勵(lì)磁系統(tǒng)基本原理

1、編輯ppt1勵(lì)磁系統(tǒng)基本原理尹志豐 2016.06.21編輯ppt2一、勵(lì)磁系統(tǒng)的基本作用勵(lì)磁的基本概念勵(lì)磁的基本概念E=4.44fN編輯ppt3GActive Power（P）Frequency（f）Reactive Power（Q）Terminal Voltage（Ug）GovernorExcitation勵(lì)磁的基本任務(wù)勵(lì)磁的基本任務(wù)編輯ppt4u 建立發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓：電磁感應(yīng)原理u 最主要功能：維持發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓恒定、穩(wěn)定 交流輸電系統(tǒng)的輸送功率極限公式： u 在并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)間合理分配無功功率u 提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性基本作用基本作用NoImageXUPM2編輯ppt5電力系統(tǒng)穩(wěn)定

2、簡介電力系統(tǒng)穩(wěn)定簡介電力系統(tǒng)穩(wěn)定分為三個(gè)電量的穩(wěn)定：電壓穩(wěn)定（勵(lì)磁、無功平衡、電壓崩潰、人工干預(yù)：增加Q）頻率穩(wěn)定（調(diào)速、有功平衡、安穩(wěn)裝置切機(jī)、自動(dòng)減載）、功角穩(wěn)定（P、Q變化）。勵(lì)磁系統(tǒng)提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定主要是提高電壓的穩(wěn)定，其次是提高功角穩(wěn)定。頻率穩(wěn)定由調(diào)速器調(diào)節(jié)。功角穩(wěn)定又分為三種：靜態(tài)穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定。靜態(tài)穩(wěn)定是系統(tǒng)受到小擾動(dòng)后系統(tǒng)的穩(wěn)定性（穩(wěn)定余度問題、極限功率問題、發(fā)電機(jī)的能力問題）；暫態(tài)穩(wěn)定是大擾動(dòng)后系統(tǒng)在隨后的12個(gè)周波的穩(wěn)定性；（安穩(wěn)裝置切機(jī)問題、繼電保護(hù)問題）動(dòng)態(tài)穩(wěn)定是小擾動(dòng)后或者是大擾動(dòng)12周波后的，并且采取技術(shù)措施后的穩(wěn)定性（勵(lì)磁PSS問題）。編輯ppt6功角

3、穩(wěn)定比喻碗中放置一個(gè)球，且受到外部的一個(gè)小外力，它就偏離原來的位置。如果這個(gè)碗的高度很矮，像一個(gè)盤子，該球就有可能從碗中掉下來。此時(shí)，我們就說這個(gè)系統(tǒng)靜穩(wěn)不足。提高碗的高度最經(jīng)濟(jì)的辦法就是采用自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器。當(dāng)碗中的球受到一個(gè)大的外力，怎樣保證該球不飛出，最主要措施就是快速的繼電保護(hù)。繼保的作用就相當(dāng)于減少這個(gè)外部力量的作用時(shí)間，繼保越快，外力的作用時(shí)間就越短，這個(gè)球就不會(huì)一下子掉下來。自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器此時(shí)作用相當(dāng)于自動(dòng)改變這個(gè)碗的坡度，當(dāng)這個(gè)球上升時(shí)增加坡度，當(dāng)這個(gè)球下降時(shí)就減少這個(gè)坡度，使這個(gè)球在碗中滾動(dòng)幅度迅速減小。如果這個(gè)碗和球之間的摩擦很小，這個(gè)球受到擾動(dòng)后在碗中來回滾動(dòng)時(shí)間就很長，特

4、別是，如果這個(gè)擾動(dòng)的外力不斷的來回施加，就比如我們不斷的蕩秋千，這個(gè)球就永遠(yuǎn)不停的來回滾動(dòng)甚至掉下來，我們就說這個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性差。這里的摩擦阻力相當(dāng)于電力系統(tǒng)的阻尼，這個(gè)來回不斷施加的外部力量就相當(dāng)于自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器產(chǎn)生的負(fù)阻尼。一般來說，自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器在電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定中起壞作用，產(chǎn)生負(fù)阻尼，使整個(gè)系統(tǒng)阻尼減少。當(dāng)我們?cè)谧詣?dòng)電壓調(diào)節(jié)器中增添PSS裝置，PSS就把自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器原來所產(chǎn)生的負(fù)阻尼變?yōu)檎枘?，相?dāng)于增加碗和球的摩擦系數(shù)，使球的滾動(dòng)幅度快速減小，于是這個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性就滿足要求。編輯ppt7電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS）可以增加電力系統(tǒng)正阻尼，用于抑制電力系統(tǒng)低頻振蕩 。TsTDT

