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一、 装置的主要特点及适用范围

1.1 主要特点

1.1.1用新型IGBT器件取代传统相控晶闸管，不存在相控同步问题，触发回路大为简化，尤其适合于自并励、及带有中频副励磁机的励磁系统。

1.1.2具有很宽的励磁输出范围和2倍以上的顶值强励倍数，对提高发电机组的动态性能以及提高发电机非正常运行时的稳定性极为有利。

1.1.3调节器以全数字电路为基础，彻底消除了模拟电路的接触和漂移问题，取消电位计结构使调试整定更为方便。

1.1.4运行可靠性极高。本装置具有两套完全且功能等同的调节器及主回路通道，可人为指定其中一套为工作通道，备用通道自动跟踪工作通道，在工作通道发生电源故障、硬件故障和软件故障时自动切换到备用通道，切换过程平稳无抖动。

1.1.5具有双闭环励磁调节功能，内环为励磁电流环，在励磁电源波动或转子电阻随温度变化时维持励磁电流恒定，外环可由用户选择使用恒机端电压，恒无功或恒功率因数环。双闭环调节应用现代控制理论，在发电机遭受外部扰动时迅速调节励磁，以减小电网波动并防止发电机失步。

1.1.6失步保护功能。在发电机失步时可迅速检测并动作于发电机解裂，确保机组安全运行。

1.1.7全面的电量变送功能，本装置具有机端电压、电流、频率、功率因数、有功功率、无功功率等综合测量功能，并且可通过串行通信传送至上位机系统。

1.1.8 自动检测交流励磁机（旋转）熔断器故障。

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1.1.9结构化软件设计，能很方便实现功能增减和控制手段的升级。 1.1.10智能化的故障检测和定位，在装置发生内部故障或外配信号测量线（如PT、CT）故障时能自动诊断和定位，配合读写器的故障读出功能及不停机更换故障插件功能，使维护工作大大减轻。 1.1.11操作、调试和维护简单方便。采用WKLF系统所独有的读写器结构，在汉字化界面下实现参数的整定，运行状态、运行参数的读出，故障类型的读出等，操作、维护得心应手。

1.1.12上位通信功能。本装置设有常规远控、远测和RS－485串行通信口远控、远测两种功能，当采用串行通信口与上位机通信时，可将发电机的几乎所有电参数传送给上位机系统，实现无纸记录及无人值守。

1.1.13装置的工作电源采用交直流同时供电，两套电源相对，提高了供电电源的可靠性。

1.1.14装置的几乎所有元器件均采用进口知名品牌器件（包括继电器、操作开关、按钮等），并严格进行老化筛选，整机可靠性极高。

1.2 装置的适应范围及使用环境

1.2.1 适用范围

WKLF－51型微机励磁装置侧重于控制保护和测量功能，其输出功率受器件和工艺，主要适用于带有交流（直流）励磁机的励磁系统，适用图例见图一至图四。

（1）自励方式

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图一：自励励磁系统

（2） 他励方式

图二：有副励磁机的他励系统

图三：有永磁副励磁机的励磁系统（含无刷励磁）

（3） 直流励磁方式

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图四：直流励磁系统

1.2.2 使用环境

⑴、 使用地点海拔高度不大于2000米 ⑵、 环境温度为－5ºC～40ºC

⑶、 环境相对湿度不大于95％且无凝露

⑷、 使用环境的周围介质无爆炸危险，不含腐蚀体，所含导电

尘埃浓度不应使绝缘水平降低至允许值以下。

二、 装置主要功能及技术参数

2.1 主要功能

在WKLF－51装置中，由于采用了微机技术，其硬件系统只构成了实现各功能基础，具体功能实现则通过软件来完成，主要功能如下：

2.1.1 IGBT模块的PWM控制功能；

2.1.2 各电量参数的测取功能，包括励磁电流、定子电流、机端电压、功率因数、有功功率、无功功率等； 2.1.3 励磁电流的PI调节功能； 2.1.4 恒机端电压的PI、PID调节功能；

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2.1.5 恒功率因数的PI、PID调节功能； 2.1.6 恒无功功率的PI、PID调节功能； 2.1.7无功电流调差率及极性的选择功能； 2.1.8 欠励、过励及强励等的保护功能； 2.1.9 V/F功能；

2.1.10交流励磁机旋转熔断器故障的自动检测功能；2.1.11数字整定和比较功能；

2.1.12电源、硬件、软件故障自动诊断及处理功能；2.1.13失步保护功能； 2.1.14电参数处理变送功能；

2.1.15 外配线信号测取线故障判断和处理功能； 2.1.16常规保护功能；

2.1.17参数的在线修改及故障定位读出功能； 2.1.18 汉字化人机操作显示界面； 2.1.19在线（不停机）更换故障插件功能； 2.1.20 上位机串行通信功能； 2.2 主要技术参数 2.2.1模拟量输入参数

机端电压：三相Y/Y接线额定电压100V 机端电流：C相（A套） A相（B套） 5A 励磁电流：实际值 模数转换通道数：8路 2.2.2 开关量输入输出容量 40路带光电隔离I/O口

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2.2.3 励磁电源允许范围 电压：0～300V 频率：40～1000HZ

相数：单相、三相或直流均可（定货时注明） 2.2.4 额定励磁输出参数 电压：0～200V 电流：0～15A 2.2.5 工作电源参数 交直流并联供电

交流电源：220V±15％ 50HZ±10％ 直流电源：220V±20％ 2.2.6 指标参数

（1）PWM控制脉冲频率2.3KHZ，分辨率10－3 （2）A/D采集分辨率2－12 （3）调压范围30～115％ （4）顶值强励倍数：不小于2倍 （5）调压精度：不大于0.5％

（6）电量测量精度：电压电流不大于0.5％ 功率参数不大于1％ 频率测量不大于0.2％ （7）无功电流调差：整定范围 0～±10％ 整定精度 0.5％

（8）在满足自激条件的残压下可靠起励零起升压全范围稳定工作 （9）超调量不大于10％ 振荡次数不大于3次

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调节时间不大于5次 （10）调节速度50次/秒 （11）励磁系统电压响应时间 上升不大于0.08秒 下降不大于0.15秒

（12）工作方式：按主备机方式工作，备用通道自动跟踪主机通道，主通道故障自动切换至备用通道，切换过程无抖动。 （13）功率耗损：交、直流电源消耗均不大于250W

三、 装置的系统配置

3.1 电气配置

3.1.1 原理框图

下页所示原理框图是以它励方式为参考画出的，其它励磁方式与此相似 3.1.2 硬件配置

（1） A、B套GL-PWM型IGBT功率单元 （2） 主机系统

a、 A、B套 CPU51 主机插件 b、 A、B套I/O51 通道插件 c、 SW51 切换插件

d、 A、B套PR51 信号前置变换插件

e、 RW－2 汉字读写控制器 f、 交、直流输入两套开关电源 （3） 仪表显示操作系统

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（4） 继电器系统

3.2 结构配置

本装置采用钢质柜体结构，前后开门，前门为玻璃门，盘面布置自上而下依次为指示操作仪表板、主机箱、电源及信号变换箱，主回路安置于柜体后上侧，结构紧凑，布局合理。 柜体外形尺寸：800（宽）×800（深）×2260（高）

四、装置原理

4.1 控制原理

为了提高同步发电机及机组的动态稳定性，减少由于电网或原动机功率波动时导致发电机失步的机率，同时考虑到无刷发电机具有两级时间常数，惯性大、响应速度慢的特点，在WKLF－51型无刷发电机励磁调节器中，引入了双闭环励磁调节系统。内环为励磁电流环，其作用体现在三个方面：

（1）当供给励磁电源电压从－20％～＋15％波动时，励磁电流波动不超过±0.5％；

（2）当交流励磁机励磁绕组电阻随温度变化时，调节器调整

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.WKLF－51F型微机控制无刷发电机励磁调节器用户手册 号信步同继 电 器操作显示TU2TC送变1号通 5O 道 板/I统信系BLI1主 5U 机 板PC器制切 15 换 板WS控2-T写WRP读1T5U主 U 机 板PC1TC送变1统5号通 O 道 板/I系A信FTVVVVV555+112+A+-+BLIGBT驱动I源电磁源源A套功率单元励电电关关开开LIGBT驱动VLI0VJ0020C2ACDB套功率单元

