2024年8月19日发(作者：达昆)
EXC9200励磁系统用户手册
第 1 章
概 述
中国电器科学研究院有限公司
广州擎天实业有限公司
目 录
1-1前言 2
1-2适用范围 2
1-3 适用环境 3
1-4 主要技术特点 3
1-5 主要功能 4
1-6 所遵从的行业励磁标准 5
1-1前言
EXC9200型励磁系统是中国电器科学研究院有限公司/广州擎天实业有限公司
开发的第六代微机励磁系统。其主要设计特点，依托高性能、高可靠的嵌入式计算
机和实时操作系统平台，采用分布式控制架构，实现励磁系统的操作、显示、状态
和故障监测等智能一体化。
EXC9200 型励磁系统基于高性能计算机平台，其核心控制单元采用高性能
CPU为主处理器，大容量FPGA 芯片为协处理器，组成多CPU的高速实时采样和处
理系统。主处理器采用 RISC 架构，主频800MHz的32位高性能处理器，带双精度
（64位）浮点运算器，用于完成复杂逻辑控制、复杂运算和通信。大容量FPGA 内
部集成RAM 和多路 DSP，用于多单元并行浮点运算，进行数字信号处理。
EXC9200励磁系统的调节器是具有多通道冗余能力的系统，系统的冗余配置
为1+i方式（i=1,2），即系统可配置为双通道冗余或三通道冗余，通道间的切换
基于优先级方式，极大提高系统可工作性能，最大限度的降低励磁装置的强迫退出
运行的概率。
EXC9200 励磁系统的可配置500A、1000A、2000A和3000A等级的功率柜，其
设计生产工艺已经过20年以上总计数千台机组运行验证，主要特点是高输出电
流、强停风机能力，并具备完善的状态信息监测和显示功能，具有很高的可靠性。
1-2适用范围
EXC9200 型励磁装置适用于从几千千瓦到百万千瓦不同类型同步发电机的励
磁系
统，包括：
◆ 汽轮发电机组
◆ 水轮发电机组
◆ 抽水蓄能机组
◆ 燃汽轮机组
◆ 生物发电机组
◆ 核电机组
EXC9200 型励磁装置适用于以下各种励磁方式，主要包括：
◆ 自并励静止励磁系统
◆ 它励静止励磁系统
◆ 直流励磁机励磁系统
◆ 交流励磁机三机励磁系统
◆ 无刷励磁系统
1-3 适用环境
1、周围空气温度最高+40℃，最低温度-20℃，可适用于海拔高度1000m以
上。
2、空气相对湿度, 月平均最大相对湿度为90%。
3、一般应安装在空调室内，周围无爆炸危险、无腐蚀金属和破坏绝缘的气体
及导电尘埃，无水淋日晒，并保证周围清洁。
4、允许振动条件：振动频率为10Hz~150Hz时，振动加速度不大于5m/S2。
5、特殊要求由我方与用户协商确定。
1-4 主要技术特点
1、专业、高品质，全面满足同步电机的励磁要求。
EXC9200型励磁系统具备同步电机励磁标准所要求的全部功能，各项性能指
标均达到或优于标准要求。
2、模块化设计、接口丰富，可定制化设计生产。
励磁系统采用多通道冗余配置，系统内部采用分布式控制网络和模块化设
计，功能划分清晰，对励磁系统重要电路均有完善的故障诊断和报警；系统接口丰
富，具有很强的扩展能力，能方便的根据用户具体需求进行定制化生产设计。
3、高性能、高精度，能满足复杂励磁控制算法和逻辑控制需要。
EXC9200励磁调节器核心控制单元采用高性能CPU和大容量FPGA的高可靠工
业计算机。励磁调节器的CPU运行主频率800MHz以上，带双精度浮点运算器。励
磁调节器结构紧凑，关键信号独立采样和隔离，功能清晰，软件、硬件结构简明，
运行效率高，全部调节运算过程（包括PSS2B、PSS4B、PSVR和NR-PSS）可达到
1000次/秒。
4、 励磁调节器通道切换基于优先级方式，最大限度提高系统的可工作能
力。
励磁调节器可以根据用户需要配置为1+i（i=1,2）冗余系统，通道间主/从
工作方式，具备完善的故障检测方式和处理方法，实现对通道自身工作状况的评
估，确定通道运行状态级别，实现各通道间的对等冗余，达到使调节器间热备用更
加合理、更加智能。
5、众多成熟技术的集成和应用。
采用可控硅高频脉冲列触发技术，使得可控硅的导通快速、可靠。采用低残
压快速起励技术，在自并励静止励磁系统，借助于发电机的残压即可实现发电机起
励、建压，大大减小了励磁系统辅助起励电源的容量。
智能化功率柜智能均流技术是我单位的一项发明专利（专利号：ZL_02_1
_52084.4）。采用这项技术可以确保并联运行功率柜间均流系数大于95%。在此技
术基础上，EXC9200励磁系统在智能化功率柜中更实现了智能化功率柜间的桥臂均
流。
系统电磁兼容设计技术，系统的电路板件的电磁兼容能力均优于标准要求的
