新聞主題	發(fā)電機自動(dòng)勵磁調節器作用及說(shuō)明書(shū)

 

摘要：在交流同步無(wú)刷發(fā)電機勵磁系統中，最重要的環(huán)節-電壓自動(dòng)調節由自動(dòng)電壓調節器來(lái)完成。自動(dòng)電壓調節器不但能自動(dòng)調整電壓，還能根據并機要求整定電壓下降斜率即下垂、電壓的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的穩定等，一般由電子技術(shù)的模擬電路組成。隨著(zhù)對供電質(zhì)量的要求越來(lái)越高、發(fā)電機勵磁調節的高可靠性、計算機遠程監控及自動(dòng)電壓調節器設置操作的規范化要求，自動(dòng)電壓調節器已由原模擬自動(dòng)電壓調節（AVR）發(fā)展為數字電壓調節即數字電壓調節器（DVR）。DVR2000E是典型的數字電壓調節器之一。

 

圖1 馬拉松DVR2000E發(fā)電機調壓板

 

 

一、DVR2000E數字電壓調節器綜述

 

1．概述

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

 

圖2 發(fā)電機自動(dòng)電壓調節器DVR2000E面板

 

2．特性

DVR2000E 自動(dòng)電壓調節器具有以下特點(diǎn)及性能：

1）4種控制模式：自動(dòng)電壓調整（AVR）、手動(dòng)或磁場(chǎng)電流調整（FCR）、功率因數調整（PF），無(wú)功功率調整（Var）。

2）可編程穩定性整定。

3）在A(yíng)VR模式下的帶時(shí)間可調的軟啟動(dòng)控制。

4）在A(yíng)VR乏及功率因數控制模式下的過(guò)勵磁限制（OEL）。

5）低頻（電壓/頻率）調整。

6）急劇短路電路保護磁場(chǎng)。

7）過(guò)溫度保護。

8）在A(yíng)VR模式下的三相或單相電壓檢測/調整（有效值）。

9）單相發(fā)電機電流檢測作為測量和調整之用。

10）磁場(chǎng)電流和電壓檢測。

11）系統界面的4個(gè)觸點(diǎn)檢測輸入。

12）報警顯示和斷開(kāi)功能合用的一個(gè)公共輸出繼電器。

13）6個(gè)保護功能：過(guò)勵磁關(guān)閉、發(fā)電機過(guò)電壓關(guān)閉、DVR過(guò)熱關(guān)閉、發(fā)電機檢測信號丟失關(guān)閉、過(guò)勵磁限制及其急劇短路關(guān)閉。

14）發(fā)電機并聯(lián)運行時(shí)的無(wú)功下垂補償和無(wú)功差補償。

15）前面板的人-機界面（HMI）顯示系統及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 基礎軟件作為PC（機）通信能快速、友好的建立和控制。

 

二、DVR2000E型數字電壓調節器的功能及運行特性

 

DVR2000E的功能如圖3所示，它的運行包括4個(gè)運行模式、4個(gè)保護功能，提供突然啟動(dòng)、無(wú)功下垂補償、低頻補償和一個(gè)輔助模擬輸入，每個(gè)運行特性將在下面敘述。

 

圖3 發(fā)電機自動(dòng)電壓調節器DVR2000E功能框圖

 

1．功能

（1）模擬輸入

有6個(gè)模擬電壓和電流輸入可以檢測并輸入到DVR2000E。發(fā)電機電壓是在端子E1（A相）、E2（B相）、E3（C相），被監視，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-數轉換器前是要定標的和限定的，從發(fā)電機C相和A相來(lái)的信號電壓（V_C-_A）是通過(guò)ADC來(lái)計算跨于C相和A相電壓的有效值，同樣從發(fā)電機C相和B相的信號電壓（V_C-B）是通過(guò)ADC來(lái)計算跨于C相和B相的電壓有效值，并且通過(guò)微處理器從C相到A相的信號（V_C-A）和C相到B相的信號（V_C-B）來(lái)計算發(fā)電機B相到A相電壓（V_B-A）有效值。另外，發(fā)電機C相到A相的（V_C-A）信號是加到過(guò)零濾波檢測電路，這個(gè)信號被加到微處理器，并被用來(lái)計算發(fā)電機頻率。

