勵磁系統(tǒng)涉網(wǎng)模型及參數(shù)(2011)

1、發(fā)電機勵磁系統(tǒng)涉網(wǎng)模型及參數(shù)發(fā)電機勵磁系統(tǒng)涉網(wǎng)模型及參數(shù)2 勵磁系統(tǒng)及涉網(wǎng)參數(shù)勵磁系統(tǒng)及涉網(wǎng)參數(shù) PID模型及參數(shù)模型及參數(shù) PSS模型及參數(shù)模型及參數(shù) 限制與保護模型限制與保護模型目錄目錄3勵磁系統(tǒng)相關設備勵磁系統(tǒng)相關設備勵磁電源：提供電源；勵磁電源：提供電源；勵磁功率整流設備：交勵磁功率整流設備：交流至直流變換；流至直流變換；滅磁及過電壓保護設備：滅磁及過電壓保護設備：故障時快速滅磁；故障時快速滅磁；勵磁調(diào)節(jié)器：所有調(diào)節(jié)勵磁調(diào)節(jié)器：所有調(diào)節(jié)及控制，功能核心；及控制，功能核心；RCS9410(AVR)RCS-9420RCS-9430EPS4勵磁系統(tǒng)相關概念勵磁系統(tǒng)相關概念勵磁系統(tǒng)對電力系統(tǒng)的

2、作用勵磁系統(tǒng)對電力系統(tǒng)的作用-既是電廠的勵磁既是電廠的勵磁,又是電力系統(tǒng)的勵磁又是電力系統(tǒng)的勵磁，重視勵磁主回路設備，重視勵磁主回路設備，重視全過程管理。重視全過程管理。勵磁系統(tǒng)是為同步發(fā)電機提供直流磁場電流設勵磁系統(tǒng)是為同步發(fā)電機提供直流磁場電流設備的總稱，它是發(fā)電機的重要組成部分，直接備的總稱，它是發(fā)電機的重要組成部分，直接影響發(fā)電機的運行特性影響發(fā)電機的運行特性；勵磁系統(tǒng)及其調(diào)節(jié)對象勵磁系統(tǒng)及其調(diào)節(jié)對象(同步發(fā)電機同步發(fā)電機)共同組成共同組成的反饋控制系統(tǒng)，稱為勵磁控制系統(tǒng)。的反饋控制系統(tǒng)，稱為勵磁控制系統(tǒng)。勵磁系統(tǒng)基本功能是維持電壓水平、提供無功勵磁系統(tǒng)基本功能是維持電壓水平、提供無功

3、功率功率 、提高穩(wěn)定水平、提高穩(wěn)定水平5發(fā)電機勵磁系統(tǒng)涉網(wǎng)參數(shù)發(fā)電機勵磁系統(tǒng)涉網(wǎng)參數(shù)發(fā)電機勵磁系統(tǒng)強勵電流倍數(shù)及定值發(fā)電機勵磁系統(tǒng)強勵電流倍數(shù)及定值 GB/T7064GB/T7064規(guī)定發(fā)電機轉子過電流耐受力，以規(guī)定發(fā)電機轉子過電流耐受力，以發(fā)熱常數(shù)發(fā)熱常數(shù)33.7533.75基準：基準： 勵磁系統(tǒng)輸出過電流發(fā)熱常數(shù)不宜超過勵磁系統(tǒng)輸出過電流發(fā)熱常數(shù)不宜超過3030電流倍數(shù)電流倍數(shù)209%146%125%113%持續(xù)時間10秒30秒60秒120秒電流倍數(shù)電流倍數(shù)209%146%122%113%持續(xù)時間8.9秒26.5秒53秒108秒6發(fā)電機勵磁系統(tǒng)涉網(wǎng)參數(shù)發(fā)電機勵磁系統(tǒng)涉網(wǎng)參數(shù)發(fā)電機勵磁系統(tǒng)電

