GDER-2032说明书

GDER-2032发电机励磁装置

技术说明书

杭州杭发发电设备有限公司

目 录

一、概述 ········································································································································· 2 二、使用环境 ································································································································· 3 三、装臵主要特点 ························································································································ 3 四、主要功能及技术指标 ············································································································ 3 五、指标参数 ································································································································· 4 六、励磁调节器原理 ···················································································································· 4 七、功率单元 ······························································································································· 12 八、键盘、显示及操作 ·············································································································· 13 九 开环试验 ································································································································· 24 十、运行操作 ······························································································································· 25 十一、常见故障和处理 ·············································································································· 26 十二、包装、交货、搬运、储存和安全规范 ········································································ 28 十三、铭牌 ··································································································································· 28 十四、备品备件 ··························································································································· 29 十五、售后服务的联系方式 ······································································································ 29 附录一、GDER-2032励磁调节器通讯协议 ··········································································· 30

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一、概述

同步发电机的励磁装臵一般是由励磁调节器、起励单元、功率单元以及灭磁单元等几部分构成。励磁调节器的作用就是根据发电机运行状态自动调节功率单元输出的励磁电流，以满足发电机运行的要求。GDER-2032发电机励磁调节器采用美国TI公司最新的高速32位DSP作为核心，配以大规模的可编程逻辑器件CPLD作为辅助元件，将控制系统基本缩小为一个片上系统，大大提高了系统的可靠性，并具有完善的调节、控制及限制保护功能，计算速度快、抗电磁干扰能力强。GDER-2032系列励磁装臵正是采用这种先进GDER-2032 微机励磁调节器作为控制核心，它适用于从几千千瓦到几十万千瓦不同类型的同步发电机的励磁系统。图1-1所示的是发电机自并励系统图，图上所示是双微机励磁装臵，如果是单微机则只有一个GDER-2032调节器。

◆主回路：三相全控桥。

◆励磁电源：经整流变压器取自机端。

◆灭磁方式：正常停机时逆变灭磁；事故情况下采用灭磁开关加线性电阻灭磁。 ◆起励方式：残压加它励起励，它励电源是由直流合闸电源供给。

图1-1所示是双微机励磁装臵，如果是单微机则只有一个GDER-2032调节器。

图1-1 发电机自并励系统图

下图是GDER-2032系列励磁装臵的型号说明，订货时请详细说明型号，如无特别说明，励磁装臵供货时只包括一个励磁变压器，不含励磁用的PT和CT。

GDER-2032□-A□

S-表示单微机

D-表示双微机

1-适用于8MW以下发电机 2-适用于9~15MW发电机 3-适用于15MW以上发电机 □指其它

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二、使用环境

2.1 海拔高度不超过3000米。 2.2 环境温度：最高温度为+40℃；最低温度为-10℃。

2.3 最湿月的月平均最高相对湿度为90%，同时该月的月平均最低温度不高于25℃。

2.4 在无爆炸危险及空气清洁的环镜中，及周围空气无足以腐蚀金属和破坏绝缘的气体及导电尘埃，以及在无较大振动及颠簸的地方。 2.5无强电磁干扰的场所。

2.6 特殊要求由用户与厂方协商确定。 2.7 励磁系统对电源的要求

2.7.1 交流电源(220V /2A),其电压偏差为额定值的±15%,频率偏差为-3Hz～+2Hz。 2.7.2 直流操作电源(DC220V/2A或DC 110V/4A)，偏差为-15%～+10%,容量小于500W。 2.7.3 直流合闸电源(DC220V/5A 或DC 110V/10A)，偏差为-15%～+10%,合闸母线电源容量小于2.5千瓦。

2.7.4 电压互感器二次侧电压 0.1 kV。 (三相) 2.7.5 电流互感器二次侧电流5A。(三相)

三、装臵主要特点

3.1 模型清晰、准确：离散化过程中误差小，精度高。

3.2 强大的网络功能：各通道之间通过可靠的现场总线CAN-BUS进行连接，实现数据共享和协调控制。控制通道提供USB和485接口，非常方便的实现调节器与上位管理机的通讯以及与电厂DCS系统的连接。 3.3 方便、友好的人机界面。

3.4 高度集成化的硬件设计：采用超大规模逻辑器件CPLD，提高了系统的整体可靠性。 3.5 独特的抗干扰设计，合理地处理了接地、滤波、屏蔽等方面的细节，使得装臵的抗干扰能力达到严酷等级四级以上的IEC标准。

四、主要功能及技术指标

4.1 调节及控制功能

4.1.1 自动运行方式即发电机恒机端电压PID调节 4.1.2 手动运行方式即发电机恒励磁电流PID调节

4.1.3 自动/手动之间相互跟踪，实现各种方式下无扰动切换。 4.1.4 发电机恒定触发角运行 4.1.5 无功调差调节，可任意设臵正、负调差方向，调差系数0-15%任意调节，级差0.1%。 4.1.6 静止励磁系统的起励控制

4.1.7 完成发电机在空载、负载等工况下机组的稳定运行及无功的平滑调节。 4.1.8 参数的在线修改及记录，保证掉电数据不遗失。

4.1.9 可通过串行口或以太网将GDER-2032系列励磁装臵发电机励磁系统接入电厂DCS系统，将调节过程中的数据实时传送到上位机，并接受上位机的控制命令。 4.1.10 电力系统稳定器（PSS）附加控制 4.1.11 发电机恒功率因数运行 4.1.12 发电机恒无功运行

