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人工智能技术在励磁系统中的应用研究
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2023 年(第十六届)发电企业信息技术与应用研讨会 - 554 - 人工智能技术在励磁系统中的应用研究 中国长江电力股份有限公司溪洛渡水力发电厂,米文超、夏建华、马作甫、刘喜泉、崔玉刚 摘 要:大型水电站发电机励磁系统基本采用三相全控桥式整流电路,励磁功率柜、断路器、灭磁电阻、阳极电缆 等一次元器件均有大量热量发出。对于地下厂房等空间狭小的环境,励磁系统设备的散热面临巨大挑战,散热不畅又会 直接威胁系统的安全稳定运行。本文通过分析一起大型水电站励磁系统人工智能技术应用研究案例,对此大型水电站励 磁系统结构和现状问题进行了分析, 对比采取普通技术措施的效果, 给出了人工智能技术在励磁系统中应用的解决方案, 并通过试点实施进行效果验证。 关键词:大型水电站;励磁系统;人工智能;阳极电缆;隔离刀闸;散热 某大型水电站左、右岸地下厂房各安装 9 台 770MW 水轮发电机组,是国家“西电东送”的骨干工 程,通过 500kV 线路分别送往国家网和南方电网。 该电站发电机组因安装在地下厂房,其励磁系统设 备安装紧凑,面临通风散热难、部分设备巡检风险 大等技术难题,特别是部分关键设备长年严重发热 而无法实时监测,给机组安全稳定运行造成极大隐 患。本文通过对大型水电站励磁系统结构和现状问 题进行了分析,对比采取普通技术措施的效果,给 出了人工智能技术在励磁系统中应用的解决方案, 并通过试点实施进行效果验证,极大的提高了工作 效率,消除了设备安全隐患,为电站正常运行、 “西 电东送”提供了有力保障。 该电站共装设 18 台 770MW 水轮发电机组,左岸 地下厂房安装 9 台机组,使用南瑞 NES5100 励磁系 统,右岸地下厂房安装 9 台机组,使用 ABB UNITROL 6800 励磁系统。 以左岸南瑞 NES5100 励磁系统为例,其采用的 是静止晶闸管三相全控桥整流的发电机自并励励磁 系统方式,拥有两套完全独立的数字式调节器,双 通道互为热备用,手自动双模式+AVR 叠加模式,内 部主要采用常规 I/O 和 CAN 总线,电力系统稳定器 采用软件 PSS2B 模型。系统配置有 4 个功率柜,采 用 ABB 5STP28L4200 晶闸管,整流桥输入输出配置 有隔离刀闸,功率柜冷却方式为强迫风冷、每柜 2 套互为备用的冷却风机,均流方式采用长线物理均 流。系统灭磁设备,配置交直流双灭磁开关+SiC 非 线性电阻灭磁。直流灭磁开关为瑞士 SECHERON 公司 HPB45M-82S 单断口直流磁场断路器,交流灭磁开关 为德国 SIEMENS 公司 3AH3078-8 交流磁场断路器, 非线性灭磁电阻使用的是英国 M&I 公司 SiC 非线性 灭磁电阻。转子正极配置国产手动隔离刀闸。励磁 变采用的是海南金盘生产的户内、自冷、无励磁调 压、环氧树脂浇注的三个单相干式整流变压器,其 容量为 3×1800KVA,二次电压 920V。系统原理如图 1 所示。 因该电站为地下厂房,设备安装空间和通风效 果有限,左岸磁系统设备安装紧凑,且采用长线物 理均流模式,功率柜进出线和正极母线还配置了手 动隔离刀闸以方便设备检修或者故障隔离。设备经 多年运行,逐渐出现了部分关键设备发热严重的情况。

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