（国电南瑞科技股份有限公司 211106）
摘要：主要研究国产励磁系统在进口燃气发电机组中的应用，给出了一种国产励磁系统，并从励磁系统配置、信号交互设计以及功能设计等方面，对国产励磁系统在进口燃气发电机组中的应用进行了探讨。
关键词：国产励磁系统；进口燃气发电机组
和常规火力发电机组励磁系统相比，燃气岸电机组特殊的运行方式需要配套对应的励磁系统，设备配置以及功能设计以及信号接口都有所不同，电厂进口燃气发电机组，如果配套进口对应的励磁系统，将会增加投资成本，研究国产励磁系统在进口燃气发电机组中的应用，则能够在保证设计可靠性的同时，减少对进口设备的依赖。
一、励磁系统配置
（一）燃气轮机
燃气轮机联合循环系统是燃气轮机单循环与蒸汽轮机单循环的结合体，系统运行更加灵活，技术更加先进，热效率更高，机组启动速度更快，自动化和智能化程度也更高，有着更优异的调峰性能，是现阶段国内外最先进的商业化火力发电几组，能够满足日益严格的发电环保性能需求。近些年国家经济快速发展，用电量不断增加，电力高峰负荷更大，对电网供电安全性以及稳定性的要求更高，社会公众的环保意识更强，对电力系统的环保性能要求也更加苛刻，在这种情况下，研究燃气循环发电技术，在电力调峰、能源结构调整以及节能减排方面都有重要的作用。现阶段，国内已经建成投运的燃气联合循环电站燃气轮机主要依赖进口，来自GE、西门子、ALSTOM以及三菱等国外厂商，或者是国内主机厂与国外厂商合作，二次控制、保护设备等配套系统则为国外垄断，近些年国产二次控制保护设备技术也不断进步，其中国产励磁系统的控制性能、通信接口以及自动化程度都能够满足进口燃气发电机组配套励磁控制需求。
（二）励磁系统
燃气用励磁系统一般使用自并激静止励磁方式，国内燃机一般使用静止变频器启动，启动过程需要和励磁系统互相配合，接入励磁电源产生励磁电流，导致燃气机组和传统的火电机组在自并励磁系统配置上存在着一定的差别。燃气发电机组的调节器、功率整流桥以及灭磁系统都能够在启动、发电两种工况下复用，可以精简设备，节约设备投资，而调节器则需要采集外部信号了解燃气发电机组的运行情况，据此切换励磁电源开关，切换至正确模式。燃气发电机组励磁系统设备有常规的励磁变、调节控制系统、功率整流、灭磁/过保护等基本功能，同时还设置有开关切换柜，内部有启动变压器与切换开关，借助切换开关来切换SFC启动工况以及自励建压工况下的励磁电源。本次研究中给出的PCS-9400励磁系统冗余配置双通道励磁调节器，任意通道调节器都设置有电压/电流/定角度三种基本控制模式，AVR工作方式下还可以投切无功闭环、功率因数闭环等更多附加控制。调节器工频每周采样72点，计算速度超过4000次/d，具有超高速采样和计算性能，模型计算结果更加精确。该励磁系统选择了脉冲光纤传输以及分布式出发脉冲发生方式，进一步提高触发脉冲传输的抗干扰性能，有效屏蔽整流桥之间的共用脉冲。系统还会对可控硅元件、励磁电压电流进行实时在线监测，在线计算整流桥元件级别的智能均流与灭磁电阻能耗。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆 另外，该国产励磁系统设置有智能I/O，可以和变频器、燃机控制系统以及故障录波器进行数据传输，发布控制逻辑操作，I/O单元和AVR直接建立光纤连接，调节器发布各种工况下的控制指令，同时接听AVR反馈。
二、信号交互
燃机主控系统、SFC、励磁系统设备之间信息数据量很大，需要设置Profibus-DP高性能通讯连接，励磁系统的智能I/O主要用于和SFC-TCS的数据通讯，借助I/O单元，可以灵活的和外部设备以及系统间各种开关量模拟量进行交换。智能I/O能够通过采集外部输入信号以及机组状态信息快速识别当前工况，并依据SFC和TCS系统发布的指令启动工况或者自励发电工况。励磁系统与SFC之间数据通讯量一般，但是信号重要级别和实时性要求很高，所以励磁系统与SFC系统之间尽量建立硬接线，两台机组一般对应两套SFC装置，而且每一套SFC装置都能够控制任意一台机组，能够满足直通启动和交叉启动功能需求，而该功能要求励磁系统要能够同时建立两套SFC对应的通信系统，因此二者之间要设置互相闭锁，可以选择PLC设备，执行TCS发布的SFC选择指令，选择性建立和目标SFC之间的信道。励磁系统和主控TCS之间为一对一信息交换系统，信息量很大，但是对信息实时性要求一般，因此现场励磁系统可以和TCS系统建立基于Profibus-DP的总线通讯，这是一种国际化，对设备制造商依赖程度很低的标准现场总线，适用于快速、时间要求较高，可靠性很高的通信应用场景，因此在制造业自动化控制系统、轨道交通系统、电力自动化系统中得以广泛应用，基于冗余Profibus现场总线，信号电缆接线更加简单，进一步增强了励磁设备从站和TCS主控系统之间的通讯能力，系统运行可靠性更高。励磁I/O依据TCS信号确定机组当前工况，满足启动条件后向励磁系统发放就绪信号，并等待SFC启动信号，TCS接收到励磁系统和SFC就绪信号之后，检查断路器、刀闸位置正确之后发布SFC启动命令，接收到SFC启动的I/O检查励变开关/启动变开关状态、整流电压电流特征、控制调节器状态，确认无误之后调节励磁电流至SFC指定值。
结语：
燃气发电机组在发电效率、节能性能方面有着很大的技术优势，在我国国家电网中的应用比例逐渐增加，研究国产励磁系统在进口燃气发电机组中的应用，对减少国家电力系统对进口设备的依赖，推动电力系统国产化有重要意义。
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论文作者:孙延昭,万泉,余振
论文发表刊物:《电力设备》2017年第27期
论文发表时间:2018/1/26
标签：励磁论文; 系统论文; 机组论文; 燃气论文; 工况论文; 调节器论文; 燃气轮机论文; 《电力设备》2017年第27期论文;