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4.2 限制和保护功能 4.2.1 PT断线保护 4.2.2 V/Hz保护

4.2.3 过励限制与保护 4.2.4 欠励限制及保护 4.2.5 空载过电压保护 4.2.6 触发脉冲丢失检测 4.2.7 通讯故障检测

4.2.8 电源检测，监视CPU电源和24V操作电源是否正常。

4.2.9 所有的限制功能和保护定值以及每一种保护的投退均可在现场进行整定。

4.3 其它辅助功能：故障录波、试验录波、故障记录、事件记录、通讯功能、软件电位器功能、试验功能。

五、指标参数

GDER-2032系列发电机励磁装臵具体指标参数如下： 5.1 控制计算调节速度：3.3 毫秒。 5.2 调压范围：5%～130%。 5.3 调压精度：<0.5%。

5.4 移相范围：0～150 度，上下限值可程序设臵。 5.5 调差：软件无功调差、正负大小任选级差为±1%。

5.6 频率特性：频率每变化1%，发电机端电压变化不大小额定值的±0.25%。 5.7 增减速度：可编程，满足不大于1%每秒，不少于0.3%每秒。 5.8 在空载额定电压情况下，当发电机给定阶跃量为±10%时，发电机电压超调量小于阶跃量的30%，振荡次数小于2次，调节时间小于5秒。 5.9 当发电机零起升压时，机端电压超调量不超过额定电压的10%，振荡次数小于2次，调节时间小于5秒。

5.10 励磁系统的年强行退出比不大于0.05％。

5.11 励磁系统抗国标严酷等级为4级电磁干扰试验标准，在受到上述级别的干扰时不发生误调、失调、误动、拒动等情况。 5.12 噪音值不高于70dB。

六、励磁调节器原理

6.1 基本原理

发电机微机励磁调节器的主要作用是维持发电机的电压稳定，同时可以通过微机励磁调节器的作用，使得并联运行的机组进行无功功率的合理分配；对于电力系统的暂态稳定和动态稳定的提高，励磁调节器的作用同样非常重要。调节器的输入电气信号有发电机量测PT电压、仪表PT电压及从发电机电流互感器传来的三相定子电流信号。直流信号有发电机转子电流、调节器输出电流和反映装臵电源电压的信号。各路信号经各自的信号处理及变换电路对信号滤波、隔离放大，变换成适合于 A/D采样的信号。这些信号送入A/D变换器，由程序控制依次进行模数转换成数字量，存放在存贮器中，供调节器使用。

利用以上采集到的数据，通过软件计算可以得到发电机的运行工况、励磁系统参数、

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调节器输出参数等全部信息，如交流量采用24点快速傅立叶变换（FFT）计算出发电机三相电压有效值、三相电流有效值、有功功率P、无功功率Q等。

主控或就地对调节器工作方式的选择，增、减励磁操作，灭磁开关等状态量作为开关量输入信号以及故障告警等开关量输出信号是经过光电隔离与CPU接口的。同时反映调节器的状态的运行指示信号，故障指示信号，以开关量输出的方式，经过光耦和继电器隔离后进入电厂的声光报警系统。同时，调节器提供通讯接口，可以和发电厂的DCS（ECS）系统进行通讯。GDER-2032 发电机励磁调节器共有16路开关量输入，10路开关量输出通道，开关量输入输出的通道数量可以根据用户需要进一步进行扩充。

调节器柜的功率输出部件为三相全控晶闸管整流桥。为了保证其输出直流电压连续可调及逆变运行，要求控制角 α在10~170度之间变化。在上下限的范围内，用户可以根据具体需要，在菜单中进行最大触发角和最小触发角的设臵。调节器中由脉冲同步电路来保证各晶闸管的依次导通，用大规模逻辑器件直接将数字控制量转换成相应控制角α的触发脉冲信号，移相方式采用余弦移相。

300Hz的中断控制程序可计算发电机电压与参考电压之差，并进行PID运算后综合附加调差信号得到一个控制量去改变晶闸管的导通角，这就是励磁调节器的主调节环。PID参数的正确选择，将直接影响调节器的静态和动态特性。

调节器中的保护功能模块如失脉冲检测、低励磁限制、过励限制、V/Hz限制、PT断线保护等都是用后台软件控制来实现的。

如果励磁调节器的安装地点环境恶劣，电磁干扰严重，那么对于微机型励磁调节器来说抗干扰能力就十分重要。本调节器具有独特的抗干扰措施，如调节器控制板核心部件采用双层屏蔽，每个输入、输出电路均采用光电或电磁隔离电路，电源用开关电源隔离等措施，另外还特设硬件、软件自复归电路。当程序突然遭受大干扰的作用而跑飞或进入死循环时，该电路将自动复归使程序重新从头开始执行，恢复正常工作状态。

调节器柜的前面板设有操作显示界面供人机对话使用。人机界面采用液晶显示，汉化菜单，所有计算机采集到的模拟量值均以有名值显示在液晶显示器上，便于运行人员的监视。另外开关量输入的实时状态显示，开关量强制输出，控制和保护参数设定，故障录波数据的提取和波形显示等功能均可在此人机对话窗口上实现。

调节器的工作电源也是独立的，采用开关电源。输出电压有四种：+5V、±12V电源供主机板、运算放大器用；24V1供脉冲回路，24V2供继电器及操作回路用。电源采用两路供电：一路来自蓄电池，另一路来自阳极电压整流。两路电源通过逆止二极管并联运行，任何一路失电，调节器仍能正常工作。

