南瑞励磁系统NES5100技术说明书

NES5100发电机励磁调节器技术说明书

V1.0

前言

本说明书介绍了南瑞集团电气控制分公司的NES5100发电机励磁调节器的功能、特点、硬件及软件配置、工作原理，供工程人员、市场人员以及用户参考，以便对NES5100有较全面的了解。

与本说明书有关的技术文件：

✓硬件框图

✓软件框图

✓配线表

✓使用说明书

✓界面说明书

NES5100发电机励磁调节器说明书

文件版本：V1.0

南瑞集团电气控制分公司所有

目录

略

第一章概述

NES5100发电机励磁调节器是南瑞集团电气控制分公司的第三代励磁调节器，适用于同步发电机各种励磁系统。

NES5100发电机励磁调节器继承了我公司前两代励磁调节器SJ800和SAVR2000的核心技术，借鉴了前两代励磁调节器几十年现场运行经验，参考了IEEE Std 421.5TM-2005励磁系统数学模型，还吸收了目前数字控制领域最先进的研究成果和工艺。在计算速度、控制周

期、抗电磁干扰、可靠性方面均有极大的进步。

NES51000发电机励磁调节器控制单元采用主频高达180MHz的32位高性能微处理器为核心的硬件平台，采用积木式多通道冗余结构，并配备网络化的人机交互系统，采用嵌入式实时多任务操作系统，可实现逻辑现场组态。基于上述的硬件平台和软件构架，NES5100具有设计理念超前、可靠性高、操作简单、维护方便、使用灵活、扩展和兼容性高等特点。

1.1 适用围

煤、天然气、水力、风力、太阳能等┅都可以用来产生电能。通常，上述形式的能量首先变换为机械能，然后通过发电机变换为电能。

电能转换大都使用同步发电机，其输出电压由励磁系统来控制，电能经过输电线路分配到负荷中心。图4-1为电能的产生环节：

图1-1 电能的产生环节

NES5100发电机励磁调节器适用于各种方式的可控硅励磁系统，适用10MW到1000MW各种容量机组。典型的励磁方式如下：

1、自并励励磁系统，如图1－2；

2、自复励励磁系统；

3、两机他励可控硅励磁系统；

4、三机励磁系统；

5、无刷励磁系统；

可根据实际工程设计出具体的实际方案。

图1－2 典型自并励励磁系统框图

1.2装置功能

1.2.1 装置的主要功能

配有励磁调节器的并网发电机，可以按简图1-3来表示。图中，同步发电机为被调节对象，励磁调节器根据电网电压调节同步发电机的励磁电流。此时，电网影响闭环调节电路的性能，从这个意义上来说，电网是一个外部的干扰变量。同步发电机与电网的特性在很大程度上是已定的。励磁系统只是校正、优化其全部性能。

被控对象干扰量

NES5000励磁调节器

图1-3 励磁系统调节回路方框图

而NES5100作为励磁调节器的主要目的是精确地控制和调节同步发电机的端电压和无功功率。为了实现这个目的，磁场电压必须快速地对运行条件的变化作出反应，即响应时间不超过几毫秒。为此需要一个快速的控制器，它应当不断地将给定值与反馈值进行比较，在尽可能短的时间进行调节计算，最终去改变可控硅整流器的触发角度。

另外作为计算机类产品，NES5100还具备实时故障诊断和容错功能、智能调节及辅助分析功能、信息网络化等功能。

1.2.2 基本调节和控制功能

调节规律：PID＋PSS：

➢并联PID和串联矫正，通过设置二选一使用

➢PSS1A和PSS32A模型，通过设置二选一使用

多种运行控制方式可选：

➢恒机端电压闭环方式（AVR，基本配置）

➢恒转子电流闭环方式（FCR，基本配置）

➢定角度方式（试验）

➢恒无功功率运行（选用）

➢恒功率因数运行（选用）

独特的多重切换技术，保证各种情况下的切换无冲击，确保机组可靠运行

保证发电机按要求升压、并网、增减无功负荷及逆变停机

保证发电机稳定运行于空载、发电、调相、停机等工况

主备励无扰切换（选用）

余弦移相

1.2.3 限制器功能

为保证运行中的机组安全，保证机组与系统之间的运行稳定性，NES51000配置了完善的限制功能。主要有如下限制器：

转子过流过热限制器

过励延时限制器

欠励瞬时限制器

瞬时强励限制器

VHz限制器

1.2.4 保护功能

励磁调节装置为保证机组安全，还具有如下保护功能：

过电压保护（OVP）功能

PT断线防误强励（PTP）功能

防止失磁措施低励切换（UEP）功能

失磁检测可保护（LOE）功能

防止过激磁措施切换（VFT）功能

过激磁保护（VFP）功能

1.2.5 辅助功能

励磁控制软件还具备一些必要的辅助控制功能，以及试验功能。

多种起励升压方式可选：

➢快速零起升压控制（ZBC）

➢机组软起励控制（SBC）

➢自动初值起励升压

可控硅整流装置因为故障而限制功率单元出力控制（RCL）

高起始响应机组的励磁机电压限制器（EVL）

负载阻抗补偿控制（ZCOM），可任意设定正、负调差方式，且调差率大小可选择

系统电压跟踪控制（HVT）

用于水电机组制动用的柔性电制动控制器（FEB）

突然甩负荷限制器（TLL）

励磁电压反馈（ESS）

正弦波扫频

1.2.6 自检自诊断

为了保证励磁系统的运行可靠性，励磁调节装置不间断地检测自身各重要环节的状况，对异常或发生错误的环节进行及时的容错处理，对冗余的系统，闭锁发生异常或错误的通道。具体的自检和自诊断容有：

电源电压过低、过高、或消失的检测

PT断线的检测

可控硅同步电压相序及发电机机端电压相序的检测