硬布線勵磁內部通訊方式下勵磁模式跟蹤時間的分析

陳　騁，丁燁楠

（華東桐柏抽水蓄能發電有限責任公司，浙江 天臺 317200）

硬布線勵磁內部通訊方式下勵磁模式跟蹤時間的分析

陳騁，丁燁楠

（華東桐柏抽水蓄能發電有限責任公司，浙江 天臺 317200）

勵磁系統的內部通訊模式主要為網口通訊和硬布線通訊兩種，勵磁內部通訊在硬布線模式下與網口通訊模式下雙通道跟蹤時間存在差異，著重從快速、穩定方面討論分析內部通訊方式為硬布線通訊方式下的雙通道跟蹤時間，以及如何通過優化跟蹤時間提高勵磁系統的安全穩定性能。

勵磁系統通訊；跟蹤時間；信號處理時間

1　引言

華東桐柏抽水蓄能電站位于浙江省天臺縣境內，電站接入華東電網，在電網中承擔調峰填谷、調頻調相以及事故備用的任務。電站裝設了4臺300MW的可逆式水泵水輪機，總裝機容量1 200MW，年平均發電量21億kW·h，年抽水電量28億kW·h。

電站勵磁系統采用奧地利安德里茨提供的自并勵可控硅靜止整流勵磁系統，為機組啟動提供所需的直流電源。為了滿足電站機組各種運行工況，勵磁系統配備了相應的編譯程序。勵磁系統是保證機組安全穩定運行不可或缺的重要部分。因此，勵磁系統的安全穩定關系到整個電站機組的安全與穩定。機組勵磁電源由連接于主變壓器低壓側的勵磁變提供。勵磁系統設有一套直流起勵裝置作為備用起勵回路，電源由地下廠房220V直流動力母線提供。

我廠4號機勵磁系統在勵磁模式下的跟蹤時間，與國際先進水平存在一定的差距，為了提高勵磁系統的安全穩定，實現快速跟蹤的目的，對4號機勵磁模式跟蹤時間進行全面分析是有必要的。

2　勵磁模式跟蹤時間的分析及改進

2.1 4號機勵磁模式跟蹤時間

4號機勵磁模式跟蹤需要經過如下5個模塊：跟蹤信號源、信號采集模塊、通道1、通訊模塊、通道2，5個模塊別存在自身的信號處理時間。這5個模塊之間的關系如圖1所示。

通過現場多次測試，我們統計了具體的信號處理時間?，F在無差別選取其中的5組數據見表1。

從表1可以很明顯地看出來，T4所占用的平均時間為72.8 s，也就是說信號進入通訊模塊后，經過通訊模塊處理，到達通道2，所用的時間占整個流程所用時間的比例最大。如果能有效縮短通訊模塊處理時間，將會大大降低勵磁系統的跟蹤時間，達到勵磁系統安全穩定運行的目的。

2.2通訊模塊處理時間分析

勵磁通訊模塊承擔著勵磁信號的傳輸任務，是必不可少的一個模塊，但由于通訊模塊處理時間過長，造成勵磁系統工作效率下降，對整個系統的安全穩定運行也造成了一定的影響，所以，需要對通訊模塊處理時間做單獨分析，確定要因。

對通訊模塊處理時間進行詳細地統計分析，見表2及圖2。

通過圖2可以看出，4號機勵磁通訊模塊處理時間失控，是造成整個勵磁系統跟蹤時間過長的主要原因，這樣就確定了4號機勵磁模式跟蹤時間過長的主要原因就是勵磁通訊模塊處理時間失控。

影響通訊模塊處理時間的因素有很多，包括：信號內容復雜、信號通道異常、信號模塊異常、容量選擇不合理、位置識別碼錯誤、運行環境差?？梢酝ㄟ^調節通訊模塊的參數、修改簡化程序、優化硬件回路、甚至跳過通訊模塊的方法使4號機勵磁模式跟蹤時間降低并達到可控范圍。

由于考慮到交換機容量對通訊模塊的信息處理起到了關鍵性的作用，因此做了一系列的測試，以交換機容量為變量建立模型，得到了額定負荷與空載負荷時通訊模塊處理時間差值。

通過圖3可以得到一個規律：當交換機容量越大時，通訊模塊的處理時間差值越小，其穩定性越高。相對應的可以得到：當通訊模塊容量取值越大，則通訊模塊處理時間穩定性越高，通訊模塊的處理時間趨向可控。

