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發(fā)電機(jī)自動勵磁調(diào)節(jié)器作用及說明書
發(fā)布時間:2023-01-15 06:17:19  ▏閱讀:

 

新聞主題

發(fā)電機(jī)自動勵磁調(diào)節(jié)器作用及說明書

 

摘要:在交流同步無刷發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)中,最重要的環(huán)節(jié)-電壓自動調(diào)節(jié)由自動電壓調(diào)節(jié)器來完成。自動電壓調(diào)節(jié)器不但能自動調(diào)整電壓,還能根據(jù)并機(jī)要求整定電壓下降斜率即下垂、電壓的靜態(tài)和動態(tài)的穩(wěn)定等,一般由電子技術(shù)的模擬電路組成。隨著對供電質(zhì)量的要求越來越高、發(fā)電機(jī)勵磁調(diào)節(jié)的高可靠性、計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控及自動電壓調(diào)節(jié)器設(shè)置操作的規(guī)范化要求,自動電壓調(diào)節(jié)器已由原模擬自動電壓調(diào)節(jié)(AVR)發(fā)展為數(shù)字電壓調(diào)節(jié)即數(shù)字電壓調(diào)節(jié)器(DVR)。DVR2000E是典型的數(shù)字電壓調(diào)節(jié)器之一。

 

馬拉松DVR2000E發(fā)電機(jī)調(diào)壓板.png

圖1 馬拉松DVR2000E發(fā)電機(jī)調(diào)壓板

 

 

一、DVR2000E數(shù)字電壓調(diào)節(jié)器綜述

 

1.概述

DVR2000E 自動電壓調(diào)節(jié)器是由電子式固態(tài)微處理器為基礎(chǔ)的控制器件。從調(diào)節(jié)進(jìn)入勵磁機(jī)勵磁繞組的電壓最終控制發(fā)電機(jī)輸出電壓的工作狀態(tài)的自動電壓調(diào)節(jié)器(AVR)。面板上的顯示器如圖2所示調(diào)壓器及系統(tǒng)的狀態(tài),接線是通過背板上面的快速接插端子連接,DB-9型9針接線座提供了IBM兼容的PC和調(diào)壓器之間的通信。

 

發(fā)電機(jī)自動電壓調(diào)節(jié)器DVR2000E面板.png

圖2 發(fā)電機(jī)自動電壓調(diào)節(jié)器DVR2000E面板

 

2.特性

DVR2000E 自動電壓調(diào)節(jié)器具有以下特點(diǎn)及性能:

1)4種控制模式:自動電壓調(diào)整(AVR)、手動或磁場電流調(diào)整(FCR)、功率因數(shù)調(diào)整(PF),無功功率調(diào)整(Var)。

2)可編程穩(wěn)定性整定。

3)在AVR模式下的帶時間可調(diào)的軟啟動控制。

4)在AVR乏及功率因數(shù)控制模式下的過勵磁限制(OEL)。

5)低頻(電壓/頻率)調(diào)整。

6)急劇短路電路保護(hù)磁場。

7)過溫度保護(hù)。

8)在AVR模式下的三相或單相電壓檢測/調(diào)整(有效值)。

9)單相發(fā)電機(jī)電流檢測作為測量和調(diào)整之用。

10)磁場電流和電壓檢測。

11)系統(tǒng)界面的4個觸點(diǎn)檢測輸入。

12)報警顯示和斷開功能合用的一個公共輸出繼電器。

13)6個保護(hù)功能:過勵磁關(guān)閉、發(fā)電機(jī)過電壓關(guān)閉、DVR過熱關(guān)閉、發(fā)電機(jī)檢測信號丟失關(guān)閉、過勵磁限制及其急劇短路關(guān)閉。

14)發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時的無功下垂補(bǔ)償和無功差補(bǔ)償。

15)前面板的人-機(jī)界面(HMI)顯示系統(tǒng)及DVR2000E狀態(tài),并提供整定改變的功能。

16)后面板的RS-232的通信接口為使馬拉松-DVR2000E-COMS Windows 基礎(chǔ)軟件作為PC(機(jī))通信能快速、友好的建立和控制。

 

二、DVR2000E型數(shù)字電壓調(diào)節(jié)器的功能及運(yùn)行特性

 

DVR2000E的功能如圖3所示,它的運(yùn)行包括4個運(yùn)行模式、4個保護(hù)功能,提供突然啟動、無功下垂補(bǔ)償、低頻補(bǔ)償和一個輔助模擬輸入,每個運(yùn)行特性將在下面敘述。

 