4、壓倍數(shù)發(fā)電機勵磁系統(tǒng)電壓倍數(shù) 強勵電壓也稱頂值電壓，指在規(guī)定的條件下強勵電壓也稱頂值電壓，指在規(guī)定的條件下勵磁系統(tǒng)可以輸出的最大電壓。勵磁系統(tǒng)可以輸出的最大電壓。 對自并勵勵對自并勵勵磁系統(tǒng)是指規(guī)定的機端電壓，對勵磁機勵磁磁系統(tǒng)是指規(guī)定的機端電壓，對勵磁機勵磁系統(tǒng)是指機組處于額定轉速下系統(tǒng)是指機組處于額定轉速下 在在GB/T7409.3中規(guī)定中規(guī)定100MW及以上汽輪發(fā)及以上汽輪發(fā)電機的強勵倍數(shù)不低于電機的強勵倍數(shù)不低于1.8倍，倍，50MW及以上及以上水輪發(fā)電機的強勵倍數(shù)不低于水輪發(fā)電機的強勵倍數(shù)不低于2倍，其他不低倍，其他不低于于1.6倍、倍、 當強勵電壓倍數(shù)小于等于當強勵電壓倍數(shù)小于等于

5、2倍時強勵電流倍數(shù)倍時強勵電流倍數(shù)等于強勵電壓倍數(shù)，當強勵電壓倍數(shù)大于等于強勵電壓倍數(shù)，當強勵電壓倍數(shù)大于2倍倍時強勵電流倍數(shù)等于時強勵電流倍數(shù)等于2倍倍7發(fā)電機勵磁系統(tǒng)涉網(wǎng)參數(shù)發(fā)電機勵磁系統(tǒng)涉網(wǎng)參數(shù)發(fā)電機勵磁系統(tǒng)強勵倍數(shù)決定因素發(fā)電機勵磁系統(tǒng)強勵倍數(shù)決定因素 勵磁變壓器容量及副邊電壓勵磁變壓器容量及副邊電壓 勵磁系統(tǒng)可控硅柜配置容量：勵磁系統(tǒng)可控硅柜配置容量： 要求退一柜時最大輸出電流大于強勵電流要求退一柜時最大輸出電流大于強勵電流 勵磁調(diào)節(jié)器定值整定：勵磁調(diào)節(jié)器定值整定： 最大勵磁電流限制整定值最大勵磁電流限制整定值 最小觸發(fā)角度定值最小觸發(fā)角度定值 cos35. 1acdcUU8發(fā)電機勵

6、磁系統(tǒng)涉網(wǎng)參數(shù)發(fā)電機勵磁系統(tǒng)涉網(wǎng)參數(shù)發(fā)電機勵磁系統(tǒng)電壓響應倍數(shù)發(fā)電機勵磁系統(tǒng)電壓響應倍數(shù) 強勵上升速度以電壓標稱響應倍數(shù)來表示強勵上升速度以電壓標稱響應倍數(shù)來表示，也可以用電壓響應時間表示，也可以用電壓響應時間表示 勵磁系統(tǒng)響應倍數(shù)與勵磁方式有關，一般勵磁系統(tǒng)響應倍數(shù)與勵磁方式有關，一般地，自并勵系統(tǒng)大于地，自并勵系統(tǒng)大于3.5PU/s3.5PU/s，三機勵磁系，三機勵磁系統(tǒng)為統(tǒng)為2.0PU/s2.0PU/s，三機高起始系統(tǒng)為三機高起始系統(tǒng)為3.0PU/s3.0PU/s 勵磁系統(tǒng)電壓響應倍數(shù)實際值以階躍試驗勵磁系統(tǒng)電壓響應倍數(shù)實際值以階躍試驗測量為準測量為準 為了提高強勵電流上升速度為了提高強

7、勵電流上升速度,一般不對強勵一般不對強勵電壓進行瞬時限制電壓進行瞬時限制,不利用控制角限制進行不利用控制角限制進行強勵電壓限制強勵電壓限制9發(fā)電機勵磁系統(tǒng)涉網(wǎng)參數(shù)發(fā)電機勵磁系統(tǒng)涉網(wǎng)參數(shù)勵磁系統(tǒng)電壓靜差率勵磁系統(tǒng)電壓靜差率 定義：負載電流補償單元（調(diào)差）切除，定義：負載電流補償單元（調(diào)差）切除，原動機轉速及功率因數(shù)在規(guī)定的范圍內(nèi)變原動機轉速及功率因數(shù)在規(guī)定的范圍內(nèi)變化，發(fā)電機負載從額定變化至零時電壓變化，發(fā)電機負載從額定變化至零時電壓變化率。化率。 國標規(guī)定小于國標規(guī)定小于1.0%1.0%，汽輪機勵磁標準規(guī)定汽輪機勵磁標準規(guī)定小于小于1.0%1.0%。 勵磁系統(tǒng)靜態(tài)勵磁系統(tǒng)靜態(tài)( (直流直流)