5、EPe/Pe、Pm、Pa正阻尼區(qū)負(fù)阻尼區(qū)TDTE發(fā)電機(jī)電氣功率發(fā)電機(jī)電氣功率Pe/Pe、機(jī)械功、機(jī)械功率率Pm、加速功率、加速功率Pa、同步轉(zhuǎn)矩、同步轉(zhuǎn)矩Ts、阻尼轉(zhuǎn)矩、阻尼轉(zhuǎn)矩TD、電磁轉(zhuǎn)矩、電磁轉(zhuǎn)矩TE、轉(zhuǎn)子角、轉(zhuǎn)子角、轉(zhuǎn)子角速度轉(zhuǎn)子角速度的的正方向相位關(guān)系如正方向相位關(guān)系如下圖所示：下圖所示：加速功率加速功率Pa機(jī)械功率機(jī)械功率Pm電氣功率電氣功率Pe 由勵(lì)磁系統(tǒng)引起的附加電磁由勵(lì)磁系統(tǒng)引起的附加電磁轉(zhuǎn)矩，包含同步轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩，包含同步轉(zhuǎn)矩Ts和阻尼和阻尼轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩TD兩個(gè)分量。當(dāng)發(fā)電機(jī)兩個(gè)分量。當(dāng)發(fā)電機(jī)采用高放大倍數(shù)、快速勵(lì)磁系采用高放大倍數(shù)、快速勵(lì)磁系統(tǒng)時(shí)，阻尼轉(zhuǎn)矩可能會(huì)出現(xiàn)負(fù)統(tǒng)時(shí)，阻尼轉(zhuǎn)

6、矩可能會(huì)出現(xiàn)負(fù)值（如圖中的值（如圖中的TD），引起發(fā)），引起發(fā)電機(jī)阻尼不足，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生擾電機(jī)阻尼不足，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生擾動(dòng)時(shí)造成發(fā)電機(jī)低頻振蕩。動(dòng)時(shí)造成發(fā)電機(jī)低頻振蕩。編輯ppt8PSS的原理在發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁控制系統(tǒng)中，采用Pe、f等一個(gè)或幾個(gè)信號(hào)，經(jīng)適當(dāng)放大、相位補(bǔ)償后作為勵(lì)磁附加反饋控制，可以增加電力系統(tǒng)的正阻尼，從而阻尼電力系統(tǒng)功率振蕩，這種用于增加電力系統(tǒng)正阻尼的附加勵(lì)磁控制裝置稱為電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（Power System Stabilizer，簡稱PSS）。它不降低勵(lì)磁系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)環(huán)的增益，不影響勵(lì)磁控制系統(tǒng)的暫態(tài)性能，而對(duì)抑制電力系統(tǒng)低頻振蕩效果顯著。PSS在國內(nèi)外都得到了廣泛應(yīng)用。 因此

7、，通過PSS實(shí)現(xiàn)的主要目標(biāo)就是：獲得一個(gè)附加的電磁力矩，在電力系統(tǒng)低頻振蕩區(qū)（0.12.0Hz）內(nèi)使該力矩向量對(duì)應(yīng)軸在超前10滯后45以內(nèi)，并使本機(jī)振蕩頻率下的力矩向量對(duì)應(yīng)軸在0滯后30以內(nèi)，以盡可能的提供較大的正阻尼力矩，抑制低頻振蕩。附加電磁力矩的附加電磁力矩的相位相位Pe/Pe、wPm、Pa編輯ppt9快速勵(lì)磁及較高的強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)，可以提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定極限。第一位的措施是繼電保護(hù)正確、快速動(dòng)作，如0.1s內(nèi)切除近端故障。在0.1s內(nèi)各種勵(lì)磁系統(tǒng)作用沒有明顯差別。故障切除后，快速勵(lì)磁及較高的強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)，可以提高系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定極限，有利于暫態(tài)穩(wěn)定的恢復(fù)。編輯ppt10 采用可靠性高、控制性能強(qiáng)的

