發(fā)電機勵磁系統(tǒng)建模及參數(shù)測試現(xiàn)場試驗方案

1、發(fā)電機勵磁系統(tǒng)建模及參數(shù)測試現(xiàn)場試驗方案 1概述電網(wǎng)“四大參數(shù)” 中發(fā)電機勵磁系統(tǒng)模型和參數(shù)是電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析的重要 組成部分，要獲得準(zhǔn)確、可信度較高的模型和參數(shù)，現(xiàn)場測試是重要的環(huán)節(jié)。根 據(jù)發(fā)電機勵磁系統(tǒng)現(xiàn)場交接試驗的一般習(xí)慣和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗內(nèi)容， 本文選 擇了時域法進行發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的參數(shù)辨識及模型確認試驗。 這種試驗方法的優(yōu) 點在于可充分利用現(xiàn)有設(shè)備， 在常規(guī)性試驗中獲取參數(shù)且物理概念清晰明了容易 掌握。發(fā)電機勵磁參數(shù)測試確認試驗的內(nèi)容包括： 1） 發(fā)電機空載、 勵磁機空載及 負載試驗； 2）發(fā)電機、勵磁機時間常數(shù)測試； 3）發(fā)電機空載時勵磁系統(tǒng)階躍響 應(yīng)試驗；4） 發(fā)電機負載時動態(tài)

2、擾動試驗等。 現(xiàn)場試驗結(jié)束后， 有關(guān)部門要根據(jù)測 試結(jié)果，對測試數(shù)據(jù)進行整理和計算，針對制造廠提供的AVR等模型參數(shù)，采用 仿真程序或其他手段， 驗證原始模型的正確性， 在此基礎(chǔ)上轉(zhuǎn)換為符合電力系統(tǒng) 穩(wěn)定分析程序格式要求的數(shù)學(xué)模型。為電力系統(tǒng)計算部門提供勵磁系統(tǒng)參數(shù)。 2試驗措施編制的依據(jù)及試驗標(biāo)準(zhǔn)1）發(fā)電機勵磁系統(tǒng)試驗2）勵磁調(diào)節(jié)器技術(shù)說明書及勵磁調(diào)節(jié)器調(diào)試大綱3）GB/T7409.3-1997 同步電機勵磁系統(tǒng)大、中型同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)技術(shù) 要求4）DL/T650-1998 大型汽輪發(fā)電機自并勵靜止勵磁系統(tǒng)技術(shù)條件 3試驗中使用的儀器設(shè)備便攜式電量記錄分析儀， 8840 錄波儀，動態(tài)信號分

3、析儀以及一些常規(guī)儀表。 4 試驗中需錄制和測量的電氣參數(shù)1）發(fā)電機三相電壓UA UB UC （錄波器錄制）；2）發(fā)電機三相電流IA、IB、IC （錄波器錄制）；3）發(fā)電機轉(zhuǎn)子電壓和轉(zhuǎn)子電流 Ulf 、Ilf （錄波器錄制）； 對于三機常規(guī)勵磁還應(yīng)測量：1）交流勵磁機定子電壓（單相）Ue （標(biāo)準(zhǔn)儀表監(jiān)視）2）交流勵磁機轉(zhuǎn)子電壓和轉(zhuǎn)子電流 Uef、Ief （錄波器錄制）；3）永磁機端電壓Upmg（錄波器錄制和中頻電壓表監(jiān)視）；4）發(fā)電機端電壓給定值Vref （由數(shù)字AVF直讀）；5）勵磁機用可控硅觸發(fā)角（由數(shù)字 AVR自讀）； 對于無刷勵磁系統(tǒng)除發(fā)電機電壓電流外，僅需測量勵磁機勵磁電壓電流；但需制

4、造廠家提供勵磁機空載飽和特性曲線及相關(guān)參數(shù)。5試驗的組織和分工參加發(fā)電機勵磁系統(tǒng)模型參數(shù)確認試驗的單位有： 發(fā)電廠、勵磁調(diào)節(jié)器制造 廠、山東電力調(diào)度中心、山東電力研究院等。因有關(guān)方面提供的機組參數(shù)不完整 或不正確，使勵磁系統(tǒng)參數(shù)測試工作有一定的難度和風(fēng)險性， 為保證試驗工作的 正常順利進行和機組的安全，應(yīng)建立完善的組織機構(gòu)，各部門的職責(zé)和分工如下：1）電廠生技部負責(zé)整個試驗的組織和協(xié)調(diào)。2）電廠繼電保護班負責(zé)試驗的接線及具體安全措施。3）電廠運行人員負責(zé)常規(guī)的操作及機組運行狀態(tài)的監(jiān)視。4）山東電力研究院負責(zé)試驗方案的編制、現(xiàn)場試驗的技術(shù)指導(dǎo)、試驗數(shù)據(jù) 的分析處理及報告的編寫。5）AVF供貨商技