發(fā)電機(jī)自動電壓調(diào)節(jié)器DVR2000E功能框圖.png

圖3 發(fā)電機(jī)自動電壓調(diào)節(jié)器DVR2000E功能框圖

 

1.功能

(1)模擬輸入

有6個模擬電壓和電流輸入可以檢測并輸入到DVR2000E。發(fā)電機(jī)電壓是在端子E1(A相)、E2(B相)、E3(C相),被監(jiān)視,在這些端子被檢測額定電壓可高到AC 600V。加到輸入端的電壓,在加入模-數(shù)轉(zhuǎn)換器前是要定標(biāo)的和限定的,從發(fā)電機(jī)C相和A相來的信號電壓(VC-A)是通過ADC來計(jì)算跨于C相和A相電壓的有效值,同樣從發(fā)電機(jī)C相和B相的信號電壓(VC-B)是通過ADC來計(jì)算跨于C相和B相的電壓有效值,并且通過微處理器從C相到A相的信號(VC-A)和C相到B相的信號(VC-B)來計(jì)算發(fā)電機(jī)B相到A相電壓(VB-A)有效值。另外,發(fā)電機(jī)C相到A相的(VC-A)信號是加到過零濾波檢測電路,這個信號被加到微處理器,并被用來計(jì)算發(fā)電機(jī)頻率。

(2)B相線電流

B相線電流(IB)信號是從客戶提供的電流互感器產(chǎn)生并通過CT1和CT2端子來監(jiān)控的,這兩個端子可監(jiān)控的電流有效值為5A,監(jiān)控電流是通過內(nèi)部電流互感器和ADC電路來定標(biāo)和限定的,加到ADC的信號被用來計(jì)算B相線電流的有效值。另外,在B相電流與C相到A相電壓之間的相位角通過計(jì)算被用在下垂補(bǔ)償和無功(var)/功率因數(shù)的運(yùn)行。

(3)磁場電壓(Vfield

跨過調(diào)壓器磁場輸出端F+和F-的電壓在加到ADC之前是被監(jiān)控、定標(biāo)和限定的,這個結(jié)果被用來計(jì)算磁場電壓的直流值,作為系統(tǒng)/保護(hù)使用。

(4)磁場電流(Ifield

通過主要功率輸出開關(guān)的電流方式被轉(zhuǎn)換到成比例的電壓水平。這個電壓信號在加到ADC輸入之前被標(biāo)定/限定。其結(jié)果用來計(jì)算磁場電流直流值,它被用于手動運(yùn)行模式和保護(hù)系統(tǒng)。

(5)模擬(輔助)輸入

如果直流電壓在模擬(輔助)輸入處移走,運(yùn)行整定點(diǎn)將返回原來的數(shù)值,通過加正和負(fù)的直線電壓到A、B兩端,其直流輸入可以使得DVR整定點(diǎn)得到調(diào)整,加到輸入端的電壓可以高到DC+3V,這個電路將在直流電源中作為一個1000Ω的負(fù)載,加了DC+3V信號相當(dāng)于整定點(diǎn)上有+30%的改變。

(6)觸點(diǎn)輸入電路

4個觸點(diǎn)輸入電路是由內(nèi)部一個DC13V電源供電,由客戶提供的接觸來提供輸入控制。①上升:6U和7端子的一次閉合接觸就引起實(shí)際運(yùn)行整定點(diǎn)的增加,只要其閉合,功能就起作用。②6D和7端子的一次閉合接觸就引起實(shí)際運(yùn)行整定點(diǎn)減少,只要閉合接觸,功能就起作用。

(7)無功(var)/功率因數(shù)控制(52J/K)選擇

閉合接觸端子52J和52K時,無功/功率因數(shù)控制不起作用,打開連接,能使 DVR2000E(C)在無功或者是功率因數(shù)模式下來控制發(fā)電機(jī)無功功率,當(dāng)這個選擇不存在時,這個接點(diǎn)沒有作用。

(8)發(fā)電機(jī)并聯(lián)補(bǔ)償(52L/M)

閉合接點(diǎn)52L和52M,使并聯(lián)運(yùn)行不起作用,打開接點(diǎn)使得并聯(lián)運(yùn)行起作用,并且DVR2000E運(yùn)行在無功下垂補(bǔ)償形式。如果無功/功率因數(shù)控制選擇存在,則52L/M輸入具有奇偶性的。如果52L/M和52J/K都是打開的,則系統(tǒng)在無功/功率因數(shù)模式運(yùn)行。

(9)通信接口

通信接口為DVR2000E的編程提供了界面,連接是做成插座式的RS232(DB-9)與用戶標(biāo)準(zhǔn)9分電纜相配接,通信接口是光隔離的,從變壓器隔離電源供電。

