ABB UNITROL®6000励磁系统
系统概述
ABB UNITROL® 6000 励磁系统是发电领域的标杆产品，在技术先进性和运行可用性方面树立了行业标准。作为许多发电单元的核心组件，它能帮助电厂所有者和运营商实现资产的可靠运行、稳定性能以及快速的瞬态响应，完全满足电网对发电设备的要求。
该系统的应用范围广泛，涵盖多种发电和工业场景：
发电机领域：适用于蒸汽、燃气、核能和水力发电厂的发电机，还包括核应急柴油发电机。
电机领域：可用于钢铁厂、纸浆和造纸厂、化工厂、天然气生产厂、炼油厂等场所的电机。
系统版本及特性
UNITROL® 6000 励磁系统分为 Medium 和 X-power 两个版本，分别针对不同规模的应用场景，各具特色。
（一）UNITROL® 6000 Medium
这是一款可定制的解决方案，专为中小型静态励磁系统设计，在无刷和关键蒸汽发电机组的灵活性、可靠性和连通性方面堪称标杆。
配置与选型：
支持单 / 双通道配置，可根据需求额外配备备份通道。
提供多种晶闸管桥模块选择，能满足各种现场数据和可用性要求。
典型应用：
水力发电厂、抽水蓄能发电厂、联合循环发电厂。
采用无刷励磁、励磁电流 200A、供电频率 400Hz 的关键蒸汽发电厂。
工程解决方案：具备在线电源转换、电制动等功能。
主要参数：
直流电流范围：<1,800A。
转换器冗余：单通道、双通道、双通道 + 备份。
最大转换器数量：3 个。
转换器类型：D1、D2、D3、D4、D5。
电力系统稳定器（PSS）：2B/2C。
自适应电力系统稳定器（APSS）：无。
PEC 控制器版本：2 代。
IEC 61850 标准：可选配。
励磁断路器：交流或直流。
（二）UNITROL® 6000 X-power
该版本专为大型发电单元设计，在灵活性、可靠性和连通性方面树立了新的标杆。
配置与选型：
支持单 / 双通道控制配置，可根据需求配备备份控制器。
提供多种晶闸管桥模块选择，能满足各种现场数据和可用性要求。
典型应用：
励磁电流 > 10,000A 的核电站。
励磁电流 4,500A、配备冗余空水换热系统的地下水力发电厂。
配备 15MW 静态变频器用于 turbine 启动、励磁电流 6,000A 的燃气轮机电厂（MEGATROL 套餐）。
功率部分位于 IP54 防护等级容器中、自动电压调节器柜间距 > 150m、励磁电流 3,500A 的燃煤电厂。
配备两个直流励磁断路器（一个用于直流备用励磁）、励磁电流 4,000A 的水力发电厂。
主要参数：
直流电流范围：1,800A < X < 12,000A。
转换器冗余：单通道、双通道、n-x 冗余。
最大转换器数量：8 个。
具备 H 型配置。
转换器类型：D5、UNL13300、UNL14300。
电力系统稳定器（PSS）：2B/2C/4B。
自适应电力系统稳定器（APSS）：有。
PEC 控制器版本：3 代。
IEC 61850 标准：标配。
励磁断路器：交流（4,000A）或直流。
UNITROL® 6000 励磁系统的控制功能全面且强大，涵盖闭环控制、保护监控、数据记录、电力系统稳定等多个方面，确保发电机安全、稳定运行。
（一）闭环控制
自动模式下，配备带 PID 滤波器的电压调节器。
手动模式下，配备带 PI 滤波器的励磁电流调节器。
具备无功和 / 或有功电流下垂补偿功能。
设有多种限制器电路，确保发电机在安全范围内运行，包括最大和最小励磁电流限制、取决于电机冷却介质温度的最大定子电流限制、P/Q 欠励磁限制、伏 / 赫兹限制等。
手动限制功能，即使在手动控制模式下，也能将发电机保持在安全范围内。
支持功率因数 / 无功负载控制。
（二）保护和监控功能
监控和保护功能可在三个动作级别自由配置：仅发出报警信号、切换到冗余电路、瞬时励磁跳闸以保护资产。
主要功能包括过电流保护（瞬时 / 反时限）、伏 / 赫兹保护、失磁保护、转子温度监控、晶闸管导通监控、实际值监控等。
（三）数据和事件记录
内部事件记录器可处理和存储多达 2,000 个事件，每个事件都带有实时时间戳。
数据记录器包含预配置部分，可记录大量测量值和内部信号，在发生故障时会自动触发，便于高效故障排查和持续改进，以最大限度提高可用性。
还提供可自由配置的高速记录器，用于合规性测试或网络事件分析。
（四）系统时间同步
所有控制器的系统时钟可通过简单网络时间协议（SNTP）与时间源同步，精度高达 1ms，便于高效故障排查，使励磁事件日志与电厂其他日志保持一致，缩短机组重新并网时间。
（五）电力系统稳定器（PSS）
PSS 功能通过励磁来抑制功率振荡，提高发电机和传输系统的稳定性。UNITROL® 6000 可选配的 PSS 类型包括：
符合 IEEE 标准 421.5-2016 的 PSS 2A/2B/2C。
符合 IEEE 标准 421.5-2016 的 PSS 4B/4C。
由 ABB 瑞士公司开发的自适应 PSS（APSS），可根据当前网络条件优化 PSS 设置，最大限度提高可用性，避免在弱电网中因阻尼不足而导致跳闸。
