ABB UFC921A101 3BHE024855R0101

ABB UFC921A101（物料号 3BHE024855R0101）是ABB集团 为其Unitrol® 1000系列 静态励磁系统设计的核心控制与调节单元。该产品是一个集成了高性能处理器、信号调理和接口电路的控制板卡或模块，是励磁调节器的“大脑”。它负责执行自动电压调节(AVR)、无功功率/功率因数控制、电力系统稳定器(PSS) 等算法，通过控制晶闸管整流桥的触发角，精确调节同步发电机的转子励磁电流，从而维持机端电压恒定，提升电网稳定性，并确保发电机组的安全运行。

应用场景：

在一座中型水电站，水轮发电机组需要根据电网调度指令，在发电（输出有功）和调相（吸收或发出无功）模式间灵活切换，同时必须维持机端电压在严格范围内。ABB UFC921A101 控制单元是完成这一任务的核心。它实时采集发电机端电压（VT）、定子电流（CT）和系统频率信号。在AVR模式下，它比较机端电压与设定值，通过快速的PID运算，输出触发脉冲控制励磁柜内的晶闸管，动态调整励磁电流，将电压稳定在设定点。当电站需要提供无功支撑时，可切换至无功功率控制模式，UFC921A101 则根据无功设定值自动调节励磁。其内置的PSS功能能有效阻尼电网的低频振荡。它解决了同步发电机在并网运行时，电压稳定、无功调节与电网动态支撑的多重控制难题。

核心参数速览：

技术原理与创新价值：

ABB UFC921A101 体现了现代数字励磁控制技术的先进性，其价值在于将复杂的控制、保护与通信功能高度集成。 创新点1：全数字化高精度控制 采用高速DSP作为核心，实现对发电机电压、电流、频率等信号的毫秒级高速采样与处理。其控制算法（如PID、PSS）完全在数字域实现，精度高、无漂移，且参数调整方便。相比模拟励磁调节器，它能实现更优的动态响应特性和稳态精度，电压调节精度通常可达±0.5% 以内。 创新点2：自适应的PSS与多重保护限制 内置的PSS通过检测发电机的有功功率或转速偏差，产生一个附加的阻尼信号注入AVR回路，有效抑制0.1-2.0 Hz范围内的电力系统低频振荡，增强了电网的暂态稳定性。同时，模块集成了完整的保护性限制功能（OEL， UEL， V/Hz），它们以更高的优先级作用于AVR输出，确保发电机在任何工况下（如电网故障、甩负荷）都运行在安全区域内，防止设备损坏。 创新点3：灵活的通信与可配置性 通过标准的通信接口（如Modbus, Profibus），UFC921A101 可以无缝集成到电厂DCS（分散控制系统） 或监控系统中。运行人员可在集控室远程监视所有励磁参数（电压、电流、无功、限制器状态）、修改设定值、下载录波数据。其参数化软件（如Toolkit SP）提供了友好的图形化界面，使得复杂的控制逻辑整定、模型测试和故障诊断变得直观高效。

应用案例与行业价值：

在某沿海地区生物质发电厂，一台30MW汽轮发电机组采用ABB Unitrol 1000励磁系统，核心控制器为 UFC921A101。该电厂并网于相对薄弱的局部电网。 应用流程： 机组并网后，UFC921A101 运行在AVR模式，稳定机端电压。某日，临近线路因故障跳闸，导致电厂出口母线电压发生短时跌落。UFC921A101 瞬间检测到电压下降，立即输出强励信号，驱动晶闸管整流桥在0.1秒内将励磁电压升至顶值，使发电机迅速发出大量无功功率，支撑母线电压快速恢复，避免了因电压崩溃导致的全厂停电。同时，其PSS功能有效平抑了故障后电网的功率摇摆。 带来的改进： 配备 UFC921A101 的励磁系统展现了卓越的动态响应和电网支撑能力。故障期间的电压恢复速度比旧式模拟励磁系统快了近40%，显著提升了电厂对电网的“友好性”和供电可靠性。电厂电气专工表示：“这款数字AVR调节非常平滑精准，PSS效果明显。通过电脑就能查看所有数据和事件记录，做定期测试和参数优化方便多了，维护工作量大大减少。”

相关产品组合方案：

一套完整的Unitrol 1000励磁系统，围绕 UFC921A101 控制单元，包括：

· 功率整流柜：包含晶闸管(SCR)、熔断器、散热器、阻容吸收电路，是强电部分。

· 励磁变压器：为励磁系统提供与发电机端电压匹配的交流电源。

· 灭磁与过压保护装置：灭磁开关、非线性电阻（碳化硅或氧化锌），用于安全快速熄灭磁场能量。

· 起励单元：在发电机建压初期提供初始励磁电流。

· 测量单元（SENSING UNIT）：包含电压互感器(VT) 和电流互感器(CT) 的二次信号调理板，为 UFC921A101 提供精确、隔离的测量信号。

· 本地控制面板(LCP)：用于就地操作、参数设置和状态显示。

· 通信模块：可选配的Profibus DP 或以太网通信卡，用于与DCS连接。

· ABB Toolkit SP 软件：用于对Unitrol 1000系统进行配置、测试、录波分析和故障诊断的PC软件工具。

· 备用控制通道：独立的模拟或数字备用调节器，在主通道故障时切换。

安装维护与全周期支持：

ABB UFC921A101 的安装、更换和调试必须由经过专业培训的励磁工程师进行。操作前务必断开所有电源（交流、直流）并确认安全。更换模块时，需记录所有接线和跳线设置，并采取防静电措施。新模块安装后，必须使用专用软件进行参数下载、校准和功能测试，包括模拟量通道校验、触发脉冲检查、保护限制功能测试等。 日常维护主要是通过LCP或上位机软件监控模块状态、报警信息，定期检查柜内环境和电源。建议利用机组检修机会，使用Toolkit SP软件进行定期的闭环阶跃响应测试和PSS模型验证，以确保控制性能最优。模块本身可靠性高，故障时通常表现为控制异常或通信中断。