勵磁系統(tǒng)參數(shù)測試報(bào)告講解

1、報(bào)告編號：XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX電廠1號機(jī)組勵磁系統(tǒng)參數(shù)測試報(bào)告XXXX電力技術(shù)工程有限公司XXXX年 XX 月編制日期：XXXX年XX月XX日XXX編制人:審核人:批準(zhǔn)人:目錄1. 概述12. 發(fā)電機(jī)及勵磁變參數(shù) 12.1. 發(fā)電機(jī)的一般參數(shù)122主變參數(shù)22.3. 勵磁變參數(shù)22.4. PT CT及轉(zhuǎn)子分流器變比 23. AVR模型和PSS模型24. 現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果34.1. 發(fā)電機(jī)空載特性 34.2. 發(fā)電機(jī)空載階躍響應(yīng)特性試驗(yàn) 44.3. 發(fā)電機(jī)空載大階躍試驗(yàn)54.4. 發(fā)電機(jī)時間常數(shù)測試 64.5. 調(diào)差極性校核試驗(yàn)65. 勵磁系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算 75.1. 發(fā)電機(jī)飽

2、和系數(shù)和勵磁系統(tǒng)機(jī)值計(jì)算 75.2. 整流器換相壓降系數(shù) KC的計(jì)算85.3. 勵磁系統(tǒng)的最大輸出電壓（VRMAX）和最小輸出電壓（VRMIN） 85.4. 勵磁調(diào)節(jié)器內(nèi)部最大/最小輸出電壓95.5. PID 參數(shù)96. 穩(wěn)定計(jì)算用勵磁系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型及參數(shù) 97. 發(fā)電機(jī)空載階躍響應(yīng)仿真結(jié)果 118. 結(jié)論111. 概述XXXX年 XX月XX日，XXXX電廠1號發(fā)電機(jī)組進(jìn)行勵磁系統(tǒng)模型和參數(shù)測試 工作。試驗(yàn)包括發(fā)電機(jī)空載特性試驗(yàn)、發(fā)電機(jī)空載階躍響應(yīng)試驗(yàn)等。XXXX1號燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)組是自并勵勵磁系統(tǒng)，采用靜止勵磁方式，ABB勵磁UNITROL 500（型控制器。本次試驗(yàn)的目的是：通過現(xiàn)場試驗(yàn)，確定

3、1號發(fā)電機(jī)組勵磁系統(tǒng)模型和參數(shù)。 使用的主要測試儀器：TK2000便攜式電量分析儀。2. 發(fā)電機(jī)及勵磁變參數(shù)2.1.發(fā)電機(jī)的一般參數(shù)型號上海電氣電站設(shè)備有限公司上海發(fā)電機(jī) 廠QFSN-630-2額定容量（MVA）700額定功率（MW）630功率因素0.90額定電壓（kV）20額定電流（A）:20207轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）3000勵磁方式自并勵靜止勵磁系統(tǒng)滿載勵磁電壓（V）：424滿載勵磁電流（A）4317空載勵磁電壓（V）139空載勵磁電流（A）M480強(qiáng)勵倍數(shù)2強(qiáng)行勵磁時間（秒）20定子電阻（指明何溫度下）0.001223 (15C)轉(zhuǎn)子電阻（指明何溫度下）0.0923 (15C)直軸同步電抗Xd

4、 （%）215.5%交軸同步電抗Xq （%）210.0%直軸暫態(tài)電抗Xd （%）:不飽和值30.1%;飽和值26.5%交軸暫態(tài)電抗Xq （%）不飽和值44.8%;飽和值39.5%直軸次暫態(tài)電抗Xd（%）不飽和值22.3%;飽和值20.5%:交軸次暫態(tài)電抗Xq（%）不飽和值21.8%;飽和值20.1%疋子漏抗X s （ %）負(fù)序電抗（%）非飽和值22.1%;飽和值20.3%:零序電抗（%）:非飽和值10.1%;飽和值9.59%電樞繞組短路時間常數(shù)Ta （秒）直軸開路暫態(tài)時間常數(shù)Td0（秒）8.61交軸開路暫態(tài)時間常數(shù)Tq0（秒）：0.956直軸開路次暫態(tài)時間常數(shù)Td0（秒）0.045交軸開路次暫

5、態(tài)時間常數(shù)Tq0（秒）0.069直軸短路暫態(tài)時間常數(shù)Td（秒）M.058交軸短路暫態(tài)時間常數(shù)Tq（秒）0.180直軸短路次暫態(tài)時間常數(shù) Td（秒）0.035交軸短路次暫態(tài)時間常數(shù) Tq（秒）：0.035發(fā)電機(jī)軸系轉(zhuǎn)動慣量（整軸）262474.04kgm22主變參數(shù)容量（MVA）720一次側(cè)電壓（kV）525二次側(cè)電壓（kV）20接線方式Y(jié)N , d-11短路阻抗Uk%14.86%23勵磁變參數(shù)容量（MVA）6.3一次側(cè)電壓（kV）20二次側(cè)電壓（kV）880接線方式Y(jié)d-11短路阻抗Uk%8.08%2.4. PT CT及轉(zhuǎn)子分流器變比發(fā)電機(jī)定子PT變比20kV/100V發(fā)電機(jī)定子CT變比250