5、術(shù)人員負責(zé)數(shù)字 AVF在試驗過程中的具體操作。6 試驗應(yīng)具備的條件1）勵磁系統(tǒng)的一、二次回路絕緣檢查合格，螺絲緊固。2）勵磁調(diào)節(jié)器應(yīng)完成靜態(tài)調(diào)試及整組開環(huán)特性檢查3）調(diào)節(jié)器自動和手動調(diào)節(jié)方向正確，與自動準(zhǔn)同期裝置配合調(diào)壓方向正確。4）與機組保護及熱工DCS配合、勵磁開關(guān)、信號保護回路傳動邏輯正確。5）備用勵磁屏的開關(guān)的合跳正常，二極管整流橋通流檢查正常6）準(zhǔn)備好試驗儀器、儀表、錄波器。7）AVR廠方專家應(yīng)到現(xiàn)場并確認本方案。8）機組大、小修工作結(jié)束，能滿足本試驗所需的各種工況條件。機組空載 額定工況、機組帶負荷運行。9） 發(fā)電機并網(wǎng)前試驗約為68小時，機組并網(wǎng)后試驗時間約為46小時, 試驗地點

6、一般安排在機組單元控制室 AVR附近。7 試驗前的準(zhǔn)備工作1）組織參加試驗的人員學(xué)習(xí)本措施，應(yīng)熟知試驗內(nèi)容和過程。2）提前準(zhǔn)備好試驗儀器，并按試驗要求接線。3） 各電廠專工或責(zé)任工程師應(yīng)組織有關(guān)人員查閱電機制造廠和 AVRT家提 供的技術(shù)說明書、相關(guān)的圖紙資料和本次試驗前最近的試驗數(shù)據(jù)， 認真填寫基本 參數(shù)表格。8.試驗內(nèi)容及步驟8. 1勵磁機空載試驗（自并勵及無刷勵磁系統(tǒng)本節(jié)可略去不做）8.1.1機組起動前用數(shù)字表在AVR俞出側(cè)及滅磁開關(guān)下口檢查并記錄交流勵磁機 和發(fā)電機勵磁繞組直阻值，并折算到 75度。Ref=Rf二8.1.2永磁機外特性試驗汽輪機沖轉(zhuǎn)過程中記錄轉(zhuǎn)速和永磁機電壓關(guān)系曲線：轉(zhuǎn)

7、速5001000150020002500270029003000電壓如電廠有完整記錄，此試驗可以不做，但應(yīng)在汽輪機額定轉(zhuǎn)速和發(fā)電機空載及負載 額定工況下，準(zhǔn)確記錄永磁機輸出電壓，此為計算AVR最終限制的依據(jù)。8.1.2勵磁機空載特性測定1）分發(fā)電機滅磁開關(guān)，合整流柜交流側(cè)開關(guān)，合勵磁機滅磁開關(guān)，接入模擬負 載電阻。調(diào)節(jié)器置手動，或備用勵磁。調(diào)節(jié)勵磁機勵磁，使勵磁機交流電壓 在01.3*Uen （V）范圍內(nèi)。記錄勵磁機勵磁電流、電壓，勵磁機電樞三相 交流電壓。記錄見下表。U預(yù)計值Uab/VUbc/VUca/VUef/Vlef/A2）記錄勵磁機定子電壓為40%、45%、50%額定值時的可控硅控制角

8、或 AVR合 定值，為階躍試驗時參考。（用備勵感應(yīng)調(diào)壓器可不必記錄）8.1.3勵磁機時間常數(shù)測定調(diào)節(jié)器一置定控制角方式。進行階躍試驗，勵磁電壓小于1/2額定值。錄制勵磁機電壓、電流和轉(zhuǎn)子電壓波形。8.1.4移相特性測定Uc控制角（實測）控制角（AVR賣 數(shù)）8.2發(fā)電機空載時的試驗起勵建壓，調(diào)節(jié)勵磁給定，做空載特性曲線。記錄發(fā)電機定子電壓、轉(zhuǎn)子電壓、轉(zhuǎn)子電流、勵磁機電壓、勵磁電流、副勵磁機電壓等。記錄發(fā)電機定子電壓Ug和給定值Uref在下列范圍內(nèi)的數(shù)值（為調(diào)差測量準(zhǔn)備）機端電壓二次值（V）9596979899100101102103104105106機端電壓（kV）給定值（PU8.2.2常量監(jiān)