(10)微處理器

它是DVR2000E的心臟,通過使用儲存在儲存器里的嵌入編程和不易改變的整定來做質(zhì)量、計(jì)算、控制和通信功能。

(11)電源輸入級

從PMG來的電源被加到端子3和4,在它被加到功率放大器和電源之前是被整流和濾波的。輸入電源為單相交流電,電壓為180~240V,頻率范圍為200~360Hz。

(12)功率放大器

功率放大器是從電源輸入級接收功率的,并通過端子F+和F-提供一個被控功率給勵磁機(jī)磁場,給勵磁機(jī)提供的功率取決于從微處理器收到的門脈沖,功率放大器使用固定功率開關(guān)提供給勵磁機(jī)磁場所需的功率,功率放大器到磁場的輸出定額是連續(xù)DC 75V,DC 3A和強(qiáng)勵DC 150V,DC 7.5A 10s時間。

(13)前面板指示燈

在前面板上,用12個發(fā)光二極管發(fā)亮來表示各種運(yùn)行模式、保護(hù)功能和調(diào)整等。

(14)前面板開關(guān)

改變整定通過前面板上的3個按鈕開關(guān)來實(shí)現(xiàn),3個按鈕上分別標(biāo)有“選擇”、“上升”和“下降”字樣。

(15)繼電器輸出

通過端子AL1和AL2提供一個公共報警輸出觸頭,它通常是打開的,在形成觸點(diǎn)報警或復(fù)電機(jī)跳閘狀態(tài)和保護(hù)關(guān)斷或轉(zhuǎn)換時觸頭閉合,這個繼電器不是自鎖。

 

發(fā)電機(jī)電壓板DVR2000E尺寸圖.png

圖4 發(fā)電機(jī)電壓板DVR2000E尺寸圖

 

 

2.運(yùn)行特性

(1)運(yùn)行模式

DVR2000E 通過 Windows和手掌機(jī)操作系統(tǒng)通信軟件提供多達(dá)4種可選的運(yùn)行模式,即自動電壓調(diào)整模式、手動模式(標(biāo)準(zhǔn)模式)、無功和功率模式,其中后兩種是可選的。

(2)自動電壓調(diào)整模式

在自動電壓調(diào)整模式(AVR),DVR2000E調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)輸出的電壓有效值,通過檢測發(fā)電機(jī)輸出電壓,調(diào)整直流輸出勵磁電流來維持電壓在整定點(diǎn)調(diào)整率的范圍內(nèi),這電壓整定點(diǎn)是通過面板上升或下降接觸輸入來調(diào)整的,或通過Windows或手掌機(jī)操作通信軟件來完成。在一定條件下,調(diào)整點(diǎn)也可以通過下垂功能或低頻功能來修正。

(3)手動模式

這個模式也稱為磁場電流調(diào)整模式(FCR)。DVR2000E維持直流勵磁在一定的水平。這個電流整定點(diǎn)可以通過上升或下降接觸輸入,也可通過Windows或手掌機(jī)操作通信軟件來達(dá)到DC0~3A的調(diào)整。對于初始啟動,若調(diào)節(jié)器在手動模式下并整定在0.25A,發(fā)電機(jī)大約可達(dá)到額定電壓的一半,在調(diào)節(jié)器調(diào)到AVR模式前檢查一下接線和檢測引線,增加磁場電流0.5A,發(fā)電機(jī)電壓將接近空載額定電壓。

(4)無功(var)控制模式(選擇)/C型

在無功(var)控制模式下,同步發(fā)電機(jī)與無窮大電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行時,DVR2000E(C)維持發(fā)電機(jī)的乏(伏安-無功)在一整定的水平。DVR2000E(C)利用檢測到的發(fā)電機(jī)輸出電壓

和電流值來計(jì)算同步發(fā)電機(jī)的乏。然后調(diào)整直流勵磁電流來維持乏的整定點(diǎn)。通過前面板開關(guān),Windows或手掌機(jī)操作系統(tǒng)軟件使得無功控制時使能或使不能。當(dāng)軟件被合上,無功控制使能或使不能是通過無功/功率因數(shù)控制(52J/K)接觸輸入電路來實(shí)現(xiàn)的,無功整定點(diǎn)從100%吸收到100%發(fā)出是通過前面板的開關(guān)升和降觸點(diǎn)輸入,亦可通過Windows 或手掌機(jī)操作軟件來調(diào)節(jié)。

