感器时，要确保新旧电流互感器的极性一致，保证接线准确无误。如果极性接反了，会出现两种后果：第一，导致电压调差与预期结果相反（在参数设定中，调差方向在“投入”状态），加剧了各台并联机组间无功的波动；第二，机组并网后，机组无功一直上涨（低励限制开关在“投入”状态）。针对以上两种情况，当在更换电流互感器时，接线不能确保无误时，可以在机组调试时，退出调差及低励限制，当机组发电并网后，增加无功，当无功值往反方向走，说明电流互感器极性接反了，调整接线后，重新开机试验，当试验合格后，才投入相应控制开关。
（2）更换新的励磁变压器后，假如变压器在运行时发出与往常不同噪音和振动，很可能是三相电流不平衡所至。检查功率柜的输出电流是否均衡，如果功率柜电流不均衡，可能是由功率柜元件损坏引起的，例如某只整流管损坏或快熔分断。
（3）功率柜直流侧开关跳开。如果在正常运行时突然将直流侧开关跳开，柜门指示灯指示其为“分”状态。功率柜发生过流会引起该柜出口开关跳开，除此之外只能是开关误跳或误操作开关。功率柜过流可能是功率柜元件损坏引起的，例如某只整流管损坏或快熔分断。
（4）调节器电源故障。如果调节器外输入正常，电源插件指示消失。此现象表明此调节器内部电源有故障，应按下故障调节器的“切脉冲”开关，使其退出运行，待停机后再处理。励磁装置的运行由另一台调节器执行。
（5）发电机无功摆动。如果发电机的无功发生振荡，且不能平息。通过励磁监控单元的液晶显示屏观察调节器的占空比或可控硅的触发角输出是否有大幅波动。选定有故障或异常的（如无故障或异常，选Hg波动较大）一台调节器，按下它的“切脉冲”开关使其退出运行。如果故障未消失，弹起此调节器的“切脉冲”开关，使其重新投入。然后切除另一台（发电机的有功摆动也会引起其无功变化，调节器会控制这种无功变化使其不会成为摆动，但转子电压可能会比平常的变化范围大，这显然是一种正常现象。不同寻常的无功摆动有可能是因系统波动或相邻机组负荷变化引起的；调节器本身的测量或功率回路异常也会引起发电机端电压或无功负荷的波动，但这种可能性较小）。
4结束语
响洪甸水电站四台机组励磁系统更新改造后，在技术性能和控制功能上取得了满意的结果，从试验及运行情况看，该励磁系统采用模块化的硬件和软件结构，结构简单、调试维护方便、性能优良。该励磁装置在电站的成功运行，其可靠性和良好的静动态品质得到了验证，为机组的安全运行提供了有利保障，达到了增效扩容的目的，也为其他电厂励磁系统改造提供了一定技术借鉴，具有一定的市场推广价值。
参考文献
[1]HWJT-09C型微机励磁装置使用说明书.
[2]响洪甸水电站增效扩容改造工程二期设备技术协议.
作者简介
罗红玉（1979-），女，工程师，工学学士 从事水轮发电机组检修维护技术管理工作.