图框理原置装磁励机微机电发刷无15-FLKW9 WKLF－51F型微机控制无刷发电机励磁调节器用户手册

励磁电流保持不变；当励磁绕组电阻波动±10％时，励磁电流波动 不超过±0.5％；

（3）在双闭环方式工作下，外环的输出值即是内环的给定值，当外环要求改变励磁电流时，内环调节器迅速反应使励磁电流实际值与目标值尽可能快地趋于一致。

外环有三种调节器方式供用户选择。根据机组的运行特点，用户可选择发电机按恒机端电压，恒无功或恒功率因数运行。 选择恒机端电压调节器时，被调量为机端电压。当有功负荷或无功负荷波动时，调节励磁电流以维持机端电压恒定。在实际应用中，该调节器可设定为与无功电流调差配合使用。当发电机通过机端变压器与电网连接时，可选择负调差以补偿机端变压器压降；当发电机直接与无穷大电网并联（发电机容量相对于电网容量很小）时，则必须选择正调差，否则电压调节器将无法稳定工作。恒机端电压调节方式是使用最为普遍的一种调节方式。

选择恒无功调节器方式时，被调量为发电机的无功功率。当有功负荷或电网电压波动时，调节励磁电流，以维持发电机输出无功功率保持不变。在该运行方式下，发电机具有较好的动稳定性。特别适合于有功负荷波动较大的场所（如高炉煤气TRT发电机）。 选择恒功率因数调节器方式时，被调量为发电机的运行功率因数。当有功负荷波动或电网电压波动时，调节励磁电流，以维持功率因数不变。当有功负荷很小时，发电机组对功率因数的增益很大而使系统稳定性变差，因此该运行方式的工作范围相对较窄，在本励磁系统中，当P<0.2时，功率因数闭环自动退出运行，以确保机组运行的稳定性。

励磁电流调节器（内环）一直处于投入状态，在某些特定故障

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下，允许使用读写控制器的功能六，将调节器退出，以方便故障分析。

外环的三种调节器模式可以通过读写控制器的功能六设定或切换，也可以设定为开环，此为内部设置。主机箱面板上设有开/闭环控制旋钮，为外环调节器的外部控制，当内部设置为开环时，无论外部控制旋钮置开环还是闭环位，均为开环运行，当内部设置为三种调节器中的任一种时，外部控制旋钮置“开环”则开环运行，置“闭环”则为选定的调节方式运行。当发电机并网运行时，允许人工改变调节方式，切换过程无抖动。在某些特定故障状态下，三种调节方式会自动切换以某些参数（详见后）。

在发电机并网前，固定使用电压调节方式，并受控于“开/闭环”控制旋钮。在零起升压时，若处于闭环运行状态，调节器自动升压至95％空载额定电压，操作人员稍做调整即可并网。

无论使用何种调节器方式，都依赖于PT、CT等测量环节，若出现PT断线（一相或二相（三相））调节器自动退出运行。另外，若定子电流小于0.5Ide，调节器也会自动退出运行。

励磁电流调节器采用数字比例积分（PI）方式，电压、无功及功率因数调节器采用比例积分微分（PID）方式，为使系统在保持良好稳定性的同时，具有较好的动态性能，PID参数除理论计算外可通过读写控制器进行在线调整。

为实现双闭环励磁调节，需要主回路，PWM脉冲调制回路，单片机及其外围电路，信号测取电路等硬件的支撑，同时还需要合理地配置保护类软件，测量运算类软件及控制类软件等软件程序。为使主机具有更高的可靠性，在WKLF系列励磁系统中，控制部分设置了两套功能完全相同的通道，分主/备机运行；每个通道除配有

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完成双闭环励磁控制的所有软、硬件外，还设有故障巡检、定位报警和自动切换功能；使整机具有极高的运行可靠性。

4.2硬件原理

WKLF－51型励磁装置的硬件由以下几部分构成 （1） 主回路

WKLF－51型励磁装置的主回路为双回路IGBT斩波调节模式，两套功率单元结构完全相同。三相（或单相）交流电通过MLZ整流模块整流后，由电容CB滤波成平稳直流；IGBT2:A工作于斩波方式，调制频率约2.3KHZ。通过调节占空比（IGBT的导通与截止时间比）即可控制励磁电流的大小。IGBT2:B工作于二极管续流状态，在IGBT2:A截止时，为励磁电流提供通路。IGBT1为灭磁用IGBT，其中的两只器件为相反工作状态，即投励时IGBT1:A导通，IGBT:B截止，励磁电流在IGBT2的控制下与发电机励磁绕组构成通路; 灭磁和投励前IGBT1:A转为截止状态，IGBT1:B导通，励磁电流只能通过灭磁电阻RF形成回路而使电能消耗在RF上，达到无触点快速灭磁目的。

DRV51为各IGBT器件提供功率驱动和缓冲。

由于励磁电源的直接整流方式，WKLF－51对励磁电源的适应性非常好，励磁电源可以是永磁副励磁机发出的中频交流电，也可以是取自厂用电或机端的工频交流电。三相、单相均可；也可以是直流电。采用IGBT斩波控制方式，使得装置对励磁电源无相序或频率要求，也没有类似相控器件（如可控硅）同步问题。

（2） 信号检测

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在电源及信号变换箱中，安装有用于信号变换的前置变换插件，用以给主机提供必要的控制及反馈信号，其种类有：

1、PT信号变换。取自机端励磁PT二次电压小母线，无中性点三相输入。通过变换器产生：A、用于功率因数测量的PT信号，对于A套为AB线电压信号，对于B套为BC线电压信号。B、机端电压变送，当PT二次电压等于105V时，输出－6.875V的直流信号供主机作机端电压AD采集用。

2、CT信号变换。取自机端励磁CT；对于A套，取自CT二次的C相电流，对于B套取自CT二次的A相电流，通过变换器产生：A、用于功率因数测量的CT信号，对于A套为C相电流信号，对于B套为A相电流信号。B、机端电流变送，在CT相电流等于2.5A时，输出－4.86V的直流信号供主机作机端电流AD采集。 3、励磁电流变换。在A、B套功率单元的2＃母线上均设有励磁电流测量用霍尔电流变换器。它们与前置变换插件上的相关电路配合，完成励磁电流变换。 当励磁电流等于额定值时，输出－5V直流信号供主机作励磁电流AD采集。

4、PT断线检测。取自三相PT信号，当出现单相、二相断线或三相电压均不大于10V，判断为PT断线。

5、旋转熔断器熔断检测。当发电机旋转整流器的快速熔断器单相熔断时，输出信号。二相熔断则由软件检测。

（3） 操作回路

WKLF－51型励磁装置的操作回路包括：

1、控制开关KK。为三位置开关，分调试位、工作位和零位。在调试位和工作位分别有一付接点引入通道板，以给主机提供控制

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开关的状态信息。

2、手动投励和手动灭磁按钮。用于装置在调试位作静态调试时进行手动试验。手动投励按钮还用于在发电机冲转至95％转速时手动投入励磁进行零起升压。

3、手动增减磁按钮。用于手动调节励磁。在调试位和工作位的开环状态时，可用来改变励磁电流的设定值从而控制励磁电流大小。在闭环运行时，可通过它们来调整调节器的设定值，如装置在电压调节器运行方式时按增、减磁按钮可改变机端电压的给定值。 4、开/闭环转换开关。用于手动确定调节器是否投入。当内部设置（见第七章）为开环时，该旋钮不起作用。内部设置为三种调节器中的任意一种时，由该旋钮控制调节器是否投入。

5、手动切换按钮。用于对A、B通道进行手动切换，在两通道均完全正常时，通过它们任意指定一个通道为主机，另一个通道即变为备机，切换过程无抖。若两通道中的一个发生故障，则手动切换不起作用，A、B通道的主、备机状态由自动切换信号控制。 6、A、B通道更换旋钮。用于更换A（B）通道的故障插件（CPU51和IO51板）。在A（B）套发生故障时，将A（B）套更换旋钮置更换位，拨出故障插件，换上备件后再将更换旋钮置复归位，则该通道上电自动转入备机运行。若A（B）套为正常主机运行，B（A）套为正常备机运行，将A（B）的更换旋钮置更换位时，A（B）套处于失电状态，原主机位置自动切换至B（A）套，切换过程无抖动。

7、同期开关状态。它引自定子高压开关的辅助接点。 8、转速令接点输入。在控制开关置工作位时，该接点吸合会使励磁装置自动投励。

在以上操作中，除6外，其余各项都通过I/O板上接点量输入

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口送入主机，由CPU不断对各状态进行巡检。

（4） 通道板（I/O51）

作为主机板与外界信息交换的通道，I/O板主要完成电平转换，隔离等输入、输出功能。常规配置通道板为A、B套各一块，具体有以下几部份功用。 1、模拟量输入

包括励磁电流、机端电压、定子电流、备用等4路供A/D采集的模拟量电平转换通道和PT、 CT等信号的2路TTL电平变换通道。

2、接点量输入

包括上节所有接点量，都通过光耦隔离后输入主机板，共有13个通道。

3、接点量输出

共有3个继电器接点输出通道，分别为跳闸、报警和合闸允许。 合闸允许继电器吸合条件为控制开关工作位、装置正常投励且无致命故障、发电机机端电压不小于90%额定电压。 4、指示信号输出