8、)增益決定電壓靜差率增益決定電壓靜差率, ,為為XdXd與靜態(tài)增益的比值：與靜態(tài)增益的比值：Xd/K010發(fā)電機勵磁系統(tǒng)涉網(wǎng)參數(shù)發(fā)電機勵磁系統(tǒng)涉網(wǎng)參數(shù)勵磁系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)精度勵磁系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)精度 定義：在規(guī)定的條件下（如負荷變化、環(huán)定義：在規(guī)定的條件下（如負荷變化、環(huán)境溫度、濕度、頻率及電源電壓波動），境溫度、濕度、頻率及電源電壓波動），被控量與參考值之間最大不相符程度，數(shù)被控量與參考值之間最大不相符程度，數(shù)值上用兩者差值與參考值的百分數(shù)表示。值上用兩者差值與參考值的百分數(shù)表示。 勵磁國標及汽輪機自并勵未作規(guī)定，交流勵磁國標及汽輪機自并勵未作規(guī)定，交流勵磁機汽輪機勵磁系統(tǒng)規(guī)定小于勵磁機汽輪機勵磁系

9、統(tǒng)規(guī)定小于1%1%，水輪水輪機勵磁標準規(guī)定小于機勵磁標準規(guī)定小于0.5%0.5%。 除需要測定靜差率外，還需要測定溫度特除需要測定靜差率外，還需要測定溫度特性，實際為不同溫度下最大靜差率性，實際為不同溫度下最大靜差率11發(fā)電機勵磁系統(tǒng)涉網(wǎng)參數(shù)發(fā)電機勵磁系統(tǒng)涉網(wǎng)參數(shù)勵磁系統(tǒng)電壓調(diào)差率勵磁系統(tǒng)電壓調(diào)差率 定義：發(fā)電機在功率因數(shù)等于零的條件下定義：發(fā)電機在功率因數(shù)等于零的條件下，無功電流從零變化至額定定子電流時，無功電流從零變化至額定定子電流時，發(fā)電端電壓的變化率，數(shù)值上以額定電壓發(fā)電端電壓的變化率，數(shù)值上以額定電壓的百分數(shù)表示。的百分數(shù)表示。 電壓調(diào)差率數(shù)值包括無功電流補償系數(shù)與電壓調(diào)差率數(shù)值包括

10、無功電流補償系數(shù)與勵磁系統(tǒng)自然調(diào)差率之和。勵磁系統(tǒng)自然調(diào)差率之和。 自然調(diào)差率與勵磁系統(tǒng)靜態(tài)增益和發(fā)電機自然調(diào)差率與勵磁系統(tǒng)靜態(tài)增益和發(fā)電機勵磁電壓相關勵磁電壓相關12勵磁系統(tǒng)數(shù)學模型勵磁系統(tǒng)數(shù)學模型PID+PSS-IIPID+PSS-II數(shù)學模型數(shù)學模型13勵磁調(diào)節(jié)器勵磁調(diào)節(jié)器PIDPID模型模型PIDPID數(shù)學模型參數(shù)（放大倍數(shù)，相位校正環(huán)節(jié)時間常數(shù)學模型參數(shù)（放大倍數(shù)，相位校正環(huán)節(jié)時間常數(shù)）及勵磁方式（發(fā)電機、勵磁機），共同決定數(shù)）及勵磁方式（發(fā)電機、勵磁機），共同決定發(fā)電機電壓靜態(tài)穩(wěn)定特性以及動態(tài)暫態(tài)響應特性發(fā)電機電壓靜態(tài)穩(wěn)定特性以及動態(tài)暫態(tài)響應特性14勵磁系統(tǒng)響應特性勵磁系統(tǒng)響應特性