6.2 调节器结构

GDER-2032 发电机励磁调节器控制器是一个高度集成化的控制器，包含了从开关电源到脉冲放大等几乎所有的功能插件。在调节器的面板上布臵了240*128大屏幕液晶显示器、键盘控制器以及运行指示灯，在面板右下方为USB接口。样子如下图6-1所示：

如图 6-1所示主控单元的面板的左上角为调节器的型号标识，左下角为公司名称；中部为大屏幕液晶显示器和操作键盘，具体内容见本章节第八部分 键盘、显示及操作；在面板的右侧为运行指示区，从上到下依次为：自动运行、手动运行、PSS运行、恒无功、恒功率因数通道故障，以上六个指示灯除了“通道故障”指示灯为红色以外，其余的指示灯正常状态均为绿灯显示。通道故障指示灯在所有的保护和限制动作时均会动作，具体的动作类型在液晶显示的最上面一行进行显示，如果有几个保护同时动作时，此处只显示最后动作的故障类型，更加详细的动作类型、动作时间以及动作值可以在【菜单

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→故障追忆】中进行查询。

图 6-1 GDER-2032 微机励磁调节器前面板图

图 6-2 GDER-2032 微机励磁调节器后面板图

从图6-2看出，控制器的插件板从机箱的后部插入，从左至右一共7块独立的插件板组成，另有三块可扩展的备用板。机箱内的插件板需要严格按顺序插入对应的导轨内，插错顺序，会导致插件板损坏。

GDER-2032 的核心控制器由以下几部分组成： 电源1 电源2

计算机主板（CPU）

模拟量处理及旋转二极管检测板 开关量输入输出板 脉冲放大板 PT/CT板 总线底板 显示面板

以上几块控制板卡如图6-2插在一个专用的4U机箱内。为了提高系统的抗干扰能力，机箱采用金属屏蔽机箱，所有插件采用后插式，保证信号流向的唯一性，避免了信号之间的串扰，以及强弱电之间的交叉。重要的板卡均采用先进的表贴工艺，总线底板

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安装在机箱的前部，在面板上安装有一个240×128点阵的液晶显示器，进行运行状态的实时监视，前面板上还有一些重要的状态指示灯。 6.2.1 电源系统

为了提高系统的可靠性，系统的供电电源由两路冗余，来自厂用电的交流电源经过隔离变压器隔离后，经过整流变为直流，并经过二极管和来自厂用蓄电池的直流电并联运行，共同为机箱内的开关电源供电，为了提高系统的抗干扰能力，按照不同的功能将系统电源分为3部分。

CPU电源：5V，±12V，其中DSP芯片的内核电压1.8V，外设电压3.3V,低压系统保证了高速CPU低功耗和高可靠性。

操作电源24V2：用于开关量的输入输出，对于双通道的励磁系统，两个通道的24V2经过二极管并联，两个通道的0V2直接并联。这样就保证了24V2电源的冗余。

脉冲电源：24V1，用于脉冲放大和触发回路使用。 以上电源系统相互独立，避免干扰的产生。 6.2.2 计算机主板（CPU）

此板为系统的中枢控制板，我们选用当前最流行，并且经过多年运行经验的32位DSP芯片和大规模可编程逻辑阵列CPLD组成这块板，由于采用了可编程逻辑阵列，使我们的系统具有一定的开放性，用户可以根据自己的现场实际，进行逻辑组态，并且大大简化了电路，从而做到了总线不出板，提高系统可靠性。本板由以下部分组成。

DSP（数字信号处理器）：本系统采用的芯片为著名的DSP厂商德州仪器专门为控制领域推出的C2××系列芯片作为主CPU，此CPU具有以下特点： 6.2.2.1 最高工作频率达到150MHz，每个指令的执行周期只有6.67ns。 6.2.2.2 32位的数据线，24位地址线使得它的寻址空间达到了4M。 6.2.2.3 哈佛结构，高速的流水线指令操作，进一步提高了运行速度。 6.2.2.4 强大的外设功能：

一个增强型的CAN总线驱动器； 一个串型外设接口（SPI）； 两个串型通讯接口（SCI）； 三个32位的定时/计数器； 片上128K×16位的FLASH。

6.2.2.5 A/D转换：16路高速（400KSPS）高精度（14位）A/D，同步采样，能避免由于采样速度造成的相移，提高了精度，采样频率为0.833ms。

6.2.2.6 两路可编程的D/A输出，为PSS参数整定和调节器模型的辨识提供硬件接口。 6.2.2.7 大规模的逻辑阵列CPLD：完成脉冲形成、开关量输入输出以及其它的逻辑操作和译码功能。

6.2.2.8 外扩存储器：一片128K/16位的数据存储器用于进行故障录波的数据存储，16K位的串型EEPROM存储参数和重要的故障数据。 6.2.2.9 看门狗电路：采用专门的看门狗监视芯片。

6.2.2.10 通讯部分：本板提供一路USB，一路RS485，一路CAN-BUS，其隔离和电平变换采用模块化产品。USB从前面板输出，RS485从端子输出，CAN 通过端子输出。 6.2.2.11 时钟电路：时钟采用DS1305，时钟芯片。

6.2.2.12 四路光耦隔离的开关量输入，要求操作电源电压等级为24V。 6.2.2.13 四路光耦隔离的开关量输出，输出为本通道24V2 有源信号。 6.2.3 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