共有6个非隔离输出通道，输出直接驱动发光二极管以提供励磁工作时的信号指示。 5、PWM脉冲输出

为一路高速光隔输出通道，用于控制IGBT斩波器。通过改变信号的占空比以改变励磁输出大小。 6、灭磁控制输出

两路互为反向的光隔通道，用以控制灭磁IGBT，进行投励，灭

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磁控制。

7、内部电平量输入，包括A、B套确认，主备机确认，I/O板脉冲检测等，这些都属于非隔离量输入。

8、在I/O板上设有PWM脉冲故障检测电路。 Sm Tm

励磁输出减小

Tm为调制周期，fm＝1/Tm 为调制频率等于2.3KHZ。

Sm/Tm为占空比，在51装置中，额定状态占空比等于40％，占空比的上、下限为2％～98％，故理论电压强励倍数接近2.5倍。

（5）主机板（CPU51板）

主机板是励磁装置的控制核心，它接收从I/O板传送过来的信息，进行相应的逻辑处理及数值运算，产生结果从I/O板输出。另外，CPU板还通过切换板不断与另一通道的CPU板进行通讯，同时在读写控制器请求时与读写器通讯。

按硬件结构分CPU板有以下几个方面的内容：

1、单片机及其常规外围系统；包括CPU程序存储器、数据存储器、基准时钟电路、地址译码电路等。

2、A/D采集电路；有励磁电流、机端电压、定子电流及备用4

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路A/D采集。

3、功率因数检测电路，用以对I/O板送来的AB（BC）电压和C（A）相电流信号进行变换，从中检出两信号的相位差角，供CPU测量功率因数值。

4、CPU工作时的软、硬件监测（看门狗）电路。

主机板的硬件资源，只是提供了一个实现励磁装置各项功能的基础，它还需要有丰富的软件与其相结合。在下一章软件原理中，将结合介绍CPU板的主要功能。

（6）切换板（SW51板）

切换板上设有主/备机切换电路及信息交换两部分电路。 1、主/备机切换电路。

通过它确定A、B两通道谁是主机、谁是备机。它受自动切换信号和手动切换信号控制。自动切换的优先级高于手动切换信号，只有在A、B两通道均正常工作时，才能通过手动切换按钮任意指定主备机。

2、信息交换电路。

包括：① A、B通道之间的信息交换，在切换板上设有A、B通道信息交换的双向并行通讯口；②主备机之间的信息交换；③与读写控制器进行数据通讯；④给定值和测量值显示接口，A、B通道中的主机通过切换板设置的串行通讯口，将调节器的给定值和实测值送至显示板进行显示。

由于A、B通道都有可能成为主机，因此都需要对切换板上的信息交换电路进行控制，在切换板上，还设有总线切换电路。它受主/备机的切换信号控制。此外，在切换板上还有跳闸信号产生电路，

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当A、B两通道同时发生故障时，输出跳闸信号，通过I/O板使跳闸继电器动作。

（7）保护回路。

由于WKLF－51型静态励磁装置采用了微处理器芯片，它除了完成双闭环励磁调节功能外，还具有很强的保护功能，在下一章软件原理中将作详细介绍，因此继电保护回路实际上只承担动作出口、跳闸、报警及其复归等功能。另外，还有一小部分常规保护没有引入主机箱控制器中，它们通过出口跳闸继电器直接输出，如：

ａ、A、B套空气开关同时分断； ｂ、A、B套快速熔断同时熔断；

ｃ、A（B）套空气开关分断且B（A）套快速熔断熔断； 还有一些只动作于报警的监测环节没有送入主控制器中，而是直接引至报警继电器，如：

ａ、主机箱A、B套＋24V电源监测； ｂ、交流电源监测； ｃ、直流电源监测。

所有动作于跳闸出口的保护都会动作报警，在报警回路中设有音响报警和灯光报警，并设有音响报警复归按钮，而灯光报警信号只有在故障消失后才撤除。

（8）电源系统

包括一个交流220V输入和一个直流220V输入的两个开关电源，两套电源具有相同的四路直流 （＋5V，±15V，＋24V）输出，且＋5V、±15V，＋24V均相互隔离。电源采用特殊设计，使得±

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15V、＋24V两套并联运行，且每套的设计容量都足以提供励磁装置的全部份额，因此当一套电源发生故障时，负载电流全部转移到另一套上。＋5V两套电源相对，分别给主机箱中A、B两套控制插件供电，这样的电源配置使得整机运行可靠性大大提高。

（10）数码显示器

在主机箱面板上设有上、下排数码显示器，均可显示四位数字。在控制开关置零位时，上排指示为全暗，下排指示为 00 。控制开关置调试位时，投励前，上排指示全暗，下排指示为 1 0 。投励后，上排指示为励磁 电流的给定标么值，如指示 1.000 表示额定，下排指示为PWM占空比对励磁电流额定时的标么值，在装置处于额定状态（额定励磁电源电压、励磁绕组额定温升）时，上、下排指示值相等。控制开关处于工作位时，投励前上排指示全暗，下排指示 2 0 ，投励后，下排显示调节器的测量值，上排在闭环投入后，显示给定值，闭环退出时则全暗。

在发电机并网正常运行时，上、下排的显示内容依选用的调节方式而自动切换。如：选择电压调节器时，上排显示机端电压的给定值，下排则显示机端电压的测量值。在稳定运行中，上、下排显示值总趋于一致。若此时切换成无功调节器（切换方法见《读写器使用手册》），则上、下排指示也相应切换成无功给定值和测量值。对于无功显示，“－”表示滞相无功，对于功率因数指示“－”表示滞后。

在51型励磁系统中，没有明显的指示调节器方式的显示器，用户可依据数码显示器上、下排指示信息做出判别。另外也可通过读写控制器的功能三“运行状态读出”加以判别。

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4.3 软件原理

在WKLF－51型发电机励磁系统中，还配置了功能齐全、内容十分丰富的软件程序，它与前一节所讲的硬件资源相结合，使装置具有极高的技术性能。从实现功能来看，主、备机的软件系统有所区别，在主机的软件构成中，可分为控制类软件，测量运算类软件及保护类软件，而备机的软件构成中没有测量运算类软件，可参见主、备机执行程序示意图。不论是主机、还是备机，程序在初始化后都是循环执行的，备机的循环周期被强制为与主机严格同步 （1） 控制类软件 1、控制操作响应

控制操作包括I/O板所有外部接点量输入和内部电平量输入，CPU在每个程序周期都要对这些端口扫描一遍，若发现有操作，启动相应的控制程序。

初始化

控制类软件 初始化

测量运算类软件 控制类软件

主执行程序示意图 备机主执行程序示意图

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保护类软件 保护类软件 .WKLF－51F型微机控制无刷发电机励磁调节器用户手册

2、信号指示输出

主机在一定条件下，将信号输出端口的相应位置位，给操作人员提供操作信息，控制出口继电器动作或点亮报警指示灯提供故障警示。包括：a操作信息：投励灯、闭环灯、运行灯；b控制出口：合闸允许继电器、报警继电器（各种故障类型都会吸合）、跳闸继电器（只在几种特定故障类型下吸合，见后）；c 报警指示灯：主机故障灯（CPU故障或软件执行故障）、失步灯（电机失步）、旋转快熔断指示灯。当A（B）通道为主机运行时，运行灯以1秒频率闪烁，备机时则以约40ms频率闪烁。 3、投励方式

手按投励按钮可使励磁装置投励。在控制开关置工作位时，转速令接点吸合也会触发投励。 4、励磁控制

在主机板中设有用于PWM脉冲产生的周期控制定时器和脉冲宽度定时器。前者定时常数固定，PWM脉冲频率固定为2.3KHZ，后者的定时常数正比于PWM脉冲的占空比，改变它即可控制励磁输出的大小。 5、灭磁

纯电阻无触点灭磁方式。在需要灭磁时，主机先关断斩波IGBT（IGBT2:A），使励磁输出处于续流状态，稍后（不超过20ms）关断灭磁IGBT（IGBT1:A），强迫电流流经灭磁电阻RM以消耗励磁绕组储能，达到快速灭磁效果。 6、合闸允许输出

该输出接点应串接于同期开关合闸回路，以避免误操作。合闸允许接点的吸合条件有：a 控制开关置工作位，b励磁装置无致命

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故障，c励磁投入，发电机建压至机端电压不低于90%额定。

7、双机通讯与现场保存

在励磁装置正常运行时，主备机均正常工作，主机不断将工作现场信息写入切换板上的存储器中，以便备机转主机时获得这些信息。

8、励磁参数的输入与读写控制器通讯

在励磁装置中，有一些十分重要的参数需要设置（一般在出厂前已设定好，用户不得随意改变），如发电机额定参数以及PID调节器的运算参数等，另外励磁装置由于具有很强的故障自诊断功能，可能提示的故障种类很多，不可能由其面板上的指示灯详细列出，需要通过读写器列出详细的故障代码和故障信息，帮助用户进行故障定位。