11、15勵磁系統(tǒng)響應特性勵磁系統(tǒng)響應特性高響應勵磁系統(tǒng)常規(guī)勵磁系統(tǒng)超調(diào)振蕩次數(shù)阻尼比調(diào)整時間上升時間30%35次0.10.1510s0.3s50%35次0.10.1510s0.616勵磁系統(tǒng)相頻特性勵磁系統(tǒng)相頻特性-180-9009000.511.522.5勵磁角度pss相移補償后角度動態(tài)動態(tài)增益增益 20203030，相角裕度為，相角裕度為30304040，增益裕度增益裕度dBdB。17電力系統(tǒng)穩(wěn)定器電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSSPSS工作原理工作原理18電力系統(tǒng)穩(wěn)定器電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSSPSS工作原理工作原理 Ut U K6Eq g DA 勵磁調(diào)節(jié)器產(chǎn)生的負阻尼轉矩向量K5K5EqMexKA19電力系統(tǒng)

12、穩(wěn)定器電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSSPSS工作原理工作原理20電力系統(tǒng)穩(wěn)定器電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSSPSS數(shù)學模型數(shù)學模型21電力系統(tǒng)穩(wěn)定器電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSSPSS相頻特性相頻特性-180-9009000.511.522.5勵磁角度pss相移補償后角度22PSS-IIPSS-II機械功率產(chǎn)生原理機械功率產(chǎn)生原理wPSTTTPSTTTwPSDTDPSDTDwPSTDPSTDwSTDMMSTDwSTMMwSTMMMepJpmpJpeJmJeJmJJemJJemJDem7777111111111)1 (1)(1)(23涉網(wǎng)模型及參數(shù)管理必要性涉網(wǎng)模型及參數(shù)管理必要性 PIDPID和和PSSPSS模型及參數(shù)相互配

13、合，保證發(fā)電機模型及參數(shù)相互配合，保證發(fā)電機勵磁系統(tǒng)在低頻振蕩時產(chǎn)生正阻尼，提高電勵磁系統(tǒng)在低頻振蕩時產(chǎn)生正阻尼，提高電網(wǎng)低頻振蕩穩(wěn)定性。網(wǎng)低頻振蕩穩(wěn)定性。 經(jīng)過試驗驗證后的經(jīng)過試驗驗證后的PIDPID和和PSSPSS模型及參數(shù)不能模型及參數(shù)不能隨意更改，更改后必須重新試驗驗證隨意更改，更改后必須重新試驗驗證PIDPID和和PSSPSS模型及參數(shù)有效性。模型及參數(shù)有效性。 現(xiàn)代微機勵磁調(diào)節(jié)器將現(xiàn)代微機勵磁調(diào)節(jié)器將PIDPID和和PSSPSS一體化，對一體化，對程序和模型任何修改均有可能影響程序和模型任何修改均有可能影響PIDPID和和PSSPSS模型及參數(shù)的有效性模型及參數(shù)的有效性24勵磁系統(tǒng)

14、與保護功能配合勵磁系統(tǒng)與保護功能配合勵磁限制與發(fā)變組保護的勵磁限制與發(fā)變組保護的“緊密緊密”配合：配合： 現(xiàn)行的勵磁標準中明確要求勵磁各項限制功現(xiàn)行的勵磁標準中明確要求勵磁各項限制功能與發(fā)變組保護功能配合，以保證發(fā)電機運能與發(fā)變組保護功能配合，以保證發(fā)電機運行過程中，勵磁限制總是先于發(fā)變組保護動行過程中，勵磁限制總是先于發(fā)變組保護動作，有效防止發(fā)變組保護在勵磁限制未動作作，有效防止發(fā)變組保護在勵磁限制未動作之前解列發(fā)電機。之前解列發(fā)電機。 為了挖掘機阻勵磁控制對于系統(tǒng)穩(wěn)定貢獻的為了挖掘機阻勵磁控制對于系統(tǒng)穩(wěn)定貢獻的潛力，就必須使勵磁系統(tǒng)的限制曲線，既要潛力，就必須使勵磁系統(tǒng)的限制曲線，既要在發(fā)

15、電機保護范圍之內(nèi)，又要使限制曲線在在發(fā)電機保護范圍之內(nèi)，又要使限制曲線在安全的前提下盡可能靠近保護曲線。安全的前提下盡可能靠近保護曲線。25勵磁系統(tǒng)與保護功能配合勵磁系統(tǒng)與保護功能配合“緊密緊密”配合的具體內(nèi)容：配合的具體內(nèi)容： 限制和保護配置種類相同，勵磁限制功能限制和保護配置種類相同，勵磁限制功能與發(fā)變組相關的保護功能一一對應；與發(fā)變組相關的保護功能一一對應； 限制和保護實現(xiàn)原理應相同，只有實現(xiàn)原限制和保護實現(xiàn)原理應相同，只有實現(xiàn)原理相同，才能實現(xiàn)整定曲線完美和緊密的理相同，才能實現(xiàn)整定曲線完美和緊密的配合；配合； 限制和保護定值配合，對基于相同電氣量限制和保護定值配合，對基于相同電氣量的