8、勵(lì)磁系統(tǒng)，是保證發(fā)電機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行并提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的經(jīng)濟(jì)而有效的措施。編輯ppt11二、勵(lì)磁系統(tǒng)的幾種主要類型編輯ppt12三、自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)的基本構(gòu)成 自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)是當(dāng)今主流勵(lì)磁系統(tǒng)。已在大、中型發(fā)電機(jī)組中普遍采用。其主要技術(shù)特點(diǎn)：u接線簡單、結(jié)構(gòu)緊湊；u取消勵(lì)磁機(jī)，發(fā)電機(jī)組長度縮短，減小軸系振動(dòng)，節(jié)約成本；u典型的快速勵(lì)磁系統(tǒng)；u調(diào)節(jié)性能優(yōu)越，通過附加PSS控制可以有效提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性。編輯ppt133.1 自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)的主要組成部分自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)的主要組成部分編輯ppt143.2 勵(lì)磁變壓器勵(lì)磁變壓器 將高電壓隔離并轉(zhuǎn)換為適當(dāng)?shù)牡碗妷?，供整流器使用。一般接線組別：Y/d-11。

9、 勵(lì)磁變的額定容量要滿足發(fā)電機(jī)1.1倍額定勵(lì)磁電流的要求。 勵(lì)磁變的二次電壓的大小要滿足勵(lì)磁系統(tǒng)強(qiáng)勵(lì)的要求。 勵(lì)磁變的絕緣等級(jí)：F級(jí)或H級(jí)。 勵(lì)磁變的額定最大溫升：80K或100K。編輯ppt153.3 可控硅整流橋可控硅整流橋 可控硅整流橋一般采用三相全控可控硅整流橋的方可控硅整流橋一般采用三相全控可控硅整流橋的方式，實(shí)現(xiàn)把交流電轉(zhuǎn)換為可控的直流電的主要任務(wù)，給發(fā)式，實(shí)現(xiàn)把交流電轉(zhuǎn)換為可控的直流電的主要任務(wù)，給發(fā)電機(jī)提供各種運(yùn)行狀況下所需要的勵(lì)磁電流。電機(jī)提供各種運(yùn)行狀況下所需要的勵(lì)磁電流。編輯ppt16晶閘管的伏安特性晶閘管的伏安特性電力電子技術(shù)的發(fā)展：IGBT編輯ppt17晶閘管的導(dǎo)通與

10、關(guān)斷條件晶閘管的導(dǎo)通與關(guān)斷條件編輯ppt18三相全控橋電路結(jié)構(gòu)三相全控橋電路結(jié)構(gòu)編輯ppt19三相全控橋電路要點(diǎn)三相全控橋電路要點(diǎn) 觸發(fā)控制角的理論范圍0180，超出此范圍外的觸發(fā)信號(hào)就會(huì)造成混亂。觸發(fā)控制角的角度控制是嚴(yán)格的，一般實(shí)用范圍：10150 090：整流狀態(tài)； 90180：逆變狀態(tài)。 逆變狀態(tài)時(shí)為什么是負(fù)的？電流方向與原來一致，而電壓方向反，因此功率傳送方向會(huì)反轉(zhuǎn)，從整流態(tài)到逆變態(tài)，完成能量消耗。 自并勵(lì)情況、發(fā)電機(jī)空載狀態(tài)下，可實(shí)現(xiàn)逆變滅磁。轉(zhuǎn)子電流通過發(fā)電機(jī)、勵(lì)磁變及轉(zhuǎn)子回路的電阻消耗。滅磁時(shí)間較長，10s左右。編輯ppt20三相全控橋電路的典型波形三相全控橋電路的典型波形=0

11、0: 自然換相點(diǎn)，自然換相點(diǎn)， 二極管整流，二極管整流， AC變變DC=0900: 整流狀態(tài)，整流狀態(tài)， AC變變DC=1500: 逆變狀態(tài)，逆變狀態(tài)， DC變變AC編輯ppt21 可控硅流過電流，會(huì)在可控硅兩端產(chǎn)生電壓降（一般12V），造成可控硅發(fā)熱，溫度升高。可控硅內(nèi)部的最大承受結(jié)溫（PN結(jié)）是125。 可控硅散熱方法：可控硅壓裝散熱器，并啟動(dòng)冷卻風(fēng)機(jī)進(jìn)行風(fēng)冷散熱。三相全控橋的散熱三相全控橋的散熱編輯ppt22 可控硅過流保護(hù)：每可控硅串聯(lián)快速熔斷器。 可控硅換相尖峰過電壓保護(hù)：可控硅兩端并聯(lián)R、C吸收電路，或采用集中式阻容保護(hù)。 由于可控硅換相尖峰電壓產(chǎn)生于勵(lì)磁變的漏感，集中式阻容保護(hù)可