与读写器的通讯只限于主机，主机箱上电后，在读写器请求时按照主机与读写器之间事先约定的数据格式和内容与读写器进行通讯。通过切换板上的并行口进行。

（2） 测量运算类软件 1、A/D采集及数据处理

在本装置中，设有双通道各四路A/D采集，包括：a 励磁电流采集。设有修正系数AIF（对A套）、BIF（对B套）；b 机端电压采集。设有修正系数AUD（对A套）、BUD（对B套）；c 机端电流采集。设有修正系数AID（对A套）、BID（对B套）；d 备用采集通道。设有修正系数ABY（对A套）和BBY（对B套），在51装置中用于检测前置板和通道板连接是否故障。各校正系数在理论上取1，放大电路中的参数误差可通过调试修正，前置变换板有A、

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B套之分，两套中器件参数有可能存在细微差异，故A、B套对其对应通道的校正系数（如AIF和BIF）有可能不同。在更换新的前置变换插件后，必须对各校正系数进行修正。

在51装置中还设置了一项采集校零功能，用以校正各通道放大电路的零点偏差，其校正方法以及上述校正系数的调整方法可参见第七章。

2、功率因数测量

功率因数测量通过对测量定子线电压与相应定子相电流的相位差角实现，对于A套，测量定子AB线电压和C相电流夹角，对于B套测量定子BC线电压和A相电流夹角。通过测量电路及软件配合，主机测得上述夹角后换算成功率因数角Φ，再通过查表（Φ－COS变换表）得出COSΦ。同时通过查表（Φ－SinΦ变换表）得出SinΦ供无功测量使用。 3、功率参数测量

在主机测出Vd、Id、及COSΦ和SinΦ后，通过计算求出P和Q。

P＝1.732×Ud×Id×COSΦ Q＝1.732×Ud×Id×SinΦ

S2＝P2＋Q2 4、频率测量

在主机中设有专用定时器供频率测量，主机通过软件配合，测得PT信号的周期T，频率f＝1/T。 5、累计运行时间测量

在励磁装置投励后开始累计，灭磁后暂停计时并保存累加结果（掉电不丢失），作为下一次计时的初值。计时精度为±0.01小时，

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即±36秒。 6、调节器

在WKLF－51励磁系统中，设有四种调节器，包括励磁电流PI调节器，机端电压PID调节器，无功功率PID调节器和功率因数PID调节器，它们的运算机理为位置型PID算法。

P（K）＝PP（K）＋PI（K）＋PD（K）

＝KP×E（K）＋KI×E1（K）＋PI（K－1）＋KD×E2（K） 其中：E（K） ＝G（K）－F（K） E1（K）＝E（K）－E（K－1） E2（K）＝E1（K）－E1（K－1）

KP：比例系数

KI：积分系数 KD：微分系数 G（K）：给定值

F（K）：反馈值（实际运行值） E（K）：误差

在运算中采用三字节浮点数运算（相当于5位十进制数运算精度），并设有输出结果的上、下限限位。

各调节器的比例系数KP、积分系数KI和微分系数KD可由理论计算得出初值，并最终通过系统的实际稳定性校验后，由读写器在线分别整定。

7、无功电流调差

励磁系统维持发电机机端电压的能力通常用调差系数δ来描述：

δ＝

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Uf0－Ude ×100％

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Ude

式中： Ude --- 发电机额定机端电压 Uf0 --- 发电机空载电压

在调差功能退出运行时，励磁系统固有的调差系数称为自然调差系数，用δ0 表示。在本系统中，δ0 不大于0.5％。

δ>0时，为正调差，发电机具有下倾外特性，可用于多台发电机并联运行或与无穷大电网并联时的无功均衡；

δ<0 时, 为负调差，发电机具有上翘外特性，可用以补偿机端变压器及线路压降。

本装置可通过读写器功能一设置调差系数的大小和极性。设定范围为：－10％<δ<＋10％。当设定δ=0时，无功电流调差退出运行。

（3） 保护类软件 1、硬件监测

在CPU正常工作时，周期性地对其外围一些重要硬件设备进行巡检，以确保它们工作的正确性，这些硬件包括：

a、主机板扩展存贮器 b、切换板扩展存贮器 c、配置参数存贮器 d、A/D采集 e、双机通讯口 f、前置板连接状况 g、通道板连接状况

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主机发生a、d、f、g故障后，备机正常则切换，若备机不正常则跳闸停机，备机发生上述故障则只动作于报警。主机发生b、c、e故障后报警并禁止切换。运行人员可选择适当时机停机处理。 CPU自身的软、硬件工作的正确性，由监测它的看门狗来保证。看门狗动作将强行使主机复位并切换至另一套。 2、PWM脉冲监测

在通道板上，设有PWM脉冲监测电路。在脉冲故障时给CPU发出信号。当主机发生脉冲故障时，若备机正常则切换，备机不正常则跳闸。备机故障只动作于报警。 3、励磁电流变换故障与主回路故障保护

当主机通道出现励磁电流的输出与期望值不一致时，主机认为该套励磁电流变换回路发生故障，该故障的原因可能为励磁电流测量变换电路故障（如霍尔电流变换器损坏或前置变换插件故障）、前置变换插件配置错误、励磁绕组直流电阻值或励磁电源电压与设计不一致等；主机通道的空气开关跳闸或快速熔断器熔断时提示主回路故障，该故障的原因可能为主回路存在短路；两类故障发生在备用通道正常时切换至备用通道，若备用通道故障则动作于跳闸停机。

备机通道在正常运行时应无励磁电流输出，但某些故障情况，如斩波IGBT或灭磁IGBT被击穿时备机通道也可能有电流输出，此时装置同时提示励磁电流变换故障和主回路故障，发生该故障时可能会导致励磁输出波动或失调，应立即切断故障套空气开关。备用通道的空气开关跳闸或快速熔断器熔断时同样提示主回路故障，并通知主机通道禁止切换。

4、斩波IGBT故障

在A、B套功率单元中的IGBT驱动电路中均设有对斩波器工作

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状态的监视电路，若斩波IGBT故障，在备用通道正常时切换至备用通道，若备用通道故障则动作于跳闸停机。 5、强励

在WKLF－51型励磁装置中设有励磁电流的反时限强励。动作时间由下式确定。

T＝

式中: A －机组允许的热容量值 Ifn －额定励磁电流

α －考虑散热时的修正系数 若电机允许：If/Ifn ＝1.80时，t＝20秒 If/Ifn ＝1.05时，t＝120秒 则:

T＝

51.30/{(If/Ifn)2-0.675} A (If/Ifn)2-(1+α)

如无特殊说明，本装置的强励均按上式配置，强励动作于强行设置励磁电流为额定值。 6、电压频率（V/F）

在发电机并网前，为确保机端设备的安全性，在WKLF－51励磁系统中设有V/F环节。当f<45HZ时，动作于灭磁，45HZUG＝

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f fe

Ude

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7、过励

以电机视在功率（或定子电流）不超过额定为原则。由下式形成。

QL2＝SN2－P2

当Q>QL且持续二分钟时，调节器自动转入恒无功运行，并设定无功给定值QG＝QL。直至故障恢复后返回原方式运行。 8、欠励

运行无功功率小于进相0.3pu.,且持续0.2秒时，欠励动作，调节器自动转入恒无功运行，且设定无功给定值，QC＝－0.3。 直至故障恢复后，返回原方式运行。 9、PT检测故障与PT回路断线保护

在发电机投励建压以后，当PT电压小母线发生单相两相断线或三相电压值均不大于10V时装置会提示PT回路故障。发生单套PT检测故障时，认为该套PT信号变换回路发生故障，动作于报警并切换，若两套同时出现PT检测故障，则认为PT回路断线，报警并自动转入开环运行。此时，所有机端测量值都无效。 10、CT回路故障保护

a、当定子电流测量小于0.05pu.，外环调节器自动退出运行。 b、当出现一套定子电流测量值小于0.05pu.，而另一套定子测量值大于0.2pu.时，认为测量值小的一套CT回路故障；若该套为主机时，则自动切换至另一套，并报警。 11、失步保护

当发电机由于电网或其它故障滑出同步运行时，定子电流并不一定持续增大，常规保护中的过电流保护不一定能动作。本装置中失步保护软件模块通过检测定子电流的幅值包络线能准确判断电机

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是否失步。从而确保发电机安全运行。该项保护可以通过读写器设定其动作方式，有退出、报警和跳闸三种。 12、旋转熔断器故障保护