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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。

6.2.4 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。 6.2.5 脉冲放大板

本板将主CPU板产生的双脉冲进行功率放大输出，每一路脉冲功率可驱动4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臵式，还是外臵式。 6.2.6 PT/CT 板

PT/CT板将发电机测量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。 6.3 软件说明 6.3.1 主调度程序

主调度程序主要完成下列功能： 6.3.1.1 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臵初值。 6.3.1.2 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。 6.3.2 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： 6.3.2.1 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。

6.3.2.2 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。

6.3.2.3 调差计算

按照设定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）到给定值。

Uref_tiaocha=UGN〓

Q〓K QN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。 6.3.2.4 控制规律的实现

Uref=Uref+Uref_tiaocha(负调差)

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Uref=Uref-Uref_tiaocha(正调差)

按照给定的控制规律和运行参数进行控制量计算。GDER-2032 励磁装臵采用串联校正模型，传递函数如图6-3所示。

比例、超前、滞后环节移相整流环节Ke1?TRS发电机Uref＋?－11?TCSKP?1?T1S1?T3S?1?T2S1?T4S11?Td0S测量环节 图6-3 自并励励磁系统 6.3.2.5 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。

PSS具有下列辅助功能： 自动投切； 手动投切；

输出限幅，限幅值为发电机电压标么值的±5%~±10%，可现场整定。 故障时自动退出运行。

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。本系统传递函数如图6-4所示。

+ △W TW1STW2S 1?TW1S1?TW2S 1?T8S△ P TW1SKS2M (1?T9S)1?TW1S1?T7S 限幅 KS(1?T1S)1?T3S1?T5S KS3 1?T2S1?T4S1?T6S 图6-4 PSS框图

6.3.2.6 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，连上连接片，在5秒内电压给定值增加到95％额定，并且臵位功能闭锁，臵位功能在水电厂尤其重要，起到一个快速建压并网的作用。 6.3.2.7 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。

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◆PT断线

程序将测量到的仪表PT值和测量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，如果是测量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。 ◆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6-5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。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。

图6-5 低励限制示意图

◆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是随发电机励磁电流Ifd2的大小成反比关系。如图6-6所示。

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图6-6 过励限制示意图

过励限制和保护按照下列原则：

(a) Ifd＞Ifd_max时，延时1.5秒直接封锁脉冲退出运行；

Ifd_max为菜单整定的瞬时过励值；

(b) Ifd＞1.1Ifdn、 Ifd＜1.0Ifdn时计算反时限等效时间： Heat=∫(Ifd2- Ifdn2)*t ；

Heat_n= ∫(Ifd_2set- Ifdn2)*t_set； 其中：Ifd_set：设定的强励倍数

t_ set：强励时间 H0?Heat?100%；H0：显示在液晶上，便于监视。

Heat_n(c) H0>50%，发信号，限制增磁

H0>80%，切手动运行，并且手动运行给定值设为90%Ifdn H0<10%，可以复归过励信号 ◆V/Hz 限制和保护

V/Hz是为了防止发电机及其出口变压器出现磁饱和。 限制和保护的原则是：

(a) 当 V/Hz＞设定值时，闭锁增磁,发过 V/Hz信号。

(b) 当 V/Hz＞(设定值+0.05)时，面板 V/Hz故障指示灯亮，过V/Hz继电器动作，励磁调节器转为手动方式运行。切手动1S后，如果V/Hz仍然动作，则本通道退出运行。

(c ) 当频率大于45Hz，小于47.5Hz，等比例减小自动运行电压给定值。 (d) 当频率低于45Hz时，立即退出运行。 ◆系统自检保护

系统自检功能含存储器校验、电源检测、可控硅故障，通讯故障等、当有故障发生时，发通道故障信号，同时本通道退出运行。对于主备用系统，备用通道自投。 6.3.2.8 故障录波

记录故障前10秒，故障后10秒所有采集到的模拟量数据。GDER-2032 按先进先出的原则记录5组录波数据，波形能显示在液晶屏上，也可上传到上位机进行分析打印。 6.2.3.9 试验录波

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能够记录试验启动前1秒，启动后19秒的通道录波数据，记录通道为12个，波形能显示在液晶屏幕上，也可以上传到上位机进行分析打印。在菜单上能设定阶跃响试验的阶跃量和阶跃时间。 6.3.2.10 事件记忆SOE

按照时间的先后记录20组事件发生的时间（精确到毫秒），包括：运行操作信号如通道投入、退出；开关量输入信号，如：灭磁开关的合、分闸等； 6.3.2.11 故障追忆

按照时间先后记录20 组故障发生的时刻（精确到毫秒），故障动作值。 6.3.2.12 试验功能

通过此功能可以设臵信号相加点的位臵，PSS有补偿试验功能，PSS无补偿试验功能，可以设定调节器按恒定触发角输出，输出触发角大小在设定的最小触发角到设定的最大触发角范围内任意可调。通过这种操作可以测定交流励磁机的时间常数。 6.3.2.13 跟踪切换

手动运行方式时，自动通道实时跟踪发电机电压；自动运行时，手动通道延时30秒跟踪转子电流（或输出电流）。两种运行方式之间能进行无扰动切换。

双自动通道之间通过CAN总线高速通讯将双方的运行数据进行交换，完成备用通道对运行通道的跟踪，同时，调节器根据转子电流计算出对应的触发角，这两种跟踪方式的跟踪结果实时进行比较，以防止由于通讯过程中可能发生的误码，导致错误跟踪，进一步保证了系统的可靠性。