控制功能
硬件与软件
（一）硬件组件
系统基于 AC 800PEC 高性能处理器家族构建，该处理器是 ABB 800xA 控制平台的扩展，专为满足电力电子的快速控制要求而开发。
控制部分：
AC 800PEC 控制系统具有极高的处理速度，提供快速的模拟和数字过程 I/O，典型周期时间为 400µs。
在单个控制器中实现快速闭环控制和常规过程逻辑。
低速 I/O 的典型周期时间为 10ms。
用于转换器脉冲控制和光通信的超快速可编程逻辑，周期时间可低至 25ns。
功率转换器：
每个通道的功率转换器根据最大励磁电流和电压的系统要求进行选择。
最多可配备三个冗余通道，并提供在线维护选项（可选），以满足严格的可用性要求。
ABB 开发了一系列晶闸管功率转换器，专门用于直接（静态）和间接励磁系统，如 D1 至 D5、UNL13300 和 UNL14300。
D1 至 D5 功率转换器的主要特点：单相或三相交流供电电压高达 1,080V；额定供电频率 50 至 480Hz（可根据要求提供 16⅔Hz）；冷却风扇噪声低，≤70dB (A)；紧凑设计，转换器和控制完全集成，带有集成服务面板。
UNL14300 功率转换器的主要特点：交流供电电压高达 1,500V；绝缘测试电压高达 7.5kV；冷却风扇噪声低，≤70dB (A)；具备有源电流平衡控制；可选冗余风扇（可在运行中更换）、“抽出式” 设计（便于安全在线维修和功能测试）。
（二）软件功能
软件包含所有保障发电机安全运行所需的调节、保护和监控功能作为标准特性。为满足任何应用的特定需求，软件可轻松配置和调整。
模拟器与电网规范合规
（一）SMTS-RT 6000 模拟器
SMTS-RT 6000 是一款 “硬件在环” 模拟器，可模拟发电机 / 电机、其涡轮机 / 负载和电网。该模拟器与励磁系统连接进行闭环测试，以分析其静态和瞬态行为。
作用：减少电机测试时间，节省成本，并作为维护和操作人员的理想培训工具。
优势：通过使用模拟器和 UNITROL® 6000 控制设备预先调整控制参数集，可进一步缩短调试时间。
（二）电网规范合规
UNITROL® 6000 的控制功能可支持任何电网规范。励磁控制终端（ECT）的广泛测试功能和强大的数据记录器用于测试、调整和证明控制、稳定器和限制器功能的性能。
测试工具：内置白噪声发生器可快速准确地分析系统频率响应，以最少的时间执行合规性测试。
数据存储：数据记录存储在 ECT 的专用存储器中，可轻松复制并集成到电子文档中。
联合测试：与 SMTS-RT 6000 结合使用，可模拟最关键的电厂或电网条件，而这些条件在实际系统中通常无法安全测试。
通信功能
UNITROL® 6000 励磁系统的通信功能确保了便捷的人机交互以及与电厂控制系统的高效集成。
（一）励磁控制终端（ECT）
ECT 是一个用户友好的人机界面，支持系统的操作、监控和维护。它是一款高性能的工业级触摸屏 PC，独立于系统控制器运行。
功能：可长时间记录事件和系统数据。
显示：LCD 触摸屏为操作员提供多种可选屏幕，以图形和数字形式显示系统的实际状态。
兼容性：运行 Windows 10 系统，也可安装在任何 PC 上用于调试。
（二）与电厂控制系统集成
支持以太网和现场总线协议（Modbus-RTU、Modbus-TCP、Profibus DP-V0）以及 IEC 61850，作为与电厂控制系统通信的主要选择。紧急控制信号可直接硬连线到控制板。
（三）远程服务
UNITROL® 6000 支持通过 ABB RAP 平台或客户内部工具进行远程访问。这样，本地维护团队可以获得 ABB 服务专家的必要支持，有助于降低维修和服务相关成本。
服务与支持
ABB 为 UNITROL® 6000 励磁系统提供全方位的服务与支持，涵盖安装调试、培训、生命周期管理等多个环节，确保系统全生命周期的可靠运行。
（一）安装和调试
ABB 工程师具备专业素养、丰富经验和多语言能力，确保系统的安装和调试工作令人满意。
（二）培训服务
ABB 大学提供针对 UNITROL® 6000 励磁系统的标准和定制培训课程，有虚拟和现场培训两种选项。如需详细培训计划，可访问www.abb.com/abbuniversity。
（三）生命周期管理
ABB 的励磁系统生命周期管理模型帮助客户以最低成本延长和最大化其资产的生命周期。根据产品的生命周期阶段，服务专家会推荐必要的行动，并主动联系客户，告知所有维护、服务和升级需求。
励磁关怀计划：全面涵盖客户的所有维护需求。
生命周期服务示例：提供优化可靠性的技术支持、远程服务、维护和维修、扩展、升级和改造等。
生命周期阶段服务：
活跃期：产品可购买，提供完整的生命周期服务。
经典期：产品可用于电厂扩展，提供备件、维护和维修服务。
有限期：只要能获得材料，就提供备件、维护和维修服务，但生命周期服务有限。
淘汰期：由于技术原因或成本原因，ABB 无法保证生命周期服务的可用性，但会提供技术解决方案进行资产改造或升级。