（2）B相線(xiàn)電流

B相線(xiàn)電流（I_B）信號是從客戶(hù)提供的電流互感器產(chǎn)生并通過(guò)CT1和CT2端子來(lái)監控的，這兩個(gè)端子可監控的電流有效值為5A，監控電流是通過(guò)內部電流互感器和ADC電路來(lái)定標和限定的，加到ADC的信號被用來(lái)計算B相線(xiàn)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(guò)計算被用在下垂補償和無(wú)功（var）/功率因數的運行。

（3）磁場(chǎng)電壓（V_field）

跨過(guò)調壓器磁場(chǎng)輸出端F＋和F-的電壓在加到ADC之前是被監控、定標和限定的，這個(gè)結果被用來(lái)計算磁場(chǎng)電壓的直流值，作為系統/保護使用。

（4）磁場(chǎng)電流（I_field）

通過(guò)主要功率輸出開(kāi)關(guān)的電流方式被轉換到成比例的電壓水平。這個(gè)電壓信號在加到ADC輸入之前被標定/限定。其結果用來(lái)計算磁場(chǎng)電流直流值，它被用于手動(dòng)運行模式和保護系統。

（5）模擬（輔助）輸入

如果直流電壓在模擬（輔助）輸入處移走，運行整定點(diǎn)將返回原來(lái)的數值，通過(guò)加正和負的直線(xiàn)電壓到A、B兩端，其直流輸入可以使得DVR整定點(diǎn)得到調整，加到輸入端的電壓可以高到DC＋3V，這個(gè)電路將在直流電源中作為一個(gè)1000Ω的負載，加了DC＋3V信號相當于整定點(diǎn)上有＋30％的改變。

（6）觸點(diǎn)輸入電路

4個(gè)觸點(diǎn)輸入電路是由內部一個(gè)DC13V電源供電，由客戶(hù)提供的接觸來(lái)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)際運行整定點(diǎn)減少，只要閉合接觸，功能就起作用。

（7）無(wú)功（var）/功率因數控制（52J/K）選擇

閉合接觸端子52J和52K時(shí)，無(wú)功/功率因數控制不起作用，打開(kāi)連接，能使 DVR2000E（C）在無(wú)功或者是功率因數模式下來(lái)控制發(fā)電機無(wú)功功率，當這個(gè)選擇不存在時(shí)，這個(gè)接點(diǎn)沒(méi)有作用。

（8）發(fā)電機并聯(lián)補償（52L/M）

閉合接點(diǎn)52L和52M，使并聯(lián)運行不起作用，打開(kāi)接點(diǎn)使得并聯(lián)運行起作用，并且DVR2000E運行在無(wú)功下垂補償形式。如果無(wú)功/功率因數控制選擇存在，則52L/M輸入具有奇偶性的。如果52L/M和52J/K都是打開(kāi)的，則系統在無(wú)功/功率因數模式運行。

（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(hù)標準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(guò)使用儲存在儲存器里的嵌入編程和不易改變的整定來(lái)做質(zhì)量、計算、控制和通信功能。

（11）電源輸入級

從PMG來(lái)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(guò)端子F＋和F-提供一個(gè)被控功率給勵磁機磁場(chǎng)，給勵磁機提供的功率取決于從微處理器收到的門(mén)脈沖，功率放大器使用固定功率開(kāi)關(guān)提供給勵磁機磁場(chǎng)所需的功率，功率放大器到磁場(chǎng)的輸出定額是連續DC 75V，DC 3A和強勵DC 150V，DC 7.5A 10s時(shí)間。

（13）前面板指示燈

在前面板上，用12個(gè)發(fā)光二極管發(fā)亮來(lái)表示各種運行模式、保護功能和調整等。

（14）前面板開(kāi)關(guān)