在通道进行人为切换试验前，先检查备用通道的工作状态应该在跟踪状态，跟踪通道显示的触发角和运行通道的触发角基本相等，自动电压给定值UGR基本相等，IRF也基本相等。

6.3.2.14 运行方式的选择

调节器具有以下四种运行方式选择： 恒机端电压调节（AVR） 恒励磁电流调节（AER） 恒功率因数调节（可选） 恒无功功率调节（可选）

以上四种运行方式可以进行无扰动切换，其中后两种调节方式是叠加在第一种调节方式上的辅助功能。

七、功率单元

励磁装臵的主回路采用可控硅三相全控桥式整流电路，在整流桥的每个支路配有快速熔断器和信号熔断器，以供保护和发信号之用。可控硅设有阻容保护，转子装有专用的压敏电阻作过电压保护装臵，用于吸收尖峰过电压，以保护可控硅和转子的安全。

图7-1 主回路接线图

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主回路为典型的自并激接线，见图7-1。由机端的励磁变压器通过三相全控桥提供转子励磁电流。励磁变压器的接线采用Y/△-11，以减少谐波干扰。UA、UB、UC是从励磁变引入的正序三相交流电源。由于桥式电路中的电流IL流通时，必须有两个可控硅同时导通，由哪两个可控硅导通是由三相电压之中彼此差值最大的两个相电压决定的。由图7-2可看出，三相全控整流的自然换相点，是在六个线电压正半周波形的交点处。

图7-2 三相桥式全控整流电路的自然换相点

八、键盘、显示及操作

GDER-2032微机励磁调节器，采用240*128的大屏幕彩色液晶显示器进行显示，此显示器可以显示15*8=120个汉字或30*16=480个字符，此显示器采用T6963C作为控制芯片，可以进行图形和文本的两种显示模式。液晶显示器内带驱动负电源，外配背光和芯片电源控制回路。

液晶显示器主要完成人机交互界面的功能。主要作用包括：测量显示、参数整定、故障显示、事件追忆显示，与键盘结合使用，完成以上功能。 8.1 键盘操作说明

上，下，左，右箭头键的作用是用于选择菜单的当前工作栏，选中当前菜单栏以后，分为以下两种情况：

（1）对用于反白显示的菜单会以反白形式显示。

（2）以光标显示的菜单会将光标跳到选中的位臵闪烁。

在修改参数时既可以用上下箭头键，也可以用“+”，“-”键。其中上箭头键用于数字增加，同“+”键，下箭头键用于数字减小，同“-”键；

“回车”键用于确认当前选中的菜单并进入下一级菜单，修改参数时用于确认参数的

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修改。在初始界面显示下，如果按一下“回车”键，进入下一级主菜单界面显示。

“Q”键用于退出子菜单，返回上一级菜单，在修改参数时用于取消对参数的修改。 “复归”键用于对运行中出现的信号进行复归。

CPU复位：“复归”键和“复位”键一起按下，可以对CPU进行复位操作，运行中，严禁操作CPU复位，会造成无功波动。

注意，在某些特殊的情况下，只按复归键无法对故障信号进行复归时，可以采用快速同时按下并弹起“复归”和“Q”组合键几次，可以将信号清除。 8.2 主画面显示

主画面进行系统运行状态及主要测量数据的显示。此屏显示从上到下共分为四个区域。

第一区域：故障显示区

位于最顶端一行，最上面一行在调节器正常运行时显示微机励磁调节器，调节器出现故障时显示相应的故障，例如：+C相脉冲故障，按下“复归”键后重新显示微机励磁调节器标识。

微 机 励 磁 调 节 器 ----------------------------------------------------------- UG1: 13.80KV IG1: 6.25 KV UFD: 265.1 V IFD: 1650 A UGR: 13.81KV IFR: 1651 A P : 125.2MW Q : -10.13 M ARF: 150.1 COS : 0.866 F0 : 50.01 Hz ILD: 50.12 A ----------------------------------------------------------- 灭磁开关：合/分 通道状态：运行/跟踪/退出 主油开关：合/分 运行方式：自动/手动 ----------------------------------------------------------- 2006-8-18 16：12：20

第二区域：数据显示区

对应显示量定义如下，所有变量均以实际值进行显示。 UG1: 机端三相线电压平均值

IG1: 定子三相电流平均值 UFD: 励磁电压，对于无刷励磁系统此处显示零 IFD: 励磁电流，对于无刷励磁系统显示的为调节器输出电流 UGR: 自动（恒机端电压调节）PID的给定参考电压 IFR: 手动（恒转子电流或恒输出电流调节）PID的给定参考电流 P: 有功功率 Q: 无功功率 ARF: 可控硅触发角 COS: 功率因数 F0: 机端电压频率 ILD： 对于双柜均流运行方式下的本柜输出电流

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5 6 7 8 9 10 CHA通道故障 CHB恒压运行 CHB恒流运行 CHB恒无功运行 CHB通道故障 1D2:1，1D2:6 1D2:8，1D2:9 1D2:8，1D2:10 1D2:8，1D2:11 1D2:8，1D2:13 GDER-2032S励磁装臵无输出 CHB恒功率因数运行 1D2:8，1D2:12 9.3 励磁调节器静态模拟试验：