12、以直接吸收，保護(hù)效果更好。三相全控橋的保護(hù)三相全控橋的保護(hù)編輯ppt23三相全控橋的集中式阻容保護(hù)電路：三相全控橋的集中式阻容保護(hù)電路：C1主要吸收主要吸收編輯ppt243.4 滅磁系統(tǒng)滅磁系統(tǒng) 滅磁，即是快速把轉(zhuǎn)子電感中儲(chǔ)存的大電流滅磁，即是快速把轉(zhuǎn)子電感中儲(chǔ)存的大電流釋放掉，以保證發(fā)電機(jī)安全運(yùn)行，釋放掉，以保證發(fā)電機(jī)安全運(yùn)行，保護(hù)機(jī)組和其保護(hù)機(jī)組和其它設(shè)備安全它設(shè)備安全 。 轉(zhuǎn)子電感是大的儲(chǔ)能元件，電感中的電流是轉(zhuǎn)子電感是大的儲(chǔ)能元件，電感中的電流是不能突變的。儲(chǔ)存能量為：不能突變的。儲(chǔ)存能量為： 滅磁系統(tǒng)由滅磁開關(guān)、滅磁電阻及滅磁回路滅磁系統(tǒng)由滅磁開關(guān)、滅磁電阻及滅磁回路開通控制單元組成

13、。滅磁，就是把轉(zhuǎn)子中儲(chǔ)存的開通控制單元組成。滅磁，就是把轉(zhuǎn)子中儲(chǔ)存的能量轉(zhuǎn)移到滅磁電阻中，來消耗掉。能量轉(zhuǎn)移到滅磁電阻中，來消耗掉。221ffILW 編輯ppt25滅磁系統(tǒng)的構(gòu)成原理圖滅磁系統(tǒng)的構(gòu)成原理圖編輯ppt26 發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行中，勵(lì)磁電壓比較小，控制單元不能發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行中，勵(lì)磁電壓比較小，控制單元不能觸發(fā)可控硅開通，滅磁電阻回路中沒有電流通過觸發(fā)可控硅開通，滅磁電阻回路中沒有電流通過 。 當(dāng)滅磁開關(guān)分?jǐn)嗪筮M(jìn)行滅磁時(shí)，轉(zhuǎn)子電感兩端出現(xiàn)較大當(dāng)滅磁開關(guān)分?jǐn)嗪筮M(jìn)行滅磁時(shí)，轉(zhuǎn)子電感兩端出現(xiàn)較大的反向電壓，同時(shí)控制單元快速接通反向可控硅觸發(fā)回路，的反向電壓，同時(shí)控制單元快速接通反向可控硅觸發(fā)回路

14、，把滅磁電阻接入、滅磁電阻回路開通，轉(zhuǎn)子電流就可以快把滅磁電阻接入、滅磁電阻回路開通，轉(zhuǎn)子電流就可以快速轉(zhuǎn)移到滅磁電阻回路，通過滅磁電阻把電流轉(zhuǎn)換為熱量速轉(zhuǎn)移到滅磁電阻回路，通過滅磁電阻把電流轉(zhuǎn)換為熱量釋放。釋放。滅磁系統(tǒng)的基本工作原理滅磁系統(tǒng)的基本工作原理編輯ppt27 滅磁開關(guān)滅磁開關(guān)l滅磁開關(guān)的基本作用：控制轉(zhuǎn)子繞組中勵(lì)磁電流的接通、分?jǐn)?；滅磁開滅磁開關(guān)的基本作用：控制轉(zhuǎn)子繞組中勵(lì)磁電流的接通、分?jǐn)?；滅磁開關(guān)分?jǐn)嗪螅浜蠝绱烹娮柰瓿蓽绱诺娜蝿?wù)。關(guān)分?jǐn)嗪螅浜蠝绱烹娮柰瓿蓽绱诺娜蝿?wù)。l耗能型滅磁開關(guān)耗能型滅磁開關(guān)滅磁開關(guān)分?jǐn)鄤?lì)磁回路后，利用開關(guān)斷口將滅磁能滅磁開關(guān)分?jǐn)鄤?lì)磁回路后，利用開關(guān)斷

15、口將滅磁能量形成的電弧引入滅磁開關(guān)的滅弧室內(nèi)燃燒，使電弧能量消耗完畢，實(shí)量形成的電弧引入滅磁開關(guān)的滅弧室內(nèi)燃燒，使電弧能量消耗完畢，實(shí)現(xiàn)滅磁。滅磁能量有限。很少采用。典型產(chǎn)品：國產(chǎn)現(xiàn)滅磁。滅磁能量有限。很少采用。典型產(chǎn)品：國產(chǎn)DM2型。型。l移能型滅磁開關(guān)移能型滅磁開關(guān)滅磁開關(guān)分?jǐn)鄤?lì)磁回路后，將轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)移到滅磁滅磁開關(guān)分?jǐn)鄤?lì)磁回路后，將轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)移到滅磁電阻上消耗或吸收，開關(guān)本身基本不吸收滅磁能量。滅磁能量大，滅磁電阻上消耗或吸收，開關(guān)本身基本不吸收滅磁能量。滅磁能量大，滅磁時(shí)間快，普遍采用。典型產(chǎn)品：國產(chǎn)時(shí)間快，普遍采用。典型產(chǎn)品：國產(chǎn)DM4、DMX，進(jìn)口，進(jìn)口ABB-E、UR、HPB型。

