GEC300技术说明书 - 图文 (2)

2.3 IPU智能功率单元与反馈均流技术

与以往的微机励磁控制系统相比，GEC-300励磁控制系统最大的改进是将励磁功率柜智能化，在整个系统的结构体系增加了一个智能执行层IPU，从而可以大大提高可靠性、实现智能反馈均流、方便现场布置以及可实现有针对性的保护功能。

? 提高可靠性

采用智能功率单元IPU后，各功率柜的同步检测、脉冲发生与检测、功率器件的发热超温保护均有相应的微处理器来管理，各功率柜具有智能化的处理能力，独立性及可靠性大大增强。

? 若单一IPU故障，不影响其他IPU运行 ? 若通讯网络故障，可脱网转为手动运行 ? 若双套AVR故障，可转为独立手动运行

? 智能反馈均流

由各IPU将各柜的励磁电流上传到AVR，AVR汇总后得到了总的励磁电流及各个功率柜应该（期望）带的电流值，然后下传至IPU。IPU根据本柜的实际励磁电流与期望的励磁电流之差实行智能反馈均流控制，使得各个柜的励磁电流能达到动态平衡。

? 现场布置与有针对性的保护

? IPU可作为独立手动单元，方便现场调试

? IPU与AVR之间的连线电缆大大减少，可分离布置

? IPU可针对本柜功率器件的发热、温升状态进行独立调节

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2.4 TFA高精度高速度交流采样技术

由于现场信号是连续模拟信号，数字化的控制系统如何对此进行幅值上与时间上的离散化，并高精度、高速地分析提取出信号的特征量是一个重要研究方面。我们在1992年的GEC-1励磁控制系统中就率先实现了交流采样技术，在GEC-300励磁控制系统中采用了时频分析TFA方法更进一步提高了采样的精度与速度。

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精度的提高。TFA方法有效地防止了采样时刻的颤动，提高了时间分辨率，并且利用SoC超高速A/D进行密集采样，提高了幅值分辨率与抗干扰性能。

GEC-300励磁控制系统采样部件能达到以下性能指标：

? A/D转换速度：16.7MSPS（每秒1670万次） ? 总体分析速率：优于10us（每秒10万次） ? 总体精度：优于0.05％

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2.5 网络发布与远程维护技术

GEC－300励磁控制系统满足用户对图形化人机界面的美观精细化和通讯方式多样化要求。该实现方式使用户界面更友好，客户服务更及时（网络远程发布），同时不影响AVR及IPU控制的实时性与可靠性。图形化的程序语言，又称为\Ｇ\语言。使用这种语言编程时，基本上不写程序代码，取而代之的是流程图或框图。它利用了技术人员、科学家、工程师所熟悉的术语、图标和概念，进行设计，它提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径，可以大大提高工作效率。

? Windows 操作界面，图形化语言（G语言）组态

? 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DCS、LAN、Internet等信息化网络连接 ? 网络远程发布、远程监视与远程维护

? 将信息在指定的时间，传送到指定的地点（无线网络技术） ? 专家在线诊断，零距离即时服务

3 高可靠性设计原则

我们以与用户一样的眼光来看待设备的安全性、可靠性，这是GEC-300励磁控制系统研发所贯穿始终的设计宗旨。除了在研发阶段的规范化及严格测试、在生产检验中实行ISO9000标准外，高可靠性首先是设计出来的！与以往集成式的励磁控制系统相比，GEC-300的分层多处理器体系结构能保证更高的可靠性与安全性。

? 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

4 用户价值

当用户选择GEC-300励磁控制系统之后，用户将获 得以下超越常规产品的价值。 ? 更高的可靠性

由于采用了分层的多处理器体系结构，任何局部的部件失效均不会引起系统的崩溃。GEC-300励磁控制系统现在能实现N-1（系统中任何一个重要部件故障）均不影响系统的控制性能，N-2（2个重要部件同时故障）仍能保证发电机的励磁。

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? 更高的控制速度

由于自并励快速励磁系统、高起始励磁系统的广泛应用，对离散的控制系统的快速性提出了更高的要求。GEC-300 励磁控制系统的闭环控制刷新速度能够达到0.625ms，优于常规产品。

? 更高的控制精度

由于采用了超快速的数据采集部件（16.7MSPS），采用了时频分析（TFA）的交流采样算法，使控制精度从以往的0.2%提高到0.05%。 ? 灵活、紧凑的安装方式

控制器采用标准的6U箱体，其安装就象表计的安装一样方便。由于采用了现场总线技术，励磁控制器AVR和智能功率单元IPU既可以一起安装在励磁室，也可以分开布置（如AVR放在控制室），以方便监视与维护。AVR与IPU之间的电缆联系与以往相比减少10倍以上。

? 智能反馈均流

由于功率柜采用了智能控制单元IPU，并且IPU与IPU之间，IPU与AVR之间采用了现场总线CAN相连接，进行信息相互沟通。通过闭环反馈算法，能够使各功率柜的输出电流严格相等（均流系数优于97％），以改善功率柜的发热及根据其温度状态实行智能调节。 ? 图形化人机界面及客户定制

人机界面MMI是基于Windows操作平台上用图形编程语言（G语言）实现的，用户界面友好，易操作。不需要一句句的编写程序，只需把功能框拖拽到桌面上，连接输入输出信号即可实现。客户定制非常方便，感兴趣的用户都可以自己动手，定制个性化界面。

? 通讯与网络远程发布/零距离即时服务

扩展通讯单元ECU具备强大的通讯功能，可以方便的与DCS、LAN、Internet等连接，进行网络远程发布，让信息随时的传送到所需的接收方，进行远程监视与远程维护，实现对用户的零距离即时服务。

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5 主要技术指标

? ECU：Windows操作系统

? 图形化编程语言（G语言） ? CPU：PIII－500MHz/128M RAM ? 串行口：3×RS232＋RS485/422 ? 网络：10/100兆网络端口

? AVR：150MIPS SoC（内含32bitDSP）

? 存储器：128KW Flash＋18KWRAM ? Ultra-Fast ADC：16.7MSPS ? 总体采样精度：优于0.05％ ? 单通道分析速度：优于10us ? 控制刷新速度：1600次/秒 ? IPU： CPU：20MHz

? 存储器：256Kbit Flash＋8Kbit RAM

? CAN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） ? 励磁控制

? 符合《大型汽轮发电机交流励磁机励磁系统技术条件》DL/T 843－2003 ? 符合《大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件》DL/T 650－1998 ? 符合《大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置技术条件》DL/T583-1995 ? 符合《同步电机励磁系统》GB/T7409-1997

序号 技术指标 1 2 3 4 5 6 7 8 9

单位 保 证 值 % 自动：10%~120%

调压范围

手动：5%~130%

% ≤空载额定电压的0.1% % ±15%，级差0.1％ 倍 ≥500倍 倍 ≥40倍

%/秒 0.5%~1%额定空载电压/秒

调压精度 调差范围 稳态增益 暂态增益 调压速度

电压分辨率 % ≤0.05%额定空载电压 V/F特性

%/Hz 不大于±0.25%额定空载电压/1Hz

励磁系统响应时间 上升值≤0.07s

下降值≤0.12s 电压响应比≥2.0

超调量≤阶跃量10%，震荡次数小于2次，时间小于3秒

最大电压≤110%空载额定电压，震荡次数小于2次，时间 小于5秒

10 5%空载阶跃响应 11 100%零起升压

12 功率消耗 W 小于300W

励磁调节器主要性能参数一览表

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