3级水平。
6、强大的调试助手Debug软件，简化励磁调试和维护。
基于网络通信接口的调试技术，调试助手Debug采用了可视化图形交互界
面，通过菜单命令方式可以完成励磁系统的状态观测、调试、维护等工作，简单易
操作。
7、脉冲传输可采用电传输方式或光纤传输方式
脉冲传输回路经过专门的电路处理，具有较强的抗干扰能力；在特殊电气要
求的环境下，可以配置光纤传输脉冲方式，增强励磁主控制回路的可靠性。
8、系统可配置CAN总线通信或光纤通信
系统根据不同容量的机组对系统的要求，可配置为CAN总线通信方式或光纤
通信方式。
9、对外通信接口丰富多样
系统可提供RS485、千兆自适应以太网、光纤通信和IRIG-B（DC）等接口，
可适用于Modbus 485、ModbusTCP、SNTP、IEC61850和IEC60870-5-104等通信协
议。
1-5 主要功能
1、按发电机机端电压偏差进行调节的自动方式；
2、以励磁电流作为反馈量的手动方式；
3、具备国际标准的IEEE-PSS2A(2B)、PSS4B功能；
4、可附加电力系统电压调节器（PSVR）和鲁棒非线性NR-PSS等特殊功能；
5、励磁电流瞬时强励限制及反时限过励限制；
6、五点拟合的欠励限制曲线；
7、无功电流调差；
8、发电机机端电压五点拟合的V/F反时限限制器；
9、具有方便的用于励磁系统模型测试及PSS试验的输入、输出接口；
10、软件实现励磁调节器自动方式/手动方式的数字给定，无触点、无磨损。
通过整定参数改变数字给定调节速度；
11、以FPGA实现精确的数字移相触发控制。角度分辨率可达0.003度；
12、设有通道间自动跟踪和故障自切换功能；
13、采用可控硅高频脉冲列触发技术和低残压快速起励技术；
14、智能化功率柜可保证均流系数达95％以上。
15、同步交流采样功能，降低了测量环节时间常数；
16、恒无功、恒功率因数以及其它辅助功能。
1-6 所遵从的行业励磁标准
GB/T 7409.1－2008 同步电机励磁系统 定义
GB/T 7409.2－2008 同步电机励磁系统 电力系统研究用模型
GB/T 7409.3－2007《同步电机励磁系统 大、中型同步电机励磁系统技术要
求》
DL/T 583－2006《大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置技术条件》
DL/T 489－2006《大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置试验规程》
DL/T 1003－2006《大中型水轮发电机微机励磁调节器试验及调整导则》
DL/T 843－2010《大型汽轮发电机励磁系统技术条件》
IEC_60034-16-1
Excitation systems for synchronous machines Chapter 1 Definitions
IEC_60034-16-2
Excitation systems for synchronous machines Chapter 2 Models for
Power system studies
IEC_60034-16-
3Excitation systems for synchronous machines Chapter 3 Dynamic
performance
IEEE 421.1 IEEE Standard Definitions for Excitation Systems for
Synchronous Machines
IEEE 421.2 IEEE Guide for Identification, Testing, and Evaluation
of the Dynamic Performance of Excitation Control Systems
IEEE 421.3 IEEE Standard for High-Potential Test Requirements for
Excitation Systems for Synchronous Machines
IEEE 421.4 IEEE Guide for the Preparation of Excitation System
Specifications
IEEE 421.5 IEEE Recommended Practice for Excitation System Models
for Power System Stability Studies