16、型。編輯ppt28 滅磁過程中，移能成功的條件： 滅磁開關(guān)要有足夠高的弧壓，才能順利實(shí)現(xiàn)移能。 UR、HPB型滅磁開關(guān)的弧壓，都在4000V以上。滅磁中的移能滅磁中的移能rEDCarcUUU編輯ppt29線性電阻，汽輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)經(jīng)常采用；滅磁時(shí)間較長。氧化鋅ZnO非線性電阻，國內(nèi)生產(chǎn)，應(yīng)用普遍；滅磁時(shí)間短，較為理想。SiC非線性電阻，國外生產(chǎn)，經(jīng)常采用英國M&I公司的產(chǎn)品，超大型機(jī)組應(yīng)用較多，比如：三峽、龍灘、拉西瓦等；滅磁時(shí)間適中。水輪發(fā)電機(jī)要求快速滅磁，普遍采用非線性電阻滅磁方案。單片ZnO閥片的工作能容量是15KJ，而單片SiC閥片的工作能容量為62.5KJ。在超大型水輪發(fā)電

17、機(jī)組中，滅磁能量很大，比如10MJ，需要幾百片非線性電阻閥片串、并聯(lián)連接。并聯(lián)均能或并聯(lián)均流問題突出。 SiC閥片容量大、其伏安特性更適合并聯(lián)，所以，在超大型發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)中普遍使用。滅磁電阻滅磁電阻編輯ppt30逆變滅磁：正常停機(jī)時(shí)采用。不需要分?jǐn)鄿绱砰_關(guān)，控制可控硅整流橋處于逆變狀態(tài)，使轉(zhuǎn)子繞組中能量通過勵(lì)磁變反送到發(fā)電機(jī)端電源側(cè)及回路電阻中消耗，實(shí)現(xiàn)滅磁。在自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)中，由于在逆變滅磁過程中，發(fā)電機(jī)端電壓也在不斷減小，吸收能量不斷減小，所以，逆變滅磁的時(shí)間比較長?？蛰d額定狀態(tài)下，逆變滅磁時(shí)間一般達(dá)到10s。滅磁系統(tǒng)滅磁：在發(fā)電機(jī)事故、過壓或系統(tǒng)故障情況下停機(jī)時(shí)，勵(lì)磁電流較大，希望能

18、快速滅磁，消除故障、防止事故擴(kuò)大化，采用分?jǐn)鄿绱砰_關(guān)的方法將能量轉(zhuǎn)移到滅磁電阻中實(shí)現(xiàn)快速滅磁。滅磁系統(tǒng)滅磁的時(shí)間一般在5s以下。兩種滅磁方法兩種滅磁方法編輯ppt313.5 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器勵(lì)磁調(diào)節(jié)器 勵(lì)磁系統(tǒng)的控制核心，利用自動(dòng)控制原理，自動(dòng)控制可控硅整流橋的觸發(fā)角度、快速調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流大小，實(shí)現(xiàn)勵(lì)磁系統(tǒng)的各種控制功能，使發(fā)電機(jī)組滿足各種發(fā)電工況的運(yùn)行要求。 典型的控制算法：閉環(huán)負(fù)反饋控制、超前滯后補(bǔ)償算法或經(jīng)典PID算法，自動(dòng)維持發(fā)電機(jī)電壓恒定、穩(wěn)定。 附加PSS控制功能，經(jīng)濟(jì)、有效地提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性。編輯ppt32 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器硬件構(gòu)成勵(lì)磁調(diào)節(jié)器硬件構(gòu)成編輯ppt33四、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的主要功能現(xiàn)有