改變整定通過(guò)前面板上的3個(gè)按鈕開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現，3個(gè)按鈕上分別標有“選擇”、“上升”和“下降”字樣。

（15）繼電器輸出

通過(guò)端子AL1和AL2提供一個(gè)公共報警輸出觸頭，它通常是打開(kāi)的，在形成觸點(diǎn)報警或復電機跳閘狀態(tài)和保護關(guān)斷或轉換時(shí)觸頭閉合，這個(gè)繼電器不是自鎖。

 

圖4 發(fā)電機電壓板DVR2000E尺寸圖

 

 

2．運行特性

（1）運行模式

DVR2000E 通過(guò) Windows和手掌機操作系統通信軟件提供多達4種可選的運行模式，即自動(dòng)電壓調整模式、手動(dòng)模式（標準模式）、無(wú)功和功率模式，其中后兩種是可選的。

（2）自動(dòng)電壓調整模式

在自動(dòng)電壓調整模式（AVR），DVR2000E調節發(fā)電機輸出的電壓有效值，通過(guò)檢測發(fā)電機輸出電壓，調整直流輸出勵磁電流來(lái)維持電壓在整定點(diǎn)調整率的范圍內，這電壓整定點(diǎn)是通過(guò)面板上升或下降接觸輸入來(lái)調整的，或通過(guò)Windows或手掌機操作通信軟件來(lái)完成。在一定條件下，調整點(diǎn)也可以通過(guò)下垂功能或低頻功能來(lái)修正。

（3）手動(dòng)模式

這個(gè)模式也稱(chēng)為磁場(chǎng)電流調整模式（FCR）。DVR2000E維持直流勵磁在一定的水平。這個(gè)電流整定點(diǎn)可以通過(guò)上升或下降接觸輸入，也可通過(guò)Windows或手掌機操作通信軟件來(lái)達到DC0～3A的調整。對于初始啟動(dòng)，若調節器在手動(dòng)模式下并整定在0.25A，發(fā)電機大約可達到額定電壓的一半，在調節器調到AVR模式前檢查一下接線(xiàn)和檢測引線(xiàn)，增加磁場(chǎng)電流0.5A，發(fā)電機電壓將接近空載額定電壓。

（4）無(wú)功（var）控制模式（選擇）/C型

在無(wú)功（var）控制模式下，同步發(fā)電機與無(wú)窮大電網(wǎng)并聯(lián)運行時(shí)，DVR2000E（C）維持發(fā)電機的乏（伏安-無(wú)功）在一整定的水平。DVR2000E（C）利用檢測到的發(fā)電機輸出電壓

和電流值來(lái)計算同步發(fā)電機的乏。然后調整直流勵磁電流來(lái)維持乏的整定點(diǎn)。通過(guò)前面板開(kāi)關(guān)，Windows或手掌機操作系統軟件使得無(wú)功控制時(shí)使能或使不能。當軟件被合上，無(wú)功控制使能或使不能是通過(guò)無(wú)功/功率因數控制（52J/K）接觸輸入電路來(lái)實(shí)現的，無(wú)功整定點(diǎn)從100％吸收到100％發(fā)出是通過(guò)前面板的開(kāi)關(guān)升和降觸點(diǎn)輸入，亦可通過(guò)Windows 或手掌機操作軟件來(lái)調節。

（5）功率因數控制模式（選擇）/C型

在功率因數控制模式里，當發(fā)電機與無(wú)窮大電網(wǎng)并聯(lián)運行時(shí)能維持發(fā)電機功率因數在整定水平上。DVR2000E（C）是利用檢測到的發(fā)電機輸出電壓和電流值來(lái)計算功率因數，然后控制直流勵磁電流來(lái)維持功率因數在整定點(diǎn)的，功率因數控制使能和使不能是通過(guò)前面板、Win-dows 或手掌機實(shí)現的。當使用軟件時(shí)，使能或使不能是通過(guò)無(wú)功/功率因數控制（52J/K）接觸輸入電路來(lái)實(shí)現的。功率因數在0.6滯后和0.6超前之間是通過(guò)前面板開(kāi)關(guān)上升和下降接觸輸入或通過(guò)Windows或手掌機操作軟件實(shí)現的。