在无刷发电机内部的电机轴上安装有旋转整流装置，且通常配备有防止事故扩大的旋转快速熔断器。由于不便于观察，对旋转快熔运行状态监测显得意义重大。本装置通过对励磁电流的谐波分析，以及对发电机运行工况的分析，能准确判断出旋转快熔是否熔断。该项保护可通过读写器设定为退出、报警和跳闸并报警三种工作方式。

综上所述，在WKLF－51励磁装置的保护配置中，时刻遵循着一个原则，那就是只要故障的发生不会导致事故扩大则尽可能维持发电机运行。这对确保发电机的持续稳定运行十分有益。

五、励磁装置的安装与调试

5.1 励磁装置的安装

5.1.1安装前检查

①、检查经长途运输后的包装箱有无严重的外部损伤； ②、开箱后核对装箱物体的品种和数量是否与装箱清单相符合； ③、检查设备的外观应无严重伤痕，内部应无电气和机械损伤； ④、检查焊点及接线有无脱焊或松动，对各接线端子、螺栓等紧固一遍。

5.1.2装置的安装与配线（非标产品以图册为准） ⑴装置与外部联系图： 微

《 VV2

》

至励磁机励磁绕组

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机 《 VV4

》

K0

引自励磁电源

《 KVV×1.5(1) 励 《 KVV×2.5(2) 磁 《 装 《 KVV×1.5(1) 置 《

⑵机柜的安装及配线；

KVV×1.5(2) KVV×1.5

》 1

K0

引自机端电压互感器PT

》 2

K0

引自机端电流互感器CT

》 3

K0

发电机断路器控制回路

》 4

K0

至中控室

》 5

引自厂用电220V交流电源

机柜离墙安装，现场电缆按表配线。 ① 主回路配线

回路接线号 L1、L2 A、B、C 去向 励磁绕组 励磁电源 导线截面 按励磁机额定励磁电流选择 按励磁电源载流量选择

②信号及控制回路配线

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装置端子号 600－19 600－20 600－21 600－1 600－2 600－3 600－4 600－5 600－6 600－7 600－16 600－22 600－27 600－28 600－29 600－30 600－31 600－34 600－35 600－37 600－39 600－36 600－40 600－41 600－42 600－43 600－44 600－45 回路号 YMA YMB YMC A401 N401 N401 C401 ＋KM －KM AC 0 JDL JDL JYX JYX JTZ JTZ JBJ JBJ JZS JZS COM AZC1 AJZ1 UF UF IF IF 去向及用途 机端电压互感器 供励磁调节控制 电缆 编号：K01 截面：不应小于1.5mm2 机端电流互感器,供 显示及励磁调节控制 编号:K02 截面:不应小于2.5mm2 直流220V控制电流 为装置供电电源 引自厂用电AC220V 断路器辅助空接点 断路器合闸回路闭锁同期合闸 跳闸输出，励磁故障时动作发电机断路器解裂 至中控室励磁故障信号 引自转速令接点 引自中控室励磁增减磁按钮 编号:K03 截面:不应小于1.5mm2 编号：K05 截面：不应小于1.5mm2 编号:K03 截面:不应小于1.5mm2 编号：K04 截面：不应小于1.5mm2 至远方励磁电流测量 至远方励磁电压测量

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600－46 600－47 600－48 DATA+ DATA- 屏蔽地 RS485串行通讯接口 2芯通讯专用屏蔽电缆

5.2装置的静态调试

在装置安装完毕且核对所有对外接线无误后解开转子接线,进行回路电阻和绝缘测试(用万用表和500V摇表),以确认在设备投电前没有短路或绝缘损坏。

5.2.1电阻测量

回路 类型 回路号 测试端子 出厂阻值/现场阻值 / / / / / / / / / / / 备 注 ＋KM，－KM 600-5，600-6 直 流 回 路 ＋24V，300-7，300-8 300-12300-13 300-9，300-10 300-10300-11 300-57300-58 600-7，600-16 600-19600-20 PT回路 600-19600-21 600-20600-21 CT回路 32

600-1，600-2 ，，，，，，GNDX B＋5，GND ＋－15V15V，，空气开关“断”位， 电源箱交、直流电源开关“通位”， 控制开关“零”位，主机箱更换旋钮“更 换” 位、开/闭环旋钮“开环位”。 GNDA GNDA A＋5，GND AC，0 交 流 回 路 应导通 .WKLF－51F型微机控制无刷发电机励磁调节器用户手册

600-3，600-4 主回路 1，2母线 1，2母线 / / 应导通

5.2.2绝缘测试

接好外部线，合空气开关，解开零线接地端。在确保外部电源完全切断时，短接并摇测如下回路绝缘。

回路 类型 回路号 ＋KM，－KM 直 流 回 ＋15V，GNDA －15V，GNDA A＋5，GND AC，0 交 流 回 路 YMB，YMC A401，A411 C401，C411 主回路 1，2母线 / / / / YMA，YMB YMA，YMC / / / / / / / ＋24V，GNDX B＋5，GND 对地绝缘（MΩ） 出厂值/现场值 / / / 回路间最小绝缘 出厂值/现场值 备 注 所测绝缘电阻值应大于2 MΩ，个别潮湿地区不小于0.5 MΩ。在绝缘摇测完后，将零线接地恢复，拆除所有外接线，将所有开关

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置“断”位，准备投电。

5.2.3装置投电

装置初次投电时，请遵循以下顺序，确保操作正确。 ⑴、送交流控制电源及直流 电源，测量端子600－7（AC）、600－16（0）交流电压是否正常，测量端子600－5（＋KM）、600－6（－KM）直流电压是否正常，如不正常，检查保险端子及连线； ⑵、将主机箱插件板全部拔出，投电源箱直流电源开关，断交流电源开关，观察电源箱面板指示灯指示是否正常，测量端子＋24V（300－7、300－8）、＋15V（300－9、300－10）、－15V（300－11、300－10）、B＋5V（300－12、300－13）、电压是否正常并做好记录。投电源箱交流电源开关，断直流电源开关，观察电源箱面板指示灯指示是否正常，测量端子＋24V（300－7、300－8）、＋15V（300－9、300－10）、－15V（300－11、300－10）、A＋5V（300－57、300－58）电压是否正常并做好记录。 ⑶、切交、直流电源开关，将主机箱插件全部推入到位， ⑷、顺序投交流、直流电源开关，主机箱面板指示灯及数码管（LED）点亮1秒钟，系统进入工作状态，并以运行灯闪烁快慢来区别主、备机。运行灯闪烁慢（频率为1HZ）为主机，闪烁快（25HZ）为备机。数码LED下排显示“00”表明显示操作板上的控制开关KK在“零”位。

⑸、若机组为永磁机他励或自并励方式，需根据励磁容量选择一台辅助调试用三相调压器，其二次侧接装置的励磁电源输入端，一次侧接380V厂用电源，将调压器二次输出电压调至永磁机额定输出电压或自并励励磁变压器二次额定电压。

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5.2.4静态“调试”位试验

顺序合A、B套空气开关，将控制开关置调试位，做下列试验 ⑴、手动投励试验。将示波器接至1＃、2＃母线，按“手投”钮，装置输出1秒强励，可从示波器上观察到。同时投励灯亮，示波器观察励磁电压波形为占空比可调的方波；

⑵、增减磁调节试验。按主机箱面板“增磁”“减磁”钮，励磁可在其额定值的10％～130％范围内调节；

⑶、双机切换试验。手动按主机箱面板“切换”钮，即可将A套切至B套或由B套切至A套，切换过程励磁平稳无抖动。自动切换为在软、硬件或电源故障情况下切换，可通过切断交流或直流电源开关做此试验。

⑷、励磁故障及报警试验。

ａ、按下快熔报警器上的微动开关，报警铃响、快熔断指示灯点亮且励磁故障指示灯亮；若备用通道正常切换至备用通道，若备用通道故障则动作于跳闸停机。

ｂ、切空气开关，报警铃响、空开跳指示灯点亮且励磁故障指示灯亮；若备用通道正常切换至备用通道，若备用通道故障则动作于跳闸停机。

⑸、灭磁试验。按显示操作板“手灭”钮进行灭磁，此时励磁电压表回零，电流表指示逐渐减小至零。控制开关KK由“调试”转“零”位，亦进行灭磁。 5.2.5静态“工作”位试验 ⑴、投励试验

“KK”控制开关打“工作”位，开/闭环旋钮置“开环”位，手

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动投励，励磁电流、电压表均有指示；励磁故障灯点亮并提示PT断线。