19、的勵(lì)磁控制理論現(xiàn)有的勵(lì)磁控制理論 PID PID+PSS 線性最優(yōu)控制 自適應(yīng)最優(yōu)控制 非線性控制 魯棒PSS（NLPSS）編輯ppt34自動(dòng)方式，是勵(lì)磁調(diào)節(jié)控制的主要運(yùn)行方式，由兩部分組成：自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器，即AVR；及PSS附加控制。AVR為機(jī)端電壓負(fù)反饋閉環(huán)控制，用于自動(dòng)維持機(jī)端電壓恒定、穩(wěn)定。為使勵(lì)磁系統(tǒng)有良好的靜、動(dòng)態(tài)性能，AVR可采用兩級(jí)超前滯后校正環(huán)節(jié)。PSS（電力系統(tǒng)穩(wěn)定器）做為AVR的附加控制，用于增加電力系統(tǒng)的正阻尼，從而抑制電力系統(tǒng)有功低頻振蕩。它不降低勵(lì)磁系統(tǒng)AVR調(diào)節(jié)的增益，不影響勵(lì)磁控制系統(tǒng)的暫態(tài)性能 。PSS已成為勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的標(biāo)配環(huán)節(jié)，在國內(nèi)外電力系統(tǒng)中都得到了廣泛

20、應(yīng)用。 編輯ppt35AVR的數(shù)學(xué)控制模型的數(shù)學(xué)控制模型編輯ppt36PID控制編輯ppt37Kavr關(guān)系到發(fā)電機(jī)端電壓的調(diào)節(jié)精度。在保證AVR閉環(huán)調(diào)節(jié)穩(wěn)定的前提下，Kavr越大，機(jī)端電壓的調(diào)節(jié)精度越高，越能維持機(jī)端電壓的恒定。超前滯后環(huán)節(jié)的參數(shù)整定，保證AVR閉環(huán)控制穩(wěn)定，并有良好的動(dòng)態(tài)特性。通過勵(lì)磁標(biāo)準(zhǔn)中機(jī)端電壓階躍試驗(yàn)的指標(biāo)來驗(yàn)證。勵(lì)磁標(biāo)準(zhǔn)中要求機(jī)端電壓的調(diào)節(jié)精度為0.5。即，在AVR給定值Uref不變的情況下，發(fā)電機(jī)輸出從空載到滿載的過程中，機(jī)端電壓的變化不超過發(fā)電機(jī)額定電壓的0.5。AVR數(shù)學(xué)模型中的放大倍數(shù)數(shù)學(xué)模型中的放大倍數(shù)Kavr編輯ppt38PSS的數(shù)學(xué)控制模型：的數(shù)學(xué)控制模

21、型：PSS2B編輯ppt39PSS數(shù)學(xué)模型說明數(shù)學(xué)模型說明PSS2B以轉(zhuǎn)速信號(hào)與電功率信號(hào)合成的加速功率做為PSS的輸入量，在解決“反調(diào)”問題的同時(shí)，不影響PSS的阻尼效果。通過PSS實(shí)現(xiàn)的主要目標(biāo)就是：獲得一個(gè)附加的電磁力矩，在電力系統(tǒng)低頻振蕩區(qū)（0.12.0Hz）內(nèi)使該力矩向量對(duì)應(yīng)軸在超前10滯后45以內(nèi)，并使本機(jī)振蕩頻率下的力矩向量對(duì)應(yīng)軸在0滯后30以內(nèi)，以盡可能的提供較大的正阻尼力矩，抑制低頻振蕩。PSS環(huán)節(jié)的參數(shù)，需要經(jīng)過電網(wǎng)公司認(rèn)可、具有資質(zhì)的第三 方試驗(yàn)單位（一般是各電網(wǎng)的電科院）進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)后給出。編輯ppt40l勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的手動(dòng)方式FCR，為勵(lì)磁電流負(fù)反饋閉環(huán)控制，用于維持勵(lì)

22、磁電流恒定、穩(wěn)定。lFCR，是勵(lì)磁調(diào)節(jié)控制的輔助運(yùn)行方式。在發(fā)電機(jī)端PT回路出現(xiàn)故障、自動(dòng)方式采集的機(jī)端電壓出現(xiàn)異常情況時(shí)，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器自動(dòng)切換為手動(dòng)方式運(yùn)行，防止勵(lì)磁系統(tǒng)出現(xiàn)誤強(qiáng)勵(lì)。手動(dòng)方式手動(dòng)方式FCR控制控制編輯ppt41 手動(dòng)方式主要用于試驗(yàn)（如在設(shè)備的投運(yùn)或維護(hù)過程中的發(fā)電機(jī)短路試驗(yàn)），或者是作為在AVR故障時(shí)（如PT故障）的輔助/過渡控制方式。 由于手動(dòng)方式不利于發(fā)電機(jī)電壓的穩(wěn)定，所以不宜長期運(yùn)行。 為了避免在手動(dòng)方式下發(fā)電機(jī)突然甩負(fù)荷引起機(jī)端過電壓，手動(dòng)方式也應(yīng)具有自動(dòng)返回空載的功能。即在發(fā)電機(jī)斷路器跳閘的情況下，一個(gè)脈沖信號(hào)傳送給調(diào)節(jié)器，則立即把勵(lì)磁電流給定值置為空載勵(lì)磁電流值。