16、保護和限制，保護動作的定值必須高于的保護和限制，保護動作的定值必須高于勵磁限制的定值。勵磁限制的定值。26勵磁系統(tǒng)與保護功能配合勵磁系統(tǒng)與保護功能配合低勵失穩(wěn)限制，以發(fā)電機靜穩(wěn)阻抗圓為基低勵失穩(wěn)限制，以發(fā)電機靜穩(wěn)阻抗圓為基礎，采用阻抗特性判據(jù)及功率整定定值的礎，采用阻抗特性判據(jù)及功率整定定值的方式，與以阻抗圓為依據(jù)的失磁保護，在方式，與以阻抗圓為依據(jù)的失磁保護，在定值和動作原理上保持高度一致。定值和動作原理上保持高度一致。27勵磁系統(tǒng)與保護功能配合勵磁系統(tǒng)與保護功能配合臨界進相試驗與低勵限制曲線臨界進相試驗與低勵限制曲線 臨界進相試驗數(shù)據(jù)應作為低勵限制曲線的依據(jù)，進臨界進相試驗數(shù)據(jù)應作為低勵限

17、制曲線的依據(jù)，進相試驗時記錄發(fā)電機進相深度、有功功率及機端相試驗時記錄發(fā)電機進相深度、有功功率及機端電壓，根據(jù)阻抗特性計算對應于額定電壓下的臨電壓，根據(jù)阻抗特性計算對應于額定電壓下的臨界進相深度曲線，在此曲線上預留裕度后，作為界進相深度曲線，在此曲線上預留裕度后，作為低勵限制整定曲線。低勵限制整定曲線。28勵磁系統(tǒng)與保護功能配合勵磁系統(tǒng)與保護功能配合定子過電流限制，以等效定子過熱熱容（定子過電流限制，以等效定子過熱熱容（溫度）為基準，采用實時定子過熱熱容計溫度）為基準，采用實時定子過熱熱容計算方法，整定值采用電流倍數(shù)與持續(xù)時間算方法，整定值采用電流倍數(shù)與持續(xù)時間，在定值整定、熱容計算、動作原理

18、上與，在定值整定、熱容計算、動作原理上與發(fā)變組保護保持一致。發(fā)變組保護保持一致。29勵磁系統(tǒng)與保護功能配合勵磁系統(tǒng)與保護功能配合發(fā)電機實際熱容計算發(fā)電機實際熱容計算加熱熱容計算（電流大于啟動值）加熱熱容計算（電流大于啟動值）冷卻熱容計算（電流小于啟動值）冷卻熱容計算（電流小于啟動值）max22max22*)(*)(TIITIIgsetggsetgmax22max22*)(*)(TIIKTIIgsetgcoolggset 限制電流限制電流 允許時間允許時間 熱容基值熱容基值 啟動電流啟動電流 冷卻系數(shù)冷卻系數(shù)maxgImaxTgactIcoolKgsetI30勵磁系統(tǒng)與保護功能配合勵磁系統(tǒng)與保護功能配合轉子過電流限制，以等效轉子過熱熱容轉子過電流限制，以等效轉子過熱熱容（溫度）為基準，采用實時轉子過熱熱（溫度）為基準，采用實時轉子過熱熱容計算方法，整定值采用電流倍數(shù)與持容計算方法，整定值采用電流倍數(shù)與持續(xù)時間，在定值整定、熱容計算、動作續(xù)時間，在定值整定、熱容計算、動作原理上與發(fā)變組保護保持一致。原理上與發(fā)變組保護保持一致。31勵磁系統(tǒng)與保護功能配合勵磁系統(tǒng)與保護功能配合發(fā)電機實際熱容計算發(fā)電機實際熱容計算加熱熱容計算（電流大于啟動值）加熱熱容計算（電流大于啟動值）冷卻熱容計算（電流小于啟動