6、00 A /5 A勵磁電流分流器變比5000A/75mV3. AVR模型和PSS模型XXXX1號發(fā)電機(jī)組采用靜止勵磁方式，ABB勵磁UNITROL5000型型勵磁控 制器。該勵磁調(diào)節(jié)器，是雙通道勵磁調(diào)節(jié)器，勵磁調(diào)節(jié)器控制方式采用的是PID+PS駐制。根據(jù)勵磁調(diào)節(jié)器制造廠家提供的控制原理和邏輯，勵磁系統(tǒng)、PSS的方框圖見圖1 （廠家提供）。from under-excitation limitersUELfrom over-excitation limitersOELUT1-Generator1 -：sTRvoltage p.u.+UT setpoi nt p.u.UP 亠 UTUf p.u.U

7、P UTKC|J IM1 4TC21 +sTC1KRKB+1 4sTB21 +sTB11 4sTS-up- _-KRUP _TB1 KR TC1UP 亠 TB1 _KR TC1二 GVte*QTGeneratorReactivePower p.u.1 -sTRKIRPTGeneratorActivePower p.u.1 *TRKIA 3Rotorfangular frequency deviationp.u.1 -sTRPSS圖1A調(diào)節(jié)器PID模型圖1B 調(diào)節(jié)器PSS模型4. 現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果4.1. 發(fā)電機(jī)空載特性XXXX1號發(fā)電機(jī)組是自并勵勵磁系統(tǒng)。試驗(yàn)中發(fā)電機(jī)不帶主變，帶勵磁變， 空載特性

8、試驗(yàn)發(fā)電機(jī)電壓升至額定電壓的1.2倍。表1為該機(jī)空載特性數(shù)據(jù)，其中 Uavg為機(jī)端電壓的平均值，Ufd為勵磁電壓，Ifd 為勵磁電流。表2實(shí)測1號燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)空載特性UAVG（ V）UFD（ V）IFD（ A）200751321509200071291506180541081242179741091238160469210551586992104214093809061387278892119296776010043806745022403371194566758139757990615090869891805710912521987112814742193716719272311120022

9、89239332532897根據(jù)表1的空載特性數(shù)據(jù)可以得到如圖2所示的空載特性曲線:空載特性曲域圖2發(fā)電機(jī)空載特性曲線仝至畫至42發(fā)電機(jī)空載階躍響應(yīng)特性試驗(yàn)用勵磁調(diào)節(jié)器將發(fā)電機(jī)電壓升到空載額定值的95%,進(jìn)行5%階躍響應(yīng)試驗(yàn)，圖3為5%階躍響應(yīng)錄波圖。XXXX1號發(fā)電機(jī)組5%階躍響應(yīng)試驗(yàn)發(fā)電機(jī)電壓的振蕩次數(shù)為0.5次，超調(diào)量Mp=8.5%,上升時間Tup=0.25秒，頂值時間Tp=0.65s,調(diào)節(jié)時間Ts=1.2s=空載階 躍響應(yīng)各項(xiàng)性能指標(biāo)滿足國標(biāo)和行標(biāo)要求。電力行標(biāo)DL/T 843-2010中5.10.2項(xiàng)要求：自并勵系統(tǒng)電壓給定階躍響應(yīng)應(yīng)滿足一下要求：階躍量為發(fā)電機(jī)額定電壓的5%,超調(diào)量

10、不大于階躍量的30%,振蕩次數(shù)不大于3次，上升時間不大于0.5秒，調(diào)節(jié)時間不大于5s。43發(fā)電機(jī)空載大階躍試驗(yàn)勵磁方式為他勵方式，用自動勵磁調(diào)節(jié)器調(diào)整調(diào)整發(fā)電機(jī)電壓為 20100V（機(jī) 端100%額定時可控硅整流器陽極電壓為 868V）,進(jìn)行30%階躍試驗(yàn)，記錄發(fā)電 機(jī)的定子電壓VAB勵磁電壓UFD（濾波10ms）、勵磁電流IFD的響應(yīng)曲線。見圖444發(fā)電機(jī)時間常數(shù)測試發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行，勵磁系統(tǒng)采用他勵方式，采用封脈沖方式，由機(jī)端電壓20100V階躍至90度（機(jī)端電壓約0V）,見圖5。測試時間常數(shù)為9.4s。仿真使 用實(shí)際測試值。4.5.調(diào)差極性校核試驗(yàn)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)帶初負(fù)荷運(yùn)行，勵磁調(diào)節(jié)器自動運(yùn)行