⑵、联动试验

短接励磁装置合闸允许接点，断开装置输出跳闸接点，电机断路器置试验位，进行跳、合闸操作（包括励磁事故跳闸），以检查装置外配线的正确性。

以上试验完毕后，装置进入等待电机开机状态。

注：在做联动试验时，请将装置上的“开环/闭环”旋钮置于“开环”位，试验中装置会报警并提示PT回路故障，此属于正常。

六、励磁装置的运行操作与维护

6.1开机操作

新安装的励磁装置按照5.2节所述对整机进行全面调试，合格后方可进行开机操作，正常停机后开机按下述步骤进行：

⑴、送交、直流电源； ⑵、合A、B套空气开关； ⑶、投交、直流电源开关；

⑷、控制开关“KK”置“工作”位； ⑸、开/闭环旋钮置“闭环”位； ⑹、冲转电机至95％转速；

⑺、按“手投”钮，励磁系统自动建压至95%额定； ⑻、根据需要使用增、减磁按钮调整机端电压，准同期并网，加有功负荷；

⑼、用增、减磁按钮改变调节器给定值（可省）。

由于装置在调试位没有自动励磁，发电机冲转后，若装置

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置于调试位投励，将自动灭磁以确保机端设备安全。

不论励磁调节器设置何种模式，发电机建压至并网前，固定使用机端电压调节方式，并投入电压/频率功能。并网后则按设定调节方式运行。

6.2装置运行过程中的正常操作

发电机并网运行后，可根据需要对装置主机箱面板按钮或开关进行正常的操作。

⑴、开/闭环转换操作

在确定功率因数测量正常后，用户可操作“开/闭环”转换开关，将系统设置成开环或闭环运行。

⑵、增减磁操作

开环运行时，可操作“增磁”或“减磁”钮，增大或减小装置的励磁电流输出；闭环运行时，操作“增磁”或“减磁”钮，则增大或减小调节器给定值。

⑶、调节方式切换

在励磁系统开环或闭环运行方式下均可使用读写控制器进行调节方式切换，切换过程无抖动。操作方法见《RW－2型读写控制器使用手册》。

⑷、更换插件操作

当主机箱控制插件出现故障时，操作故障插件所在套的“更换”/“复归”转换开关至“更换”位，拔出故障插件（A、B套插件包括主机板和通道板。切换板为公用插件，不能在线拔出），推入备用插件，将转换开关打至“复归”位。严禁将A、B两套更换旋钮都置于更换位。

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当电源及信号变换箱中交流电源或直流电源故障时，允许在断开电源插件面板上的电源开关后，不停机将故障插件拔出并更换； 在装置处于投励状态下（包括发电机正常运行中）严禁将前置变换插件拔出。前置变换插件故障必须停机更换。

IGBT功率单元故障也应在停机后励磁装置退出运行状态下更换。

⑷、双机切换操作

在A、B通道均正常工作时，用户可操作“切换”钮进行切换操作，主机发生故障时自动切换至备机。

6.3停机操作

手动减负荷，解裂发电机断路器，装置联动灭磁，回到开机前的初始状态，如果长时间装置不运行，应依次切交、直流电源开关和A、B套空气开关，将“KK”开关打至“零”位。

6.4定期维护

装置可结合机组的大、中修进行定期维护。定期维护包括以下内容：

⑴、清除尘土，保持装置的清洁；

⑵、焊点及各接线端子的检查，对有腐蚀和锈蚀部分进行处理； ⑶、紧固一遍接线螺丝和螺栓； ⑷、控制转换开关、按钮接触的可靠性； ⑸、空气开关主触头辅助接点接触的良好性； ⑹、与励磁装置相关设备联锁动作的可靠性。

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6.5装置故障的分析及处理

装置在运行过程中，如出现故障或异常，有报警和灯光指示，用户可根据主机箱面板指示灯指示情况和读写器操作判明详细故障类型及定位故障发生地点，极大方便用户正常运行维护。

励磁装置故障时，读写器会自动弹出故障总数和详细故障类型，操作人员可依提示并配合面板指示信息做出相应处理。有关读写控制器的详细功能及操作方法请参见下一章节。

七、读写控制器

7.1概述

RW－2型读写控制器是WKLF系列微机励磁装置的一个重要辅件。操作人员使用读写器可与主机进行信息交换。不论主机在工作位、调试位或零位，都可与主机进行通信。

读写器本身是一个小的微机系统，其处理器为8031，用以

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完成键盘和显示器扫描数据输入、处理和主机通信及上位机通信等功能。它是主机与操作人员之间的一个信息交换工具，通过它将主机中的数据代码变成人能识别的信息，从而协助操作人员更好地对励磁装置进行操作和维护。同时通过它可以在不占用主机时间的条件下，与上位机保持通信，实现上位机对各励磁设备的遥测或远控。

RW－2型读写控制器的操作界面包括一个16位键盘和一个2*7字的汉字显示器。其操作程序是一种菜单式结构，“功能”键用于切换读写器的五种功能状态；“↑”“↓”键用以选择每种功能状态下的不同子项，在激活状态下还可用它修改参数的值（配置参数读改状态除外）；确认键在配置参数读改功能状态下用以确认输入参数值，在其它状态下用以激活和屏蔽某项参数的修改。数字键0～9及小数点和清除键用以在配置参数读改功能状态下输入新的参数值，也可在密码输入状态下输入密码，负数的输入可以通过在数据的首位连续输入两个“0”来实现。配置参数读改功能中的修改参数功能主要在现场第一次开机时使用，用以对主机配置参数进行在线修改。修改后的参数由主机保存，掉电不丢，由于配置参数对主机来说至关重要，参数输入错误将导致主机故障甚至跳闸停机，绝对不允许对已修改好的参数进行随意改动，如确实需要修改，应根据该机的现场调试报告中的参数整定表中的数据进行逐项输入，并执行格式化操作。通常在调试完成后应使用系统设置功能屏蔽所有参数修改，使配置参数读改参数功能变为配置参数读出功能。

在RW－2型读写控制器中还设置了音响提示功能，它包括按键音响提示和故障音响示警，读功能也可通过系统设置功能屏蔽。

读写器必须插在主机箱面板插槽上方能使用，它通过一条20芯扁平电缆与主机相连，通过一条5芯电缆与上位机通信接口相连。

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在读写器插入插槽前应先将其面板上的电源开关置于“关”位，待插好并拧紧固定螺栓后再将电源开关打至“开”位，进行操作。若长时间不使用，可将读写器取下，但取下之前应先将电源开关置于“关”位。

7.2功能详解 7.2.1上电

上电后显示器提示：

WKLF系列 读 / 写控制器

按任意键提示生产厂家名称：

北京前锋 科技有限公司

按任意键显示励磁装置的型号及产号：

型号：WKLF－51 产号： G0200

此时若读写器与主机通信故障将显示：

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E02: 通信读故障

并有音响报警。

此时应将读写器电源开关置于“关”位，检查主机工作状态，读写器与切换板的连接电缆是否插好。在以后的操作中，若读写器与主机通信异常都将提示E02或E03故障信息。

若通信正常，按任意键提示：

欢迎使用 按任意键继续

等待按键输入，按任意键进入配置参数读改功能。

7.2.2 配置参数读改

在该功能状态下可对主机的配置参数进行读出和修改。进入

该功能时，提示：

配置参数读改： 密码：

若用户无须执行此功能，则可按“功能”键进入运行参数读出

功能。

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若用户需要执行此项功能，则必须用数字键输入密码，密码输入后，按“确认”键确认，若密码不正确则提示：

配置参数读改： 密码：重新输入

按任意键回到密码输入状态，可重新输入密码，若密码正确，

则提示：

配置参读改： 按任意键继续 按任意键可读出第一个参数，这时显示器上显示的参数值为主机中的实际参数值。如果该项参数被设置为允许修改（见系统设置功能）显示器显示为：

修改: 机端电压 P01 （UDE） 10.500KV

按清除键和数字值可以修改参数值，并可使用“确认”键将新的参数值输入，如果此时读写器与主机联系出现故障，则提示：

修改： 机端电压

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E03: 通信写故障

并有音响示警，出现E03故障提示的处理方法与E02故障的处

理方法相同。

对于每一种参数都有一定的数值范围，若用户输入数据不合要求，显示器将提示：

修改： 机端电压 E01: 输入数超值

按任意键可重新读出原参数值，并提示用户进行修改，若输入数值符合要求，将提示：

修改： 机端电压 正确！

按任意键将新写入的参数读回于显示器，以供用户校对。 如果该项参数被设置为禁止修改，显示器显示为：

修改: 机端电压 P01 （UDE） 44

10.500KV .WKLF－51F型微机控制无刷发电机励磁调节器用户手册

在以后的显示内容中，若参数值为正常显示，则表明该项参数处于禁止修改状态，用户不能使用数字键对其修改，若参数值为反白（暗影）显示，则表明该项参数处于激活状态，允许用户使用数字键、“清除”键或“↑”“↓”进行修改。