9、視及記錄發(fā)電機空載電壓為額定時及帶 50%和100%有功時，記錄一下參數(shù):運行工況空載額定50% P100%P永磁機電壓（V）勵磁機轉(zhuǎn)子電流（A）AVR給定值（PU823發(fā)電機階躍響應(yīng)試驗勵磁調(diào)節(jié)器單套在自動方式（PID）運行，整定好階躍量，數(shù)值為 210% 額定機端電壓值，階躍量選取的原則是當(dāng)階躍量較小時，AVR中所有的限制不動作，當(dāng)階躍量較大時，個別已知限制器允許動作。準(zhǔn)備好錄波器，錄取發(fā)電機電 壓、勵磁機勵磁電流、電壓曲線。給定電壓階躍量分別為5%錄波量：發(fā)電機電壓、轉(zhuǎn)子電壓、勵磁機勵磁 電壓。824相頻特性試驗發(fā)電機空載額定工況運行，由制造廠提供AVR電壓相加點的接口（PID環(huán)節(jié)輸 入

10、信號的總加點），并將AVR允許的外部模擬信號增益數(shù)值調(diào)到最小。用頻譜分析儀將白噪聲信號輸入上述電壓相加點，注意觀察發(fā)電機電壓不應(yīng) 有較大的擾動。測量發(fā)電機勵磁系統(tǒng)頻率特性，記錄于下:F(Hz)0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0角度deg幅頻特性F(Hz)1.11.21.31.41.51.61.71.81.92.0角度deg幅頻特性F(Hz)345678102050100角度deg幅頻特性825記錄調(diào)節(jié)器給定值包括：PID參數(shù)、調(diào)差、最大最小控制角、強勵限制值、過勵限制、低勵限 制、反饋類型、反饋系數(shù)等。8.2.6實測重疊角勵磁電壓勵磁電流錄波圖號勵磁電壓勵磁電流錄波圖

11、號8.3發(fā)電機負載條件下的勵磁系統(tǒng)試驗8.3.1系統(tǒng)阻抗測量1）記錄電廠N臺機的運行狀態(tài)機組編號1234有功無功2）緩慢調(diào)節(jié)受試機組無功使總變化量不超過50%額定值，每次無功變化量為3 5Mvar.3）記錄無功調(diào)節(jié)前后機端電壓的變化無功Mvar機端電壓kV4）系統(tǒng)阻抗為：X=（U1-U2）/（Q1/U1）-（Q2/U2）（取多次計算平均值）此公式計算出的系統(tǒng)阻抗為有名值，需換算到標(biāo)幺值。1）控制發(fā)電機有功功率接近于零，無功功率接近額定。2）AVR單柜運行，投入無功補償功能。3）緩慢增加無功補償?shù)牧恐?，注意控制無功不超過額定值，機端電壓不超 過額定電壓的1.05倍。（一旦發(fā)電機輸出無功發(fā)生晃動，

12、應(yīng)立即減小補償度）。4）記錄AVR的給定值Vref（始終不變）、無功補償度和無功、電壓的變化。Vref（PU）=補償度Q(Mvar)Ug(V)5）檢查完后退出無功補償功能。8.3.3靜差率測定勵磁調(diào)節(jié)器在自動方式（PID）運行，調(diào)差率置零。發(fā)電機帶額定有功和額定無 功功率運行，記錄此時發(fā)電機端電壓及電壓給定值及轉(zhuǎn)子電流，在發(fā)電機空載試驗中得到該給定值對應(yīng)的發(fā)電機電壓，算出電壓靜差率。P=Q=Ug n=Uref=lfn=8.3.4發(fā)電機帶負荷階躍擾動試驗1）AVR保持單套運行，2）整定好階躍量，數(shù)值不超過2%4%額定值。3）啟動錄波器，進行階躍擾動試驗，檢查系統(tǒng)阻尼情況。8.3.5相頻特性試驗1）發(fā)電機帶有功負荷80%以上，有制造廠提供 AVR電壓相加點的接口（ PID環(huán) 節(jié)輸入信號的總加點），并將AVF允許的外部模擬信號增益數(shù)值調(diào)到最小。2）用頻譜分析儀將白噪聲信號輸入上述電壓相加點，注意觀察發(fā)電機無功不應(yīng) 有較大的擾動。3）測量發(fā)