11、，機(jī)端電壓給定值保持不變， 磁場繞組溫度達(dá)到穩(wěn)定。迅速調(diào)整調(diào)差系數(shù)5%、2%、0%、-2% -5%,記錄無功、 機(jī)端電壓、轉(zhuǎn)子電壓、轉(zhuǎn)子電流，測試結(jié)果如圖 6所示。由圖中波形可知，調(diào)節(jié)器規(guī)定的調(diào)差極性與國標(biāo)的調(diào)差極性相反。此款勵磁調(diào)節(jié)器中的調(diào)差系數(shù)，設(shè)置為 5%,相當(dāng)于國標(biāo)定義的-5%5. 勵磁系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算5.1. 發(fā)電機(jī)飽和系數(shù)和勵磁系統(tǒng)機(jī)值計(jì)算由發(fā)電機(jī)空載特性可確定發(fā)電機(jī)勵磁回路的計(jì)算基準(zhǔn)值及模型參數(shù)：(1) 發(fā)電機(jī)勵磁電流的基準(zhǔn)值Ifdb選取發(fā)電機(jī)空載特性曲線氣隙線(圖 2) 上與發(fā)電機(jī)額定電壓相對應(yīng)的發(fā)電 機(jī)勵磁電流為發(fā)電機(jī)勵磁電流的基準(zhǔn)值：Ifdb=1290 A(2) 發(fā)電機(jī)勵磁回路

12、電阻的基準(zhǔn)值 Rfdb：選取發(fā)電機(jī)銘牌額定勵磁電壓與額定勵磁電流之比為發(fā)電機(jī)勵磁繞組電阻的基準(zhǔn)值，即RfdB=UfDn/I FDNUfdn=424VIfdn=4317ARfdb= Ufdn/I fdn=4244317=0.098Q(3) 發(fā)電機(jī)勵磁電壓的基準(zhǔn)值 Ufdb：Ufdb= RfdbX Ifdb=0.098X 1290 =126.7V(4) 根據(jù)發(fā)電機(jī)空載特性可計(jì)算模型需要的飽和系數(shù)SG從發(fā)電機(jī)空載曲線上得到：氣隙線上對應(yīng)于額定定子電壓的勵磁電流Ifdb=1290 A,空載曲線上對應(yīng)于額定定子電壓的勵磁電流Ifd0=1510A,額定定子電壓時發(fā)電機(jī)的飽和系數(shù)：Sgi.o= (Ifdo-

13、IfdB)/ Ifdb=0.1705氣隙線上對應(yīng)于1.2倍額疋疋子電壓的勵磁電流Ifdbi.i=1540A，空載曲線上對應(yīng)于額定定子電壓的勵磁電流Ifdoi.2=291OA,額定定子電壓時發(fā)電機(jī)的飽和系數(shù)：Sg1.2= QfD01.2IfDB1./ IfDB1.2=0.8896a=1、b=0.1705、psasp電力系統(tǒng)穩(wěn)定計(jì)算程序中，發(fā)電機(jī)飽和系數(shù): n=5.2164。5.2. 整流器換相壓降系數(shù)KC的計(jì)算計(jì)算中用的Uetn Uk、Set分別為勵磁變的二次電壓、短路阻抗、額定容量,Ufdb、Ifdb為發(fā)電機(jī)勵磁電壓、勵磁電流的基準(zhǔn)值。換相電抗的整流器負(fù)載因子Kc （標(biāo)幺值）為：Kc3 1 f

14、db U etnUkn U fdb Set3JI1290(868)2126.7 63000000.0808 二 0.094第15頁53勵磁系統(tǒng)的最大輸出電壓（VRMAX和最小輸出電壓（VRMIN）對自并勵勵磁系統(tǒng)，電壓調(diào)節(jié)器最大輸出電壓Vrmax和最小輸出電壓 Vrmin也就是勵磁系統(tǒng)的最大、最小輸出電壓，是發(fā)電機(jī)端電壓等于額定值時的最大、 最小輸出電壓。計(jì)算公式為：Ufd=1.35X Up COSx -IfdX Kc （其中，Up為可控硅陽2極電壓,Kc3U2ETN8680.0808 二 0.009為有名值):6300000由圖4大階躍試驗(yàn)結(jié)果可知，上階躍時：最大勵磁電壓為971V，對應(yīng)勵磁