在读出或修改完第一项参数后，可按“↑”“↓”键选择其它参数项。表一列出了所有主机配置参数的名称、编号、简写代码、数值范围等。

表一：

参数名称 额定机端电压 机端侧CT变比 额定励磁电流 额定功率因数 空载励磁电流 额定机端电流 无功调差率设定 额定无功功率 A套励磁电流测量校正 A套机端电压测量校正 A套机端电流测量校正 A套备用测量校正 励磁电流调节器比例系数

关键字 机端电压 CT变比 额定励磁 功率因数 空载励磁 机端电流 调差设定 额定无功 励磁校正 电压校正 电流校正 备用校正 电流比例 编号 P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07 P08 P09 P10 P11 P12 P13 简写 代码 UDE CTB IFE COSΦ IFO IDE KTC QE AIF AUD AID ABY KPI 数值范围 或单位 千伏 倍（换算成_/1） 0～15安 －0.5～－1.0滞后 小于IFE，安 安 -10%～+10% 兆瓦（兆乏） 备注 *1 *2 *1 *3 0.2～2.0倍 *4 *5 0.0001-10000.0 45

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励磁电流调节器积分系数 机端电压调节器比例系数 机端电压调节器积分系数 机端电压调节器微分系数 无功调节器比例系数 无功调节器积分系数 无功调节器微分系数 功率因数调节器比例系数 功率因数调节器积分系数 功率因数调节器微分系数 B套励磁电流测量校正 B套机端电压测量校正 B套机端电流测量校正 B套备用测量校正 上位通信波特率 上位通信从机地址号 格式化数据 电流积分 电压比例 电压积分 电压微分 无功比例 无功积分 无功微分 COSΦ比例 COSΦ积分 COSΦ微分 励磁校正 电压校正 电流校正 备用校正 波特率 通讯地址 格式化 P14 P15 P16 P17 P18 P19 P20 P21 P22 P23 P24 P25 P26 P27 P28 P29 KII KPU KIU KDU KPQ KIQ KDQ KPF 倍 0.0001-10000.0KIF KDF BIF BUD BID BBY BIT ADR 1200－9600 2－247 0.2－2.0倍 倍 *6 *3 *4 *5 *7 *8 备注:

*1、该类型参数为电机或系统故有，按实际值输入。 *2、该项参数只在机端电压调节器方式有效，用户可根据实际需要选择调差率极性及数值，通常当发电机与无穷大电网并联时，应选择正调差，当发电机通过机端变压器连至电网时，为补偿变压器压降可选择负调差。当选择调差率为0时，电压调节器具有稳态调整率小于±0.5％的硬外特性。

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*3、A、B套电流测量校正系数。当更换新的前置变换插件时，调节该参数及后续两项参数前应先做“采集校零”（见后），当校正A套系数时，主机位置应为A，校正B套系数则主机位置应为B。调整方式为：控制开关置调试位，手动投励，数码显示上排为时 1 .0 0 0（若不等可用增减磁按钮调节），调整该项参数使励磁电流表指示为额定励磁电流。

*4、A、B套机端电压校正系数。可在开机后，并网前进行，开/闭环钮置开环，当PT二次电压等于105V时，调整该参数使得下排测量指示为额定机端电压。

*5、A、B套机端电流校正系数。可在发电机并网运行后，调整该参数使得定子电流测量值（读写器功能二，第5项）与实际值一致。

*6、调节器系数。其值根据理论计算初定，由现场在线调试最后确定。其数值大小直接影响调节器的快速性和稳定性。励磁电流调节器参数可在调试位初定，在发电机并网前的开环状态下确定，机端电压调节器参数应在并网前闭环状态下确定，功率因数调节器参数和无功调节器参数则可在并网后轻载状态下（对于无功环Id>5％Ide，对于COSΦ环P>20％Pe）确定。

*7、上位机通信波特率。其值为读写控制器与上位机通信的速率，有1200，2400，4800，9600四种，单位为位/秒，该值设定应与上位机通信的波特率一致（只有在与上位机通信时才需整定）。

*8、格式化数据。在主机提示“配置参数错”这各故障类型时，除逐项重新输入参数外，还须使用“确认”键执行此项功能。

7.2.3 运行参数读出功能

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在配置参数读改功能状态下，按“功能”键可切换至此功

运行参数读出： 按任意键继续

按任意键读出第一种参数信息：

读出: 励磁电流 T01： 5.0000安 （IF）

按“↑”“↓”键可选择其它参数测量，可测量参数的种类明细如表二所示： 表二：

参数名称 励磁电流 机端电压 无功功率 功率因数 机端电流 机端频率 关键字 励磁电流 机端电压 无功功率 功率因数 机端电流 机端频率 编号 T01 T02 T03 T04 T05 T06 简写 代码 IF UD Q COSφ ID f 测量值 实际值(安) 实际（千伏） 实际值(兆瓦) 实际值 实际值(安) 实际值(Hz) 备注 负表示无功滞相 负表示滞后 48

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有功功率 累计运行时间 有功功率 运行时间 T07 T08 P YXT 实际值(兆瓦) 实际值(小时) 负表示输出有功 *1 备注:

*1运行时间指装置投入运行后的累计工作时间。

在读出励磁电流、机端电压、无功功率和功率因数；四种功能状态下，还可通过“确认”键将参数激活，如：

修改: T03： （IF） 励磁电流 5.0000安

在该状态下，可使用“↑”“↓”键调整励磁输出,同时显示调

整后的实际运行值。

退出激活状态只需再按一次“确认”键：

修改: 励磁电流 T03 （IF） 5.0000安

7.2.4 运行状态读出功能

在运行参数读出功能处于激活状态时，应先退出激活，按“功能”键可切换至运行状态读出功能。

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运行状态读出： 按任意键继续

按任意键读出第一种状态信息：

读出：运行状态 油开关： 合闸

若油开关处于分闸状态，在“合”的位置提示“分”字样。按“↑”“↓”键可逐次读出其它状态信息。

WKLF-51励磁装置可读出的状态信息明细表如表三所示

表三：

状态名称 油开关 控制开关 开/闭环 投励状态 调节方式 主机位置

状态信息 合闸 / 分闸 工作 / 调试 / 零位 开环 / 闭环 投励 / 待机 开环 / 电压/无功/COSΦ A套 / B套 7.2.5 故障类型读出功能

励磁装置故障报警时，可使用该功能将故障类型读出，并将错误信息显示给操作人员，并帮助操作人员进行故障查找和分析。

在运行状态读出功能状态下，按“功能”键切换至此功能。 若主机正常显示：

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读出： 故障类型 主机无故障

若主机有故障时则显示故障总数（如共有两种）：

读出： 故障类型 故障总数： 2种

主机无故障时，可按“功能”键切换至系统设置功能。 主机有故障时，按任意键显示第一种故障代码和故障信息，如：

读出：故障类型 A02：AD采集故障

按“↑”“↓”键可显示其它故障信息，也可按“功能”键切换至系统设置功能。

由于主机有A、B套之分，因此故障代码前冠以“A”或“B”表示该故障类型属于A套还是B套，如“A01”表示A套代码为“01”的故障类型；“B14”则表示B套代码为“14”的故障类型。

故障类型的代码、信息含义可见表四：

在主机有故障时，显示完最后一种故障类型后，按“↓”键可进入信号复归功能。

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读出：故障类型 信号复归？

按确认键将清除主机内的故障信息，但此时若故障持续存在，则信号复归无效。

表四：

代码 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 52 关键字 PR连接故障 AD采集故障 IF变换故障 主机板故障 IO脉冲故障 IO连接故障 PT检测故障 CT回路断线 过励 欠励 电机失步 切换板故障 配置参数错 单套运行 强励 V/F A、B通信故障 PT回路断线 旋转快熔断 斩波器故障 前置板未可靠连接 模数转换器损坏 含 义 励磁电流测量变换回路故障（包括霍尔电流变换器）或励磁电源故障、励磁输出侧开路导致励磁输出异常 主机板硬件故障或程序执行出错 PWM脉冲故障 通道板与主机板之间连接电缆故障 PT信号检测回路故障 A相电流大而C相电流小，或A相电流小C相电流大认为CT断线 发电机超额运行持续2分钟 励磁电流过小，导致发电机无功进相≥0.3,持续0.2秒 欠励或电网故障导致发电机失步 切换板某处电路损坏 主机配置参数发生非正常改变 备机不在线或严重损坏 励磁电流超额且持续一定时间 并网前频率过低而电压偏高 A、B套之间通信故障 A、B套同时出现PT检测故障 位于电机轴上的旋转整流器故障导致旋转快熔断 主回路中用于斩波的IGBT元件损坏 .WKLF－51F型微机控制无刷发电机励磁调节器用户手册

21 主回路故障 主回路元件故障导致空气开关跳闸或快熔熔断 注：在备用通道灭磁IGBT或斩波IGBT因故障击穿时，备用通道有非期望的励磁电流输出，此时装置会同时提示“IF变换故障”和“主回路故障”；此时应迅速切断故障套空气开关。