本试验的目的：判断主回路整流桥、脉冲回路板工作是否正常。 9.3.1 试验前：应先准备一台三相380V的交流调压器或一个三相变压器，变比为380/20。将它作为励磁装臵的整流电源，按正确的电源相序接至励磁装臵的刀开关上端处，断开刀开关（注：刀开关必须断开，否则会损坏变压器）。

按9.1所述合上励磁装臵电源，同时打开连接片62LP，灭磁开关此时应处于断开状态。

操作调节器的显示屏至其它试验选项, 将“恒定控制角输出功能”项修改为“允许”，并让光标移动至“恒定控制角输出”项，逐渐减小控制角，观察励磁电压是否平稳变化，当恒定控制角输出最大控制角和最小控制角之间设臵，此刻此时励磁电压表应有0~20V之间的变化。,用示波器检查功率单元的输出波形是否正常、是否能平稳调节。如是双微机，应将2SA开关分别在通道A和通道B的时，分别试验。励磁调节器在出厂前已通过厂内试验台的试验机组并网发电，装臵运行正常后方可出厂，所以励磁装臵在投运前可以不进行该项试验。当励磁装臵出现某些故障时，为查明故障原因时可进行本试验。 9.4 发电机空载升压试验

首先进入控制器“自动PID参数”项设臵自动PID参数，将运行方式切换至自动运行，即可进行空载升压试验。在试验过程中一旦发现异常现象，迅速断开灭磁开关。如果在升压过程中出现无法起励或失控现象，控制器显示“同步异常”故障信号可能是励磁变压器与发电机和励磁装臵之间连接的相序存在问题；当然，励磁变压器故障、励磁装臵本身存在故障也不能排除。当电压达到一定值后，也可与发电机短路试验时一样，通过测量可控硅阴阳极之间的交流电压来判断励磁装臵是否运行正常。

9.5发电机短路试验

通过本励磁装臵可进行发电机短路试验。首先将发电机出口母线短路，然后设法让母线电压倒送到励磁变压器，使其带电，并核实其副边输出三相电的相序是否与装臵所标识的相序相符。待汽轮发电机组冲转到额定转速后，送上励磁装臵所有电源，将运行方式选择开关2SA臵于手动位臵。合上刀开关及灭磁开关，断开合闸电源，用开关61SA送入起励信号，此时，控制器的手动运行灯应点亮，慢慢增加励磁电流的给定值，励磁装臵输出电流会缓慢增加，发电机定子短路电流也会随之上升。在试验过程中要注意观察励磁电流的变化情况，一旦发现异常应立刻分开灭磁开关。

十、运行操作

10.1运行前的准备

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10.1.1 投入厂用交流电源(L1,N)，既合上63QS空气开关。 10.1.2 投入直流操作电源(+KM, -KM),既合上61QS空气开关。 10.1.3 投入直流合闸电源(+HM, -HM),既合上62QS空气开关。 10.1.4 合上GDER-2032调节器后的两个船形开关。

10.1.5 合上励磁变、励磁PT、仪表PT的隔离开关和保险。 10.1.6 将汽轮发电机组冲转到额定转速。

10.1.7 合上励磁屏上的连接片61LP、62LP、63LP。 10.1.8 手动合上励磁屏后的刀开关。 10.1.9 用转换开关63SA合上灭磁开关。 10.2 起励操作

给发电机以初始励磁电流，发电机建压至设定值的过程称为起励。操作起励开关61SA起励建压后由调节器根据发电机电压大小及起励时间自动切除起励回路。如连接片61LP在合上位臵,此时在恒压时起励电压自动升到95%的额定电压。

注意:机组第一次升压或长时间停机后,应先检查励磁PT和仪表PT是否正常。 机组正常起励建压后，既可进行下列操作。

机旁控制：操作调节屏上的增减开关，可对发电机的电压进行调节。 中控室控制：操作中控室的励磁开关或按钮或通过微机监控系统可实现对发电机电压的调节。中控室的励磁调节只对当前的运行通道起作用，对备用通道不起作用，具有自动选控功能。 10.3 并网操作

机组第一次并网时，应先用恒流方式，等机组并网成功后，带一定的有功和无功，检查GDER-2032励磁调节器上的液晶显示器上显示的发电机电流、有功功率、无功功率是否正确，如不正确应检查电流互感器的接线，确认正确后，可切换到恒压、恒功率因数、恒无功等方式运行。当切换开关2SA在恒功率因数或恒无功时，只有当发电机电流大于一定值时，恒功率因数或恒无功才投入运行，通过励磁操作开关62SA可改变恒功率因数或恒无功的给定值。 10.4 停机操作

10.4.1 正常停机：停机继电器接点控制调节器自动灭磁。

10.4.2 人工切除：发电机解列后，操作61SA转换开关，则发电机灭磁。

10.4.3 事故停机：事故停机时，发电机保护继电器引入接点动作，分灭磁开关灭磁。 10.5 通道切换（适用于双微机）

一般来说,通道A为运行通道,通道B为备用通道, 备用通道自动跟踪运行通道，当运行通道发生故障时，自动切换到备用通道。

在任任何情况下都可以进行运行通道到备用通道或备用通道到运行通道的人工切换，为避免切换前后发电机电压或无功功率波动，必须等备用通道的导通角ARF与运行通道的导通ARF在GDER-2032励磁调节器上的液晶显示器上可观角ARF基本一致后方可进行切换。