15、電流為3080A,可得a min=31.5 下階躍時：最小勵磁電壓為-999V，對應(yīng)勵磁電流為589A，可得a min=148最大輸出電壓為:Vrmax=1.35 UB COSx min=1.35X 868X COS31.5 =999.4V 標(biāo)幺值為：Vrmax /UFDB=7.89 PU.最小輸出電壓為：Vrmax=1.35 UB COSx max=1.35X 868 X COS 148 =-993.7V標(biāo)幺值為：Vrmax /UFDB=-7.84 PU.5.4.勵磁調(diào)節(jié)器內(nèi)部最大/最小輸出電壓Vamax和Vamin指AVR的PID放大器總輸出的內(nèi)部限幅值，取Vamax=10,Vamin=-

16、10。5.5. PID參數(shù)根據(jù)廠家提供的原始參數(shù)設(shè)置為：PLF=9.82; 1916 CEILING FACTOR AVP=50; 1918 P GAIN A VRVO=5OO; 1917 DC GAIN A VRVOO=5O; 1919 HF GAIN A VRTA仁 1; 1920 TA1TB1=0.025; 1923 TB1轉(zhuǎn)換成PID傳遞函數(shù)參數(shù)得：K = VO/PLF= 50.92T1 = TB1 =0.025KV = 1T2 = TB1*VP/VOO =0.0025T3 = TA仁1T4 = TA1*VO/VP =10功率回路增益心二泛監(jiān)35 868 = 9.25n Efdb 12

17、6.76. 穩(wěn)定計(jì)算用勵磁系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型及參數(shù)XXXX1號發(fā)電機(jī)為自并勵勵磁系統(tǒng)，用中國版BPA暫態(tài)穩(wěn)定程序中，勵磁模 型應(yīng)選FV型作為計(jì)算用勵磁系統(tǒng)模型（綜穩(wěn)程序的選 12型）。這是自并勵勵磁 系統(tǒng)模型，其模型框圖見圖7,參數(shù)見表2。FV塑自并勵購止勵確系統(tǒng)模型圖7FV型勵磁系統(tǒng)模型框圖表2FV型勵磁系統(tǒng)模型參數(shù)表參數(shù)名稱計(jì)算參數(shù)仿真參數(shù)調(diào)差系數(shù)Xc （標(biāo)幺值）-0.5-0.5調(diào)節(jié)器輸入濾波器時間常數(shù)Tr （秒）0.020.02調(diào)節(jié)器取大內(nèi)部電壓 Vamax （標(biāo)幺值）1010調(diào)節(jié)器最小內(nèi)部電壓 Vamin （標(biāo)幺值）-10-10電壓調(diào)節(jié)器超前時間常數(shù)Ti （秒）0.0250.025電壓調(diào)節(jié)器

18、滯后時間常數(shù)T2 （秒）0.00250.0025電壓調(diào)節(jié)器超前時間常數(shù)T3 （秒）11電壓調(diào)節(jié)器滯后時間常數(shù)T4 （秒）1010調(diào)節(jié)器PID增益K （標(biāo)幺值）50.9250.92積分選擇因子Kv （標(biāo)幺值）00電壓調(diào)節(jié)器放大器增益 Ka （標(biāo)幺值）9.259.25軟負(fù)反饋放大倍數(shù) Kf （標(biāo)幺值）00軟負(fù)反饋時間常數(shù)舌（秒）11電壓調(diào)節(jié)器取大輸出電壓VrmaX （標(biāo)幺值）7.897.89電壓調(diào)節(jié)器取小輸出電壓Vrmin （標(biāo)幺值）-7.84-7.84換相電抗的整流器負(fù)載因子Kc （標(biāo)幺值）0.0940.0947.發(fā)電機(jī)空載階躍響應(yīng)仿真結(jié)果在BPA穩(wěn)定程序中，選用FV型勵磁系統(tǒng)卡，采用表2中的“仿真參數(shù)”，進(jìn) 行發(fā)電機(jī)空載5%階躍仿真。仿真結(jié)果如圖8所示，結(jié)果見表3。仿真結(jié)果與實(shí)測結(jié)果接近（偏差在允許范圍內(nèi)，見表3），表2中的“仿真參數(shù)”可以作為“使用參數(shù)”用于電力系統(tǒng)穩(wěn)定計(jì)算。空載階跌響應(yīng)2-DlS2-D.3L-D棗fll斷抵由號圖8發(fā)電機(jī)空載5%階躍仿真曲線表3發(fā)電機(jī)空載5%階躍響應(yīng)試驗(yàn)實(shí)測結(jié)果及仿真結(jié)果比較實(shí)測結(jié)果仿真結(jié)果偏差（實(shí)測-仿真）允許偏差超調(diào)量M p7.2%6.8%0.4% 5%上升時間Tup0.25s0.23s0.02s 0.1s頂值時間Tp0.65s0.55s0.01s 0.2s調(diào)節(jié)時間Ts1.2s1.2s0s 2s振蕩次數(shù)N0.5次0.5次0次 1次