2024年8月19日发(作者：达昆)
EXC9200励磁系统用户手册
第 1 章
概 述
中国电器科学研究院有限公司
广州擎天实业有限公司
目 录
1-1前言 2
1-2适用范围 2
1-3 适用环境 3
1-4 主要技术特点 3
1-5 主要功能 4
1-6 所遵从的行业励磁标准 5
1-1前言
EXC9200型励磁系统是中国电器科学研究院有限公司/广州擎天实业有限公司
开发的第六代微机励磁系统。其主要设计特点，依托高性能、高可靠的嵌入式计算
机和实时操作系统平台，采用分布式控制架构，实现励磁系统的操作、显示、状态
和故障监测等智能一体化。
EXC9200 型励磁系统基于高性能计算机平台，其核心控制单元采用高性能
CPU为主处理器，大容量FPGA 芯片为协处理器，组成多CPU的高速实时采样和处
理系统。主处理器采用 RISC 架构，主频800MHz的32位高性能处理器，带双精度
（64位）浮点运算器，用于完成复杂逻辑控制、复杂运算和通信。大容量FPGA 内
部集成RAM 和多路 DSP，用于多单元并行浮点运算，进行数字信号处理。
EXC9200励磁系统的调节器是具有多通道冗余能力的系统，系统的冗余配置
为1+i方式（i=1,2），即系统可配置为双通道冗余或三通道冗余，通道间的切换
基于优先级方式，极大提高系统可工作性能，最大限度的降低励磁装置的强迫退出
运行的概率。
EXC9200 励磁系统的可配置500A、1000A、2000A和3000A等级的功率柜，其
设计生产工艺已经过20年以上总计数千台机组运行验证，主要特点是高输出电
流、强停风机能力，并具备完善的状态信息监测和显示功能，具有很高的可靠性。
1-2适用范围
EXC9200 型励磁装置适用于从几千千瓦到百万千瓦不同类型同步发电机的励
磁系
统，包括：
◆ 汽轮发电机组
◆ 水轮发电机组
◆ 抽水蓄能机组
◆ 燃汽轮机组
◆ 生物发电机组
◆ 核电机组
EXC9200 型励磁装置适用于以下各种励磁方式，主要包括：
◆ 自并励静止励磁系统
◆ 它励静止励磁系统
◆ 直流励磁机励磁系统
◆ 交流励磁机三机励磁系统
◆ 无刷励磁系统
1-3 适用环境
1、周围空气温度最高+40℃，最低温度-20℃，可适用于海拔高度1000m以
上。
2、空气相对湿度, 月平均最大相对湿度为90%。
3、一般应安装在空调室内，周围无爆炸危险、无腐蚀金属和破坏绝缘的气体
及导电尘埃，无水淋日晒，并保证周围清洁。
4、允许振动条件：振动频率为10Hz~150Hz时，振动加速度不大于5m/S2。
5、特殊要求由我方与用户协商确定。
1-4 主要技术特点
1、专业、高品质，全面满足同步电机的励磁要求。
EXC9200型励磁系统具备同步电机励磁标准所要求的全部功能，各项性能指
标均达到或优于标准要求。
2、模块化设计、接口丰富，可定制化设计生产。
励磁系统采用多通道冗余配置，系统内部采用分布式控制网络和模块化设
计，功能划分清晰，对励磁系统重要电路均有完善的故障诊断和报警；系统接口丰
富，具有很强的扩展能力，能方便的根据用户具体需求进行定制化生产设计。
3、高性能、高精度，能满足复杂励磁控制算法和逻辑控制需要。
EXC9200励磁调节器核心控制单元采用高性能CPU和大容量FPGA的高可靠工
业计算机。励磁调节器的CPU运行主频率800MHz以上，带双精度浮点运算器。励
磁调节器结构紧凑，关键信号独立采样和隔离，功能清晰，软件、硬件结构简明，
运行效率高，全部调节运算过程（包括PSS2B、PSS4B、PSVR和NR-PSS）可达到
1000次/秒。
4、 励磁调节器通道切换基于优先级方式，最大限度提高系统的可工作能
力。
励磁调节器可以根据用户需要配置为1+i（i=1,2）冗余系统，通道间主/从
工作方式，具备完善的故障检测方式和处理方法，实现对通道自身工作状况的评
估，确定通道运行状态级别，实现各通道间的对等冗余，达到使调节器间热备用更
加合理、更加智能。
5、众多成熟技术的集成和应用。
采用可控硅高频脉冲列触发技术，使得可控硅的导通快速、可靠。采用低残
压快速起励技术，在自并励静止励磁系统，借助于发电机的残压即可实现发电机起
励、建压，大大减小了励磁系统辅助起励电源的容量。
智能化功率柜智能均流技术是我单位的一项发明专利（专利号：ZL_02_1
_52084.4）。采用这项技术可以确保并联运行功率柜间均流系数大于95%。在此技
术基础上，EXC9200励磁系统在智能化功率柜中更实现了智能化功率柜间的桥臂均
流。
系统电磁兼容设计技术，系统的电路板件的电磁兼容能力均优于标准要求的