23、 編輯ppt42自動(dòng)方式自動(dòng)方式AVR控制的整體模型描述控制的整體模型描述編輯ppt43 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器功能簡介勵(lì)磁調(diào)節(jié)器功能簡介無功補(bǔ)償（調(diào)差）強(qiáng)勵(lì)電流限制（快速限制）過勵(lì)限制（勵(lì)磁電流慢速、反時(shí)限）欠勵(lì)限制（P-Q）定子電流限制（過無功限制）伏赫限制（V/HZ、U/F）（過激磁）軟起勵(lì)功能PSS功能電制動(dòng)功能PT斷線保護(hù)編輯ppt44無功調(diào)差是勵(lì)磁調(diào)節(jié)器自動(dòng)方式的附加控制之一，可以根據(jù)發(fā)電機(jī)無功的變化對(duì)機(jī)端電壓進(jìn)行必要的微調(diào)。正調(diào)差：實(shí)現(xiàn)機(jī)端直接并列連接的發(fā)電機(jī)間無功的合理分配。當(dāng)發(fā)電機(jī)無功輸出增加時(shí)，正調(diào)差使得發(fā)電機(jī)端電壓適當(dāng)降低，防止并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)間無功互搶。負(fù)調(diào)差：當(dāng)發(fā)電機(jī)無功輸出增加

24、時(shí)，負(fù)調(diào)差使得發(fā)電機(jī)端電壓適當(dāng)提高，用于補(bǔ)償單機(jī)單變方式下主變的壓降損失。從系統(tǒng)母線側(cè)看，單機(jī)單變方式下的整體調(diào)差，應(yīng)表現(xiàn)為正調(diào)差。無功調(diào)差控制無功調(diào)差控制編輯ppt45正常情況下，發(fā)電機(jī)輸出的無功為正。當(dāng)發(fā)電機(jī)端電壓低于系統(tǒng)電壓時(shí)，發(fā)電機(jī)從系統(tǒng)吸收無功或輸出負(fù)無功，這種情況稱為發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行。當(dāng)電力系統(tǒng)夜間運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)可能出現(xiàn)過剩的無功，引起系統(tǒng)電壓升高。需要一些發(fā)電機(jī)機(jī)組進(jìn)相運(yùn)行，來吸收系統(tǒng)多余的無功，維持系統(tǒng)電壓水平。過度的進(jìn)相運(yùn)行，將引起發(fā)電機(jī)失去靜態(tài)穩(wěn)定。欠勵(lì)限制環(huán)節(jié)限制發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行的無功在一定范圍，保持發(fā)電機(jī)靜態(tài)穩(wěn)定。欠勵(lì)限制有效條件為：發(fā)電機(jī)出口斷路器合且當(dāng)前無功值小于0。當(dāng)欠

25、勵(lì)限制條件不滿足時(shí)，欠勵(lì)限制不起作用。欠勵(lì)限制動(dòng)作時(shí)，調(diào)節(jié)器發(fā)“欠勵(lì)限制”報(bào)警信號(hào)，閉鎖減磁操作。 欠勵(lì)限制欠勵(lì)限制編輯ppt46發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)V/f限制限制正常情況下，發(fā)電機(jī)端電壓處于額定水平，發(fā)電機(jī)頻率也在額定頻率，發(fā)電機(jī)及主變壓器的激磁回路不在飽和狀態(tài)。當(dāng)發(fā)電機(jī)頻率降低時(shí)，如果仍要維持發(fā)電機(jī)端電壓在額定水平，勵(lì)磁電流和主變激磁電流就需要正比增加。當(dāng)頻率降低到一定程度后，激磁回路將處于飽和狀態(tài)，將引起磁路損耗增大、發(fā)熱而損壞。V/f限制的作用，使得發(fā)電機(jī)端電壓隨頻率的降低而成比例的減小，維持發(fā)電機(jī)及主變壓器的激磁回路不進(jìn)入飽和狀態(tài)而損壞。編輯ppt47強(qiáng)勵(lì)頂值限制與過勵(lì)反時(shí)限限制強(qiáng)勵(lì)頂值限制