(5)功率因數(shù)控制模式(選擇)/C型

在功率因數(shù)控制模式里,當(dāng)發(fā)電機(jī)與無窮大電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行時能維持發(fā)電機(jī)功率因數(shù)在整定水平上。DVR2000E(C)是利用檢測到的發(fā)電機(jī)輸出電壓和電流值來計(jì)算功率因數(shù),然后控制直流勵磁電流來維持功率因數(shù)在整定點(diǎn)的,功率因數(shù)控制使能和使不能是通過前面板、Win-dows 或手掌機(jī)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)使用軟件時,使能或使不能是通過無功/功率因數(shù)控制(52J/K)接觸輸入電路來實(shí)現(xiàn)的。功率因數(shù)在0.6滯后和0.6超前之間是通過前面板開關(guān)上升和下降接觸輸入或通過Windows或手掌機(jī)操作軟件實(shí)現(xiàn)的。

(6)無功下垂補(bǔ)償

在發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行期間。DVR2000E提供了一個無功下垂補(bǔ)償特性來幫助無功負(fù)載的分配。當(dāng)這個特性使能時,DVR2000E利用檢測到的發(fā)電機(jī)輸出電壓和電流量來計(jì)算發(fā)電機(jī)負(fù)載的無功部分,然后按此修正電壓調(diào)整率的整定點(diǎn),功率因數(shù)1.0發(fā)電機(jī)負(fù)載差不多不改變發(fā)電機(jī)的輸出電壓,一個滯后功率因數(shù)負(fù)載會導(dǎo)致發(fā)電機(jī)輸出電壓減小,一個超前功率因數(shù)負(fù)載(容性)會導(dǎo)致發(fā)電機(jī)輸出電壓增加。下垂依B相線電流(5A電流加到CT1和CT2端子上)和0.8功率因數(shù)可調(diào)至10%,下垂特性使能與使不能是通過并聯(lián)發(fā)電機(jī)補(bǔ)償接觸輸入電路(端子52L和52M)實(shí)現(xiàn),若無功/功率因數(shù)選擇存在,52J/K的輸入必須閉合才會使下垂特性使不能。

(7)低頻

1)發(fā)電機(jī)低頻 當(dāng)發(fā)電機(jī)頻率下降到選擇的轉(zhuǎn)折頻率整定點(diǎn)之下時。電壓整定點(diǎn)自動由DVR2000E調(diào)整,使發(fā)電機(jī)電壓按照選擇的V/Hz曲線變化。前面板上和在馬拉松-DVR2000E-32里的低頻動作指示燈就會閃。轉(zhuǎn)折頻率從40~55Hz可調(diào),V/Hz曲線的斜率可以整定用0.01的增量來調(diào),通過Windows或手掌機(jī)操作通信軟件用0.01的增量調(diào)整,預(yù)置為59Hz和斜率1。

2)柴油機(jī)卸載 柴油發(fā)動機(jī)卸載特性修正低頻曲線。當(dāng)同步發(fā)電機(jī)頻率減少到轉(zhuǎn)折頻率下的一個可編程的量(空載啟動的頻率)和當(dāng)速度改變率大于空載啟動頻率時,這特性有效。當(dāng)柴油發(fā)動機(jī)啟動時下垂量是有卸載下垂的,即通過整定的百分值,柴油機(jī)卸載自動的時間是由卸載下垂時間(s)來整定的。

柴油機(jī)卸載調(diào)整是通過Windows和手掌機(jī)操作系統(tǒng)通信軟件來實(shí)現(xiàn)??蛰d啟動頻率是在低頻轉(zhuǎn)折角以下的數(shù)值進(jìn)入。轉(zhuǎn)折角的地方柴油機(jī)空載特性可被啟動。一個0.9~9Hz的頻率值可以以0.1Hz的增量來進(jìn)入,0.9Hz是個預(yù)設(shè)點(diǎn),空載啟動0~25.5Hz的速度是以25ms的速率(1Hz/25ms)計(jì)算。可以用每25ms 0.1Hz的增量進(jìn)入,當(dāng)頻率改變率超過這方面的整定,柴油機(jī)卸載特性被啟動,0.1Hz的速率是預(yù)設(shè)點(diǎn)。

卸載下垂(%)定義為柴油機(jī)運(yùn)行在卸載模式時,發(fā)電機(jī)頻率每減少1.5%,發(fā)電機(jī)輸出電壓的下降百分比,此百分比可調(diào)范圍為1%~20%,步長為1%,預(yù)設(shè)值為10%。

卸載下垂時間(s)定義為柴油機(jī)卸載模式起作用到通過正常的低頻運(yùn)行模式的時間長度,下垂時間從1~5s,用1s作為可調(diào)增量,1s為預(yù)設(shè)值。