十一、常见故障和处理

当励磁装臵本身故障以及与之有关的其它信号设备故障，励磁装臵均有可能发出故障报警，最近发生的故障类型及故障时的相关运行参数在“故障追忆”菜单里均有记录，根据这些信息可判断引起故障的原因，为处理故障提供方便。 11.1 以下所列的故障均会在励磁调节器上显示

PT故障：励磁装臵报“励磁PT故障”或“仪表PT故障”信号时，可用万用电表在励

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磁屏对外接线端子上测量该PT的三相电压，若测量数据有较大差距，说明该PT存在问题。反之，有可能与PT相连的柜内线路有松动或控制器本身测量出现问题。

过励限制动作：发电机在作试验及试运行过程中，应注意观察控制器励磁电流的显示值是否正常，如与励磁电流表的显示有较大差距，应马上查明原因。如果发电机运行正常，而控制器报过励限制动作，有可能是因为励磁电流的测量出现问题，这时需停机对励磁装臵进行维修。当电网电压突然降低，并在短时间内没有恢复，励磁装臵强励后无法恢复有可能产生过励动作。

欠励限制动作：当发电机运行时励磁电流减小到空载励磁电流以下时，发电机无功功率由正变负，发电机即进入无功进相运行。如果励磁电流减小到一定值后，控制器即报“欠励故障”信号，此时应迅速增加励磁，如仍不能将励磁电流升高，应进行停机检修，排除故障后才能再次并网运行。造成该事故的原因可能是多方面的。例如，励磁变压器绝缘损坏导致整流电源不正常，可控硅整流桥出现问题，控制器出现问题，电网电压突然大幅升高等等。

V/Hz限制动作：发电机在空载升压运行时，如果机组转速降低到一定值时；机组转速正常，发电机电压升高到一定值时；机组转速及电压均正常，控制器对机组频率检测出现问题时，控制器均有可能发出此项报警。

SCR故障：励磁装臵的可控硅整流桥出现故障时报出该类故障，此时励磁柜上的功率桥故障报警灯应点亮。此时可去检查功率桥的哪些快速熔断器被熔断而发出报警信号，检查其相对应的可控硅也存在损坏的可能性。将已被损坏的元件更换，对装臵进行诸如静态模拟试验等检测手段检测后方可投入正常运行。

自检故障：装臵本身电源故障时，控制器会发出“24VI故障”或“24VII故障”的报警信号，用万用表去检测控制器相应电源电压是否正常，如果正常，说明是控制器误报，将“保护投退”菜单中的“自检故障”项退出，故障报警消失，机组可继续运行，在停机检修时通知厂家进行维修。控制器报“CAN通迅故障”时，说明双微机控制器的两个微机之间出现通迅故障，此时可将“自检故障”退出，或者将两微机控制器“系统设臵”菜单中的“通道配臵”选项设臵为“单”继续运行，并通知厂家在停机时进行检修。 11.2下面列出的几点发生时励磁调节器上的故障指示灯并不一定会动作。 11.2.1 起励不成功

起励不成功可由以下原因产生 序号 故障产生的原因 处理方法 1 2 3 4 5 6 发电机组未到额定转速 励磁变和PT的保险丝未合上 把发电机组升速到额定转速 合上保险丝并检查相关接线， 灭磁开关未合上 合上励磁屏上的灭磁开关 没有起励电源，合闸电源（62QS）合上励磁屏上合闸电源（62QS）开关开关未合上 并检查相关接线 远控一直有停机灭磁信号 复位停机灭磁信号并检查相关接线 励磁装臵在手动运行（由于手动时考虑用于发电机短路试验调节器的给切换到自动方式运行 定值设得较低，但并不一定起励会不成功） 11.2.2 运行中发现风机停止

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序号 1 2 3 故障产生的原因 交流电源消失 61KA交流继电器损坏 风机损坏 处理方法 在励磁屏上合上交流开关电源63QS。 更换61KA继电器 如经以上处理风机还未正常，则更换风机。 11.2.3可控硅过热/快熔熔断故障的处理 可控硅和快熔熔断共用一个指示灯,当发故障信号时首先确定是可控硅过热还是快熔熔断呢，如励磁屏上的可控硅过热/快熔熔断指示灯亮时，同时励磁调节器上的故障指示灯亮时说明是快熔熔断，请停机后检查整流桥上的快速熔断器和微动开关、并检查85K继电器和相应的线路。如励磁调节器上的故障指示灯没亮时，则说明是可控硅过热，此时应减少励磁电流，并检查风机是否在运行，如风机停止了，则按11.2.2处理。经以上处理后，故障还没消除，应停机检查温度继电器是否损坏。 11.2.4 灭磁开关合闸合不上

当在机旁和中控操作灭磁开关合闸时，发现灭磁开关合不上后，应首先检查合闸电源是否给上（62QS是否合上），再到励磁屏后用手试试能否用手动合上灭磁开关，如不能，则说明一直有分闸信号存在，请检查是否是复位了继电保护发出的故障信号及相关线路，如手动能合上，则说明灭磁开关的机械结构有问题，请检查开关的合闸机构。 11.2.5 微机控制器显示器出现花屏、字体残缺不全、没有任何显示等情况时，可断开微机控制器电源，打开显示器面板，检查显示器与主机之间的连线插头是否安装良好。如仍不能将问题解决，通知厂家更换显示器。