那么，可以通過增加通訊模塊容量，以達到降低通訊模塊處理時間的目的。我公司目前使用100M容量的通訊模塊，為了降低通訊模塊處理時間，至少要采用2 G容量的通訊模塊，這個解決方法在理論上是可行的，但是在實際處理中，考慮到通訊模塊的容量與價格呈對數形式上漲，選用大容量的通訊模塊的價格將遠遠高于現在使用的100M容量的通訊模塊的價格，而且隨之而產生的維護費用也將增加。這種純粹通過更換價格昂貴的硬件來達到設備升級的方案，耗費過大，不夠經濟。因此，考慮通過跳過通訊模塊的方法使4號機勵磁模式跟蹤時間降低并達到可控范圍。

2.3跳過通訊模塊使信號直接發送

首先，最容易想到的就是通過拆除通訊模塊使信號直接發送，但由于通訊模塊不僅是用于傳輸勵磁模式跟蹤信號，還有大量的設備運行狀態與控制信號，如果單純的將通訊模塊移除則需要對大量的信號回路進行改造，將原先經過通訊模塊的全部信號都進行新的聯系，由于通訊模塊傳輸的信號種類有53組，因此把這53組信號重新進行連接，顯然過于消耗人力物力。

那么，現在不僅需要跳過通訊模塊發送信號，又不能直接將通訊模塊拆除，最合適的辦法就是加裝光耦繼電器引出信號發送。通過將勵磁模式跟蹤信號單獨導出、傳送的方式使得信號量不但避免了需要經過編碼、譯碼的過程，還使得無需再對通訊裝置傳輸的其他信號進行修改，減少了物資損耗和人力使用。

2.4改造后的勵磁系統

經過多次的可行性分析，將理論用于實踐，通過加裝光耦繼電器引出信號發送，使得跟蹤信號跳過通訊模塊直接傳送，又不需要更改其他大量的信號回路。

首先將“勵磁模式跟蹤”信號從裝置中單獨引出，按照設計規范將信號量引至端子排。

接著將信號通過光繼電器轉化為裝置可以接收的電信號，避免了需要經過編碼、譯碼的過程。

最后是繼電器傳輸信號的識別，對信號的識別代碼進行了修改，使得設備能夠識別變更后的信號。

2.5改造后的勵磁系統勵磁模式跟蹤時間

對于改造后的勵磁系統做了測試，以下統計出了在勵磁模式的跟蹤時間

通過表3，可以得出結論：經過加裝光耦繼電器引出信號發送，勵磁系統在勵磁模式下的跟蹤時間從原先的平均時間大于50 s，降低到平均時間在10 s以內，大大提高了勵磁的工作效率，對勵磁系統的安全穩定工作起到了關鍵性的作用。

3　結論

抽水蓄能電站勵磁系統有著重要的作用：維持發電機機端電壓在給定值，當發電機負荷發生變化時，通過調節磁場的強弱來恒定機端電壓；合理分配并列運行機組之間的無功分配；提高電力系統的穩定性，包括靜態穩定性、暫態穩定性及動態穩定性。因此，提高勵磁系統本身的安全穩定性是十分有必要的，這次技改的主要目的就是減少4號機勵磁模式跟蹤時間，使得信號傳輸更加穩定、快速。

采用加裝光耦繼電器引出信號發送，不僅節約成本，更重要的是能夠將勵磁模式跟蹤信號單獨導出、傳送，而不需要改動其他大量的信號回路，使得技改的思路更加清晰明確。

通過這次減少4號機勵磁模式跟蹤時間的技改，使得我廠4號機組勵磁系統運行更加安全穩定，大大提升了機組自身的穩定性，給電網安全運行增加了一份保障。

[1]蘇為民，方思立.勵磁系統典型數學模型及其參數選擇[J].電力設備，2004（11）.

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[3]郝正航，陳卓，邱國躍，等.勵磁機時間常數對電力系統動態穩定性的影響[J].電工電能新技術，2006（01）.

陳騁（1990-），男，助理工程師，從事水電站運維工作。

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1672-5387（2015）11-0004-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2015.11.002

2015-07-31