GEX-2000 发电机励磁调节器技术说明书
12）两路可编程输出4～20mA电流环信号，用来作为变送器信号，提供给
表记或其它设备使用。
13）四路光耦隔离的开关量输入，要求操作电源电压等级为24V。 14) 四路光耦隔离的开关量输出，输出为本通道24V2 有源信号。 ? 模拟量处理板
该板的主要功能是进行电平变换和隔离，由于采用交流采样，所以电流、电压回路经过高精度CT和PT隔离后，进行滤波和电平转换适配到A/D测量范围内进入主机板。直流量有转子电流经过滤波电平转换后进行采样。同时将同步信号整形为方波，供主机板CPU产生脉冲。 ? 开关量输入继电器输出板
本板将16路开关量输入信号经过光电隔离后，进入测控CPU板，进行状态判断，另外所有的电源检测电路也在这块板上。将10路开关量输出信号经过光电隔离后驱动继电器，进行信号输出。 ? 脉冲放大板
本板将主CPU板产生的双窄脉冲进行功率放大输出，每一路脉冲功率可驱动5组以上并联的可控硅桥。同时本板上有脉冲指示灯，用于显示脉冲是否正常，本板上可以通过跨接器选择脉冲变压器是内置式，还是外置式。 ? PT/CT 板
PT/CT板将发电机量测PT、仪表PT、系统PT、同步电压信号采用小型化的电压互感器进行隔离，后适配为A/D量程内的弱电信号。将定子电流互感器来的信号经过内部电流互感器隔离后，适配为A/D量程内的弱电信号。
5.3 软件说明
GEX-2000 发电机励磁系统控制软件包 EXPID V1.0 是基于DSP 语言编制的，EXPID V1.0软件包实现了励磁调节和限制保护等基本功能，同时还增加了友好的人机交互程序，强大的网络通讯功能，充分体现了微机励磁调节器的优越性。
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5.3.1 主调度程序
主调度程序主要完成下列功能： 1. 初始化处理
在上电复位或者按下复位键，首先进行硬件和软件的初始化，硬件初始化包括对CPU及其他智能芯片的初始化，软件初始化是指对一些变量置初值。 2. 键盘分析及液晶显示
在程序每个循环周期内，对小键盘进行采样，不同的键按下，对应不同的处理子程序，同时在液晶显示器上显示不同的菜单指示。通过键盘和液晶显示的配合，可以完成人机对话，包括：运行参数的实时显示、开关量状态的在线监视、用于调试的开关量强制输出，以及参数修改，事故追忆及故障数据的提取和显示。
5.3.2 中断程序
作为中断服务程序：主控制程序具有最高的中断优先级，中断周期为0 .833
毫秒。在中断程序中完成以下功能： 1. 交流采样，
模拟输入量有发电机测量 PT输出电压和仪表 PT输出电压以及发电机定子
电流(均为三相)，另外还有转子电流以及调节器的输出电流等，在主控制程序中进行模拟量的采样，每个周波采集24点。 2. FFT快速傅立叶变换及其它数据处理
32位DSP芯片通过FFT变换分别计算出发电机三相电压，三相电流有功功率，无功功率。 3. 调差计算
按照设定好的调差系数和调差极性进行调差计算，将附加调差给定加（减）
Uref_tiaocha?UGN?Q?KQN24
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到给定值上。
其中：K为调差系数，Uref为电压参考值，Uref_tiaocha为附加调差给定值。
Uref?Uref?Uref_tiaocha(正调差)Uref?Uref?Uref_tiaocha(负调差)4. 控制规律的实现
按照给定的控制规律和运行参数进行控制量计算。GEX-2000 采用串联校正模型，本系统传递函数如 图5-2 所示。 5. 电力系统稳定器(PSS)
为了抑制系统的低频振荡，本调节器具有电力系统稳定器功能，电力系统稳定器采用改进型的 PSS-2A 模型，其输入信号为电功率P和角速度信号ω。模型框图 图 5-1 所示： TW2S 1?TW2S + ?W TW1S1?TW1S 1?T8S (1?T9S)M Ks3 ?P TW1SKs2 1?TW1S1?T7S限幅 1?T5SKS(1?T1S)1?T3S 1?T2S1?T4S 1?T6S 图 5-1 PSS 框图
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转子电压负反馈 超前滞后环节 可控硅环节 发电机 Ke 1?TeSKR 1 1 ? T 1 S 1 ? T 3 S _ KP??1 ?T1? T 4S1?TS 1?TS2 SR d0β 测量环节 1 1?Tcs 图 5-2 自动环节传递函数方框图 PSS具有下列辅助功能： a) 自动投切 b) 手动投切
c) 输出限幅，限幅值为发电机电压标么值的±5%~±10%，可现场整定。 d) 故障时自动退出运行。
e) 自动电压调节器有PSS输出信号的模拟量测量接口以及PSS相加点模拟
量信号输入口，方便测量整定PSS特性。
6. 给定子程序，设定发电机在不同的运行工况下的参考电压或参考转子电流
值并综合计及PSS附加给定，恒功率因数给定，和无功功率调节附加给定值。在自动运行方式下，按下置位按钮，在5秒内电压给定值增加到95％额定，并且置位功能闭锁，置位功能在水电厂尤其重要，起到一个快速建压并网的作用。 7. 保护程序
所有保护的投退均可在菜单上进行设定，保护只有在设定为投入状态时才
起作用。 ? PT断线
程序将测量到的仪表PT值和量测PT的值进行比较，如果其差值大于较大值的1/8，则发PT断线信号，如果是量测PT断线，除发信号外，运行方式由自动运行切换到手动运行方式。
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? 失脉冲检测
六组触发脉冲重新被CPU重新回读，并进行综合判断，确定失脉冲的相，并显示在液晶显示器上。失脉冲发生时，发报警信号。 ? 欠励限制和保护
欠励限制按两段整定，如图5-3 所示，Ⅰ为限制线，Ⅱ为保护线。需要说明的是，在调节器控制程序中，有一个恒无功PI闭环计算环节，简称无功环。在发电机无功功率未进入欠励限制线内，自动控制环起作用，此时无功环节跟踪，计算出的控制量不输出。当发电机无功功率进入低励限制区时，无功环计算出的控制量输出给可控硅，调节器进入恒无功功率运行，控制无功功率在限制值附近，不会再继续减少，同时发报警信号。如果系统运行情况发生变化，自动恒电压环计算出的控制量大于恒无功功率输出时，调节器自动切换到恒电压调节，从而退出低励环。如果调节器在某种工况下进入限制区，而没有被控制住，无功功率继续减少，当无功功率低于保护线时，调节器发报警信号并且切手动方式运行。
低励限制线和低励环参数可以在菜单上进行整定。保护线为对应的限制线上无功功率的1.25倍。
QQbPIIIQa1.25Qa图5-3 低励限制示意图
其中，Qa点为零有功时，允许进相的无功功率值。Qb点允许发电机进相运行的最大有功功率。 ? 过励限制
过励限制是为了防止发电机转子励磁绕组长期过负载而采取的限制励磁措施，从转子励磁绕组发热考虑，当强励时，其容许的强励时间t是随发电
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