7.2.6 系统设置功能

在故障类型读出功能状态下，按“功能”键可切换至系统设置功能：

系统设置功能： 密码：

按数字键输入密码，若密码不正确，将提示您重新输入，若密码正确则显示：

系统设置功能： 按任意键继续

按任意键读出第一种参数类型：

设置: 机端电压 P01 （UDE）

允许 53

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如果“机端电压”的修改允许设置为“禁止”状态，在显示器上“允许”字样的位置将显示“禁止”字样。

若用户无需改变设置，按“↑”“↓”键可选择下一种参数类型；若需要改变设置，按“确认”键将设置状态激活：

修改: 机端电压 P01 （UDE） 允许 按“↑”“↓”键可选择设置状态，如：

修改: 机端电压 P01 （UDE） 禁止

按“确认”键退出激活状态，即完成对该参数的修改允许设置，之后按“↑”“↓”键可选择其它参数项。

修改: 机端电压 P01 （UDE） 禁止

表五列出了可设置的所有参数项详细内容。

表五：

参数名称 机端电压

编 号 P01 简写代码 UDE 设置项目 允许 / 禁止 *1 备注 .WKLF－51F型微机控制无刷发电机励磁调节器用户手册

CT变比 额定励磁 功率因数 空载励磁 机端电流 调差设定 额定无功 励磁校正 电压校正 电流校正 备用校正 电流比例 电流积分 电压比例 电压积分 电压微分 无功比例 无功积分 无功微分 COSΦ比例 COSΦ积分 COSΦ微分 励磁校正 电压校正 电流校正 备用校正 波特率 通讯地址 音响提示

P02 P03 P04 P05 P06 P07 P08 P09 P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17 P18 P19 P20 P21 P22 P23 P24 P25 P26 P27 P28 P29 CTB IFE COSΦ IFO IDE KTC QE AIF AUD AID ABY KPI KII KPU KIU KDU KPQ KIQ KDQ KPF KIF KDF BIF BUD BID BBY BIT ADR ALARM 允许 / 禁止 允许 / 禁止 允许 / 禁止 允许 / 禁止 允许 / 禁止 允许 / 禁止 允许 / 禁止 允许 / 禁止 允许 / 禁止 允许 / 禁止 允许 / 禁止 允许 / 禁止 允许 / 禁止 允许 / 禁止 允许 / 禁止 允许 / 禁止 允许 / 禁止 允许 / 禁止 允许 / 禁止 允许 / 禁止 允许 / 禁止 允许 / 禁止 允许 / 禁止 允许 / 禁止 允许 / 禁止 允许 / 禁止 允许 / 禁止 允许 / 禁止 允许 / 禁止 *2 55

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上位通信 远控方式 COM MODE 允许 / 禁止 测控 / 遥测 *3 *4 备注:

*1：P01～P28各参数项均可见于配置参数读改功能状态下，若某项参数被设置为修改“允许”则在配置参数读改状态下，该参数处于激活状态，允许操作人员对其修改，反之若设置为“禁止”操作人员将无法修改。

*2：音响提示：指读写器操作时的按键音响提示和故障状态下的报警音响提示（蜂鸣器），可设置为允许或禁止。

*3: 上位通讯：指读写器与上位机之间的串行通信（详见下节），若需要上位机控制则该项参数应设为允许，反之则设为禁止。 *4：远控方式：指上位机对励磁装置的控制方式

（详见下节），可设置为只进行远距离测量（遥测）和远方既测量又控制（测控）两种方式。

7.2.7 控制使能功能

在系统设置功能的密码输入状下输入特定密码，可进入控制使能功能。

控制使能功能： 按任意键继续

按任意键提示第一个子项

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设置： 调节方式 SO1： 开环

如果以前调节方式设定为其它方式，则在“开环”字样处显示“电压”、“无功”或“COSФ” 字样。

若用户无需改变设置，按“↑”“↓”键可选择下一子项；若需要改变设置，按“确认”键将设置状态激活。

修改： 调节方式 SO1： 开环

按“↑”、“↓”键可选择设置状态，如

修改： 调节方式 SO1： 电压 按“确认”键退出激活状态，即完成对该参数的设置

设置： 调节方式 SO1： 电压

之后按“↑”、“↓”键可选择其它子项，在非激活状态下，按“功能”键可退出此功能，并进入功能一（配置参数读改功能）。

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表六列出了可设置的参数项详细内容： 表六

参数名称 调节方式 电流闭环 谐波检测 失步保护 采集校零 编号 S01 S02 S03 S04 S05 设置项目 开环/电压/无功/COSФ 投入/退出 退出/报警/跳闸 退出/报警/跳闸 备注 *1 *2 *3 *4 *5

备注：

*1 调节方式指外环调节器使用的方式，该设置在并网运行时生效，选择“开环”时，并网运行时不论“开/闭环”旋钮置何种位置，三种外环调节方式均退出运行。选择“电压”时，并网后按恒机端电压方式调节，选择“无功”并网后按恒无功方式调节，选择“COSФ”则并网后按恒功率因数调节，在后三种设置方式下，若“开/闭环”旋钮置开环位，则调节器退出运行，而置闭环位，则按设置的调节方式工作。“开环”、“电压”、“无功”、“COSФ”四种运行方式可在发电机并网运行时手动无抖切换。在某些特定的故障下，三种调节器也会自动相互切换，详见《用户手册》。当选择好调节方式后，主机箱面板数码显示则自动切换为该运行方式下的设定值和测量值。如：选择“无功”方式，则数码管上排显示为无功功率设定值，而下排显示无功功率测量值，“－”号表示无功滞相。

*2 电流闭环。指内环励磁电流调节器闭环，通常工作于“闭环”方式，当装置出现某些特定故障时，可手动切换至“开环”方式以方便查找故障原因。

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*3 谐波检测。用于判断发电机轴上旋转整流器单元的快熔是否损坏，检测范围可包括一相和二相（三相）断路，选择“退出”时，该功能不起作用，选择“报警”时，只动作于信号而不作处理，选择“跳闸”时则动作于发电机解裂以确保设备安全。

*4 失步保护。用于判断发电机是否失步，其选择原则与*3相同。

*5 采集校零。在装置初次调试或更换新的前置变换插件时需执行此项功能，旨在校正各路A/D采集通道的零点偏差。操作时应将控制开关置于零位，并确认机端电压（PT），机端电流（CT）及励磁电流处于零输入状态。分别使A、B套成为主机以分别对A、B套进行校零。校零方法为在采集校零状态下，使用“确认”键确认,在退出该功能状态后生效。

控制使能功能对励磁装置来说是一项非常重要的内部设置功能，为防止误操作，所有设置只在退出该项功能时生效，用户在修改设置后，应再次确认各设置状态是否正确，再退出该功能状态。

7.2.8 上位机通信

励磁装置与上位机的通信需通过读写器进行：一方面读写器通过连接于切换板的并口与励磁装置主机通信；另一方面在“上位通讯”设置为“允许”时通过串行口与上位机通信。

读写器与上位机的通信口为RRS－485标准串行通信口，根据RS-485电气标准的要求，最远通信距离为1.2公里，超过上述距离需串接RS-485中继器。通信口连接方式为主从模式（RTU模式），也就是多台励磁设备的读写器可直接并接于同一条2芯屏蔽双绞通信电缆上连至上位机，通信速率为每秒1200－9600位（可设定）。

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读写器与上位机的接口位于主机箱母板上（后视），出厂时已通过通讯电缆连接至600单元。

本装置常规配置的通讯软件为标准MODBUS规约主从模式（RTU模式）下的从站通讯软件。支持RTU模式的功能码3和功能码6。由于规约的开放性，很容易实现与后台计算机的连接。相关内容可参见《WKLF系列微机励磁装置上位通讯手册》。

当读写器的“远控方式”项设置为“遥测”时，上位机可通过串行通信测取各励磁装置的运行状态及运行参数和故障信息等（详细内容如前所述）。若设置为“测控”方式，上位机除了能读取上述信息外，还可远方调整各台励磁装置的励磁电流或调节器的给定值等参数的大小，实现整个厂区的自动无功补偿。

配置好上位机与通信电缆后，须操作读写控制器“配置参数读改”功能项的“波特率”，将其设置成与上位机一致的通信速率，同时操作该功能项的“通讯地址”设置励磁设备的通讯地址；再进入“系统设置功能”的“远控方式”项，选择合适的控制方式，最后操作“上位通讯”项，将其设置为“允许”，即可实现主机与上位机的串行通信。

有关励磁装置与上位机通信的规约明细及地址定义等详细内容请参阅《WKLF系列微机励磁装置上位通讯手册》。

“配置参数读改”和“系统设置功能”两种功能状态的操作密码可见于《现场调试报告》中。

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