3级水平。
6、强大的调试助手Debug软件，简化励磁调试和维护。
基于网络通信接口的调试技术，调试助手Debug采用了可视化图形交互界
面，通过菜单命令方式可以完成励磁系统的状态观测、调试、维护等工作，简单易
操作。
7、脉冲传输可采用电传输方式或光纤传输方式
脉冲传输回路经过专门的电路处理，具有较强的抗干扰能力；在特殊电气要
求的环境下，可以配置光纤传输脉冲方式，增强励磁主控制回路的可靠性。
8、系统可配置CAN总线通信或光纤通信
系统根据不同容量的机组对系统的要求，可配置为CAN总线通信方式或光纤
通信方式。
9、对外通信接口丰富多样
系统可提供RS485、千兆自适应以太网、光纤通信和IRIG-B（DC）等接口，
可适用于Modbus 485、ModbusTCP、SNTP、IEC61850和IEC60870-5-104等通信协
议。
1-5 主要功能
1、按发电机机端电压偏差进行调节的自动方式；
2、以励磁电流作为反馈量的手动方式；
3、具备国际标准的IEEE-PSS2A(2B)、PSS4B功能；
4、可附加电力系统电压调节器（PSVR）和鲁棒非线性NR-PSS等特殊功能；
5、励磁电流瞬时强励限制及反时限过励限制；
6、五点拟合的欠励限制曲线；
7、无功电流调差；
8、发电机机端电压五点拟合的V/F反时限限制器；
9、具有方便的用于励磁系统模型测试及PSS试验的输入、输出接口；
10、软件实现励磁调节器自动方式/手动方式的数字给定，无触点、无磨损。
通过整定参数改变数字给定调节速度；
11、以FPGA实现精确的数字移相触发控制。角度分辨率可达0.003度；
12、设有通道间自动跟踪和故障自切换功能；
13、采用可控硅高频脉冲列触发技术和低残压快速起励技术；
14、智能化功率柜可保证均流系数达95％以上。
15、同步交流采样功能，降低了测量环节时间常数；
16、恒无功、恒功率因数以及其它辅助功能。
1-6 所遵从的行业励磁标准
GB/T 7409.1－2008 同步电机励磁系统 定义
GB/T 7409.2－2008 同步电机励磁系统 电力系统研究用模型
GB/T 7409.3－2007《同步电机励磁系统 大、中型同步电机励磁系统技术要
求》
DL/T 583－2006《大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置技术条件》
DL/T 489－2006《大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置试验规程》
DL/T 1003－2006《大中型水轮发电机微机励磁调节器试验及调整导则》
DL/T 843－2010《大型汽轮发电机励磁系统技术条件》
IEC_60034-16-1
Excitation systems for synchronous machines Chapter 1 Definitions
IEC_60034-16-2
Excitation systems for synchronous machines Chapter 2 Models for
Power system studies
IEC_60034-16-
3Excitation systems for synchronous machines Chapter 3 Dynamic
performance
IEEE 421.1 IEEE Standard Definitions for Excitation Systems for
Synchronous Machines
IEEE 421.2 IEEE Guide for Identification, Testing, and Evaluation
of the Dynamic Performance of Excitation Control Systems
IEEE 421.3 IEEE Standard for High-Potential Test Requirements for
Excitation Systems for Synchronous Machines
IEEE 421.4 IEEE Guide for the Preparation of Excitation System
Specifications
IEEE 421.5 IEEE Recommended Practice for Excitation System Models
for Power System Stability Studies