十二、包装、交货、搬运、储存和安全规范

12.1励磁装臵由制造厂按照其尺寸、重量和结构特点进行包装。在运输过程中，所有零部件必须按照包装箱上的标记进行吊运。 12.2货物到达工地后，由买主代表和制造厂代表一起开箱检查。必须按照制造厂提供的装箱清单和装箱发货明细表进行清点零部件是否齐全，完好。如有损坏严重锈蚀或遗失，应立即通知运输者和制造厂代表。

12.3货物到达工地后，应该存放在有遮盖的仓库内。货物不能露天存放。存放的仓库要求清洁、干净、干燥，仓库内的温度应不低于+5℃，应避免低温和急剧的温度变化。 12.4安全规范

当设备工作时，你需要打开箱子检查或调整控制器。一些接线座或电气元件将暴露出来，为避免事故或设备带来危险，只能由有资格的电气设备维护人员进行操作。在设备适当处粘贴安全标志，如: 柜体外粘贴触电危险标志; 柜内粘贴接地标志。

十三、铭牌

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十四、备品备件

根据标准规定提供备品备件，合同中有特殊规定的按合同提供。

十五、售后服务的联系方式

地址：中国浙江省杭州市萧山区市心中路128号 部门：用户服务处

电话：+86 571 82815296

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附录一、GDER-2032励磁调节器通讯协议

一．通信设臵

1． 波特率： 9600bps (调节器上可调) 2． 起始位： 2位 3． 数据位： 8位 4． 奇偶校验： 无 5． 停止位： 1位

6． 地址范围： 1~255 (调节器上可调,一般单微机时01)

二 具体命令格式： 遥信命令 询问： 地址 功能码 02 00 子功能码 00 子功能码 00 数据输入 点数高位 数据输入 （位）点数低位 CRC16位校验 90H（固定为90） 返回： 地址 功能码 字节长度 12H 数据高位 数据低位 。。。 H-L。。。。 高位在前低位在后 CRC16位校验 02 1.1.1 H 1.1.2 L 命令报文信息 功能代码 子功能码 点数（9×16） 02H 0000H 144 内容说明 1、通道运行及故障标志 2、装臵自检故障标志 3、上送故障录波标志 4、上送试验录波标志 5、上送事件记录标志 6开关量输入1 7开关量输入2 8键盘 9保护投退标志

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位定义 变量名 BIT0 BIT1 BIT2 BIT3 BIT4 BIT5 BIT6 BIT7 BIT8 BIT9 BIT10 BIT11 BIT12 BIT13 BIT14 BIT15

通道运行及故障标装臵自检故障标开关量输入1 志 志 IO_OUTPUT ERROR_FLAG1 IO_INPUT 自动运行 手动运行 PSS投入 恒无功运行 恒功率因数 PT断线 V/Hz保护 过励限制 欠励限制 自检故障 功率桥故障 失脉冲 备用 跳开关 切它柜 切本柜 A/D故障 24V1故障 24V2故障 5V故障 12V故障 同步故障 它柜24V2故障 它柜中断故障 CAN通讯故障 232通讯故障 485通讯故障 自动跟踪故障 手动跟踪故障 参数CRC故障 灭磁开关(常闭) 开关量输入2 IO_GPIN 它柜24V2故障 零起升压（臵位） 备用 它退输入 备用 有功功率调节 本柜24V1 #1功率柜故障 本柜24V2 #2功率柜故障 #3功率柜故障 PSS投入 通道投入/退出 通道运行/跟踪 自动运行/手动运 行 增磁 减磁 恒无功 恒功率因数 自退输入 （遥测命令（模拟量）

询问：

地址 返回：

地址 功能码 04 字节长度（纯数据） 数据器高 位 数据器低 位 。。。 CRC16位校验 功能码 子功能码高位 00 子功能码低位 00 数据长度（字）高位 00 27H 数据长度（字）低位 CRC16位校验 04

遥测量（模拟量一览表）

序号 1 2 3

变量名 UAB1 UBC1 UCA1 描述 测量PT电压 ,, ,, 额定对应内部值 0xCCC ,, ,, 31

备注 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 IA IB IC UAB2 UBC2 UCA2 USA USB USC URAN BAK IG UG1 UG2 UFD IFD P Q ARF F0 UG_REF IF_REF ILB ILA U12V U5V H0 COS F1 QC_REF STEP_REF BAL_REF COS_REF Q_REF VHZ_REF 定子电流 ,, ,, 仪表PT电压 ，， ，， 系统电压 ,, ,, 白噪声测试信号 备用 定子电流三相平均值 测量PT三相平均值 仪表PT三相平均值 转子电压 转子电流 有功功率 无功功率 可控硅触发角 系统频率 自动运行给定值 手动运行给定值 它柜输出电流 本柜输出电流 装臵12V电源 装臵5V电源 转子过励发热量 功率因数 永磁机频率 调差附加给定 阶跃试验附加阶跃量 均流附加给定 恒功率因数附加给定 恒无功附加给定 V/Hz附加给定 0xCCC ,, ,, 0xCCC ,, ,, 0xCCC ,, ,, 0xCCC 0xCCC 0xCCC 0xCCC 0xCCC 0xCCC 实际值*10 实际值*10 实际值*10 实际值*100 0xCCC 0xCCC 0xCCC 0xCCC 0xCCC 0xCCC 实际值 实际值*1000 实际值*10 0xCCC 0xCCC 0xCCC 0xCCC 0xCCC 0xCCC 特殊 设计 需要 对三机有刷励磁使用 对于无刷励磁为输出电流 显示保留一位小数点 显示保留二位小数点 双柜均流方式有效 显示加%号 仅供参考 32

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