(8)發(fā)電機(jī)軟啟動

DVR2000E帶有一個可調(diào)的軟啟動特性,以控制發(fā)電機(jī)從斜坡到整定點(diǎn)的時間,斜率是通過Windows或手掌機(jī)操作系統(tǒng)特性軟件從1~120s,以1s為增量可調(diào)的,低頻特性在軟啟動期間也起作用,且優(yōu)先于發(fā)電機(jī)的電壓控制,預(yù)設(shè)整定值為7s。

 

發(fā)電機(jī)電壓板斜率和轉(zhuǎn)折頻率曲線圖.png

圖5 發(fā)電機(jī)電壓板斜率和轉(zhuǎn)折頻率曲線圖

發(fā)電機(jī)電壓板低頻和斜率圖例.png

圖6 發(fā)電機(jī)電壓板低頻和斜率圖例

 

 

3.保護(hù)

DVR2000E有以下6種保護(hù)功能:過勵磁關(guān)斷、發(fā)電機(jī)過電壓關(guān)斷、DVR過溫度關(guān)斷、發(fā)電機(jī)檢測丟失關(guān)斷、過勵磁限定和急劇短路關(guān)斷。

以上每一種功能除了急劇短路關(guān)斷外,都有相應(yīng)的前面板指示燈,當(dāng)功能動作時前面板指示燈會亮,一個動作的保護(hù)功能也可以通過Windows或手掌機(jī)系統(tǒng)特性軟件實(shí)現(xiàn)。

(1)過勵磁關(guān)斷(磁場電壓)

這個功能的使能和使不能是通過馬拉松-DVR2000E-32軟件實(shí)現(xiàn),當(dāng)使能時,磁場電壓超過整定點(diǎn)預(yù)設(shè)值為DC 80V,在前面板上的和在Windows或手掌機(jī)操作系統(tǒng)特性軟件里的過勵磁關(guān)斷指示燈就閃動,繼電器輸出在15s后就關(guān)閉,DVR2000E關(guān)斷。若過勵磁關(guān)斷后,在給DVR2000E通電時,過勵磁指示燈就閃動5s。

(2)發(fā)電機(jī)過電壓關(guān)斷

DVR2000E監(jiān)視檢測同步發(fā)電機(jī)輸出電壓,若它超過過電壓整定點(diǎn)(額定值的某個百分比)0.75s,在前面板上的和在Windows或手掌機(jī)軟件里的發(fā)電機(jī)過電壓指示燈閃動。繼電器輸出閉合,DVR2000E關(guān)斷。在給DVR2000E通電時,發(fā)電機(jī)過電壓指示燈閃動5s,這里預(yù)設(shè)整定點(diǎn)是額定值的120%。

(3)DVR過溫度關(guān)斷

DVR2000E的溫度檢測功能可以連續(xù)監(jiān)視調(diào)壓器的溫度,若溫度超過70℃,DVR過溫度燈在前面板閃亮和在Windows或手掌機(jī)軟件里顯示,繼電器輸出閉合。DVR2000E關(guān)斷。

(4)發(fā)電機(jī)檢測丟失

DVR2000E可以檢測發(fā)電機(jī)的電壓輸出,若檢測到電壓丟失則會做出保護(hù)動作,對于單相檢測,檢測電壓小于50%額定值時就作為檢測到丟失;對于三相檢測,一相全部丟失或相間不平衡大于額定值的20%就視為檢測丟失。同前所述,當(dāng)檢測到丟失,則指示燈會自動由軟件顯示,則DVR2000E判斷。若再接通DVR2000E,則檢測丟失指示燈閃動5s。如果發(fā)電機(jī)短路或當(dāng)檢測頻率降低到12Hz以下,這種功能就不起作用。

(5)過勵磁限定

DVR2000E的磁場電流限定值在出廠時為6.5A,該值在0~7.5A可調(diào),并帶有0~10s范圍的時間延時。兩個整定都是通過Windows或手掌機(jī)操作軟件設(shè)定,其他與前同。

(6)急劇短路關(guān)斷

急劇短路關(guān)斷電路是保護(hù)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子避免過電流損壞和DVR2000E功率開關(guān)短路。在運(yùn)行時,若磁場電壓超過整定點(diǎn)并功率級1.5s沒有收到門脈沖,急劇短路功能就動作,并把DVR2000E輸入電源端之間置于短路。通過輸入電源熔絲爆掉和移去調(diào)壓器電源來保護(hù)發(fā)電機(jī)。

 


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