26、與過勵(lì)反時(shí)限限制在自動(dòng)方式下，為了提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定極限，在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，發(fā)電機(jī)端電壓降低，勵(lì)磁系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行強(qiáng)勵(lì)，勵(lì)磁電流輸出增大，超過額定勵(lì)磁電流。勵(lì)磁系統(tǒng)強(qiáng)勵(lì)輸出情況下，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組處于過流狀態(tài)。為了防止強(qiáng)勵(lì)情況下發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子由于過流而燒壞，需要進(jìn)行強(qiáng)勵(lì)限制。分為強(qiáng)勵(lì)頂值限制和過勵(lì)反時(shí)限限制。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的過流能力表現(xiàn)為反時(shí)限特性。強(qiáng)勵(lì)頂值限制，限制強(qiáng)勵(lì)情況下勵(lì)磁電流的最大輸出，是瞬時(shí)限制。過勵(lì)反時(shí)限限制，根據(jù)反時(shí)限特性，限制勵(lì)磁電流輸出，防止發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子過流損壞。編輯ppt48強(qiáng)勵(lì)及過勵(lì)反時(shí)限限制器說明強(qiáng)勵(lì)及過勵(lì)反時(shí)限限制器說明強(qiáng)勵(lì)頂值限制值IFEL按勵(lì)磁標(biāo)準(zhǔn)要求，一般為額定勵(lì)磁電流的1

27、.82.0倍 。當(dāng)過勵(lì)反時(shí)限限制器動(dòng)作后，把勵(lì)磁電流按0.95倍過勵(lì)限制值0.95IOEL限制（IOEL為過勵(lì)限制值，指最大的長期允許勵(lì)磁電流，一般為額定勵(lì)磁電流的1.051.1倍）。直到勵(lì)磁電流降低到0.95IOEL以下且轉(zhuǎn)子內(nèi)部的過熱積累釋放完畢后再恢復(fù)正常強(qiáng)勵(lì)限制。 編輯ppt49調(diào)節(jié)器其他的附加功能調(diào)節(jié)器其他的附加功能系統(tǒng)電壓跟蹤恒無功調(diào)節(jié)恒功率因數(shù)調(diào)節(jié)PSVR軟起勵(lì)功能PT斷線保護(hù)功能電制動(dòng)功能編輯ppt50調(diào)節(jié)器功能調(diào)節(jié)器功能軟起勵(lì)軟起勵(lì)tUG起勵(lì)起勵(lì)根據(jù)整定值爬升根據(jù)整定值爬升穩(wěn)定運(yùn)行穩(wěn)定運(yùn)行If編輯ppt51電制動(dòng)模式電制動(dòng)方式停機(jī)是水輪發(fā)電機(jī)較為理想的制動(dòng)方式。電氣制動(dòng)比機(jī)械

28、制動(dòng)具有制動(dòng)力矩大、停機(jī)時(shí)間短、無環(huán)境污染、以及制動(dòng)投入速度不受限制和設(shè)備維護(hù)檢修方便等優(yōu)點(diǎn)。電制動(dòng)一般在機(jī)組正常停機(jī)時(shí)投入。在勵(lì)磁調(diào)節(jié)器內(nèi)，增加電制動(dòng)模式，可與外部電制動(dòng)操作、邏輯回路配合，實(shí)現(xiàn)電制動(dòng)停機(jī)。在電制動(dòng)過程中，調(diào)節(jié)器通過控制調(diào)節(jié)，使得勵(lì)磁系統(tǒng)向發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組提供一恒定的勵(lì)磁電流，大小可根據(jù)需要用軟件設(shè)定。編輯ppt52恒控制角模式 這是調(diào)節(jié)器的一種開環(huán)調(diào)節(jié)方式，只能做為試驗(yàn)手段使用。在勵(lì)磁電源它勵(lì)方式下，恒控制角模式可方便地用于發(fā)電機(jī)短路試驗(yàn)、發(fā)電機(jī)空載特性試驗(yàn)。只能通過調(diào)試軟件操作進(jìn)入恒控制角模式。對(duì)調(diào)節(jié)器來說，進(jìn)入恒控制角模式的條件及常規(guī)順序?yàn)椋海?） 勵(lì)磁電流為0；（2） 通過調(diào)試軟件選擇進(jìn)入“恒控制角模式”的命令；（3） 通過調(diào)試軟件選擇“強(qiáng)制開機(jī)”的命令。進(jìn)入恒控制角模式后，調(diào)節(jié)器先進(jìn)行初始化，使控制信號(hào)輸出為最大。之后，可通過調(diào)試軟件設(shè)置控制角，也可通過外部增、