（6）無(wú)功下垂補償

在發(fā)電機并聯(lián)運行期間。DVR2000E提供了一個(gè)無(wú)功下垂補償特性來(lái)幫助無(wú)功負載的分配。當這個(gè)特性使能時(shí)，DVR2000E利用檢測到的發(fā)電機輸出電壓和電流量來(lái)計算發(fā)電機負載的無(wú)功部分，然后按此修正電壓調整率的整定點(diǎn)，功率因數1.0發(fā)電機負載差不多不改變發(fā)電機的輸出電壓，一個(gè)滯后功率因數負載會(huì )導致發(fā)電機輸出電壓減小，一個(gè)超前功率因數負載（容性）會(huì )導致發(fā)電機輸出電壓增加。下垂依B相線(xiàn)電流（5A電流加到CT1和CT2端子上）和0.8功率因數可調至10％，下垂特性使能與使不能是通過(guò)并聯(lián)發(fā)電機補償接觸輸入電路（端子52L和52M）實(shí)現，若無(wú)功/功率因數選擇存在，52J/K的輸入必須閉合才會(huì )使下垂特性使不能。

（7）低頻

1）發(fā)電機低頻 當發(fā)電機頻率下降到選擇的轉折頻率整定點(diǎn)之下時(shí)。電壓整定點(diǎn)自動(dòng)由DVR2000E調整，使發(fā)電機電壓按照選擇的V/Hz曲線(xiàn)變化。前面板上和在馬拉松-DVR2000E-32里的低頻動(dòng)作指示燈就會(huì )閃。轉折頻率從40～55Hz可調，V/Hz曲線(xiàn)的斜率可以整定用0.01的增量來(lái)調，通過(guò)Windows或手掌機操作通信軟件用0.01的增量調整，預置為59Hz和斜率1。

2）柴油機卸載 柴油發(fā)動(dòng)機卸載特性修正低頻曲線(xiàn)。當同步發(fā)電機頻率減少到轉折頻率下的一個(gè)可編程的量（空載啟動(dòng)的頻率）和當速度改變率大于空載啟動(dòng)頻率時(shí)，這特性有效。當柴油發(fā)動(dòng)機啟動(dòng)時(shí)下垂量是有卸載下垂的，即通過(guò)整定的百分值，柴油機卸載自動(dòng)的時(shí)間是由卸載下垂時(shí)間（s）來(lái)整定的。

柴油機卸載調整是通過(guò)Windows和手掌機操作系統通信軟件來(lái)實(shí)現?？蛰d啟動(dòng)頻率是在低頻轉折角以下的數值進(jìn)入。轉折角的地方柴油機空載特性可被啟動(dòng)。一個(gè)0.9～9Hz的頻率值可以以0.1Hz的增量來(lái)進(jìn)入，0.9Hz是個(gè)預設點(diǎn)，空載啟動(dòng)0～25.5Hz的速度是以25ms的速率（1Hz/25ms）計算?？梢杂妹?5ms 0.1Hz的增量進(jìn)入，當頻率改變率超過(guò)這方面的整定，柴油機卸載特性被啟動(dòng)，0.1Hz的速率是預設點(diǎn)。

卸載下垂（％）定義為柴油機運行在卸載模式時(shí)，發(fā)電機頻率每減少1.5％，發(fā)電機輸出電壓的下降百分比，此百分比可調范圍為1％～20％，步長(cháng)為1％，預設值為10％。

卸載下垂時(shí)間（s）定義為柴油機卸載模式起作用到通過(guò)正常的低頻運行模式的時(shí)間長(cháng)度，下垂時(shí)間從1～5s，用1s作為可調增量，1s為預設值。

（8）發(fā)電機軟啟動(dòng)

DVR2000E帶有一個(gè)可調的軟啟動(dòng)特性，以控制發(fā)電機從斜坡到整定點(diǎn)的時(shí)間，斜率是通過(guò)Windows或手掌機操作系統特性軟件從1～120s，以1s為增量可調的，低頻特性在軟啟動(dòng)期間也起作用，且優(yōu)先于發(fā)電機的電壓控制，預設整定值為7s。

 

圖5 發(fā)電機電壓板斜率和轉折頻率曲線(xiàn)圖

圖6 發(fā)電機電壓板低頻和斜率圖例

 

 

3．保護

DVR2000E有以下6種保護功能：過(guò)勵磁關(guān)斷、發(fā)電機過(guò)電壓關(guān)斷、DVR過(guò)溫度關(guān)斷、發(fā)電機檢測丟失關(guān)斷、過(guò)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，都有相應的前面板指示燈，當功能動(dòng)作時(shí)前面板指示燈會(huì )亮，一個(gè)動(dòng)作的保護功能也可以通過(guò)Windows或手掌機系統特性軟件實(shí)現。

（1）過(guò)勵磁關(guān)斷（磁場(chǎng)電壓）

這個(gè)功能的使能和使不能是通過(guò)馬拉松-DVR2000E-32軟件實(shí)現，當使能時(shí)，磁場(chǎng)電壓超過(guò)整定點(diǎn)預設值為DC 80V，在前面板上的和在Windows或手掌機操作系統特性軟件里的過(guò)勵磁關(guān)斷指示燈就閃動(dòng)，繼電器輸出在15s后就關(guān)閉，DVR2000E關(guān)斷。若過(guò)勵磁關(guān)斷后，在給DVR2000E通電時(shí)，過(guò)勵磁指示燈就閃動(dòng)5s。

（2）發(fā)電機過(guò)電壓關(guān)斷

DVR2000E監視檢測同步發(fā)電機輸出電壓，若它超過(guò)過(guò)電壓整定點(diǎn)（額定值的某個(gè)百分比）0.75s，在前面板上的和在Windows或手掌機軟件里的發(fā)電機過(guò)電壓指示燈閃動(dòng)。繼電器輸出閉合，DVR2000E關(guān)斷。在給DVR2000E通電時(shí)，發(fā)電機過(guò)電壓指示燈閃動(dòng)5s，這里預設整定點(diǎn)是額定值的120％。

（3）DVR過(guò)溫度關(guān)斷

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

（4）發(fā)電機檢測丟失

DVR2000E可以檢測發(fā)電機的電壓輸出，若檢測到電壓丟失則會(huì )做出保護動(dòng)作，對于單相檢測，檢測電壓小于50％額定值時(shí)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，當檢測到丟失，則指示燈會(huì )自動(dòng)由軟件顯示，則DVR2000E判斷。若再接通DVR2000E，則檢測丟失指示燈閃動(dòng)5s。如果發(fā)電機短路或當檢測頻率降低到12Hz以下，這種功能就不起作用。

（5）過(guò)勵磁限定

DVR2000E的磁場(chǎng)電流限定值在出廠(chǎng)時(shí)為6.5A，該值在0～7.5A可調，并帶有0～10s范圍的時(shí)間延時(shí)。兩個(gè)整定都是通過(guò)Windows或手掌機操作軟件設定，其他與前同。

（6）急劇短路關(guān)斷

急劇短路關(guān)斷電路是保護發(fā)電機轉子避免過(guò)電流損壞和DVR2000E功率開(kāi)關(guān)短路。在運行時(shí)，若磁場(chǎng)電壓超過(guò)整定點(diǎn)并功率級1.5s沒(méi)有收到門(mén)脈沖，急劇短路功能就動(dòng)作，并把DVR2000E輸入電源端之間置于短路。通過(guò)輸入電源熔絲爆掉和移去調壓器電源來(lái)保護發(fā)電機。

 

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