第3講 同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)及特性分析(1)

1、North China Electric Power University第三講 同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)及特性分析（1）主講人：李巖松華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院North China Electric Power Universitypage22021-11-21第三章 同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)及特性分析 本章講述電力系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)壓?jiǎn)栴}，包含發(fā)電機(jī)的自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)，也包括和用戶的電壓穩(wěn)定問(wèn)題。North China Electric Power Universitypage32021-11-21第一節(jié)第一節(jié) 概述概述North China Electric Power University

2、page42021-11-21第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性與它的空載電動(dòng)勢(shì)同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性與它的空載電動(dòng)勢(shì) 值的大小有關(guān)，值的大小有關(guān)，而而 值是發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的函數(shù)。改變勵(lì)磁電流就可以影響同值是發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的函數(shù)。改變勵(lì)磁電流就可以影響同步發(fā)電機(jī)在電力系統(tǒng)中的運(yùn)行特性。步發(fā)電機(jī)在電力系統(tǒng)中的運(yùn)行特性。qEqE在某些故障情況下，發(fā)電機(jī)端電壓降低將導(dǎo)致電力在某些故障情況下，發(fā)電機(jī)端電壓降低將導(dǎo)致電力系統(tǒng)穩(wěn)定水平下降，為此，當(dāng)電力系統(tǒng)故障時(shí)，要系統(tǒng)穩(wěn)定水平下降，為此，當(dāng)電力系統(tǒng)故障時(shí)，要求發(fā)電機(jī)迅速增大勵(lì)磁電流，以維持電網(wǎng)的電壓水求發(fā)電機(jī)迅速增大勵(lì)磁電流，以維持電網(wǎng)的電壓水平

3、及穩(wěn)定性。平及穩(wěn)定性。 電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的變化主要電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的變化主要影響電網(wǎng)的電壓水平和并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組間無(wú)功功率分配。影響電網(wǎng)的電壓水平和并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組間無(wú)功功率分配。 同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁的自動(dòng)控制在保證電能質(zhì)量、無(wú)功功率的同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁的自動(dòng)控制在保證電能質(zhì)量、無(wú)功功率的合理分配、提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性方面均起到十分重要的合理分配、提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性方面均起到十分重要的作用。作用。North China Electric Power Universitypage52021-11-21勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)由勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、勵(lì)磁功率單元和發(fā)

4、電機(jī)構(gòu)成了由勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、勵(lì)磁功率單元和發(fā)電機(jī)構(gòu)成了反饋控制系統(tǒng)。反饋控制系統(tǒng)。勵(lì)磁勵(lì)磁功率單元功率單元G勵(lì)磁調(diào)節(jié)器勵(lì)磁調(diào)節(jié)器輸入信息輸入信息發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)向同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)向同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子提供直流電流子提供直流電流 根據(jù)輸入信號(hào)和給定的調(diào)節(jié)根據(jù)輸入信號(hào)和給定的調(diào)節(jié)準(zhǔn)則控制勵(lì)磁功率單元的輸出準(zhǔn)則控制勵(lì)磁功率單元的輸出North China Electric Power Universitypage62021-11-21一一 同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的作用同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的作用1、維持發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓在給定水平、維持發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓在給定水平2、使并列發(fā)電機(jī)組間無(wú)功功率合理分配、使并列發(fā)

5、電機(jī)組間無(wú)功功率合理分配3、提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性和輸電線路有功傳輸能力、提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性和輸電線路有功傳輸能力4、改善電力系統(tǒng)的運(yùn)行條件、改善電力系統(tǒng)的運(yùn)行條件 改善異步電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)條件改善異步電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)條件 為發(fā)電機(jī)異步運(yùn)行創(chuàng)造條件為發(fā)電機(jī)異步運(yùn)行創(chuàng)造條件 提高繼電保護(hù)裝置工作的正確性提高繼電保護(hù)裝置工作的正確性5、發(fā)電機(jī)組突然解列實(shí)行強(qiáng)行減磁、發(fā)電機(jī)組突然解列實(shí)行強(qiáng)行減磁6、發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障時(shí)快速滅磁、發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障時(shí)快速滅磁7、采取適當(dāng)輔助勵(lì)磁控制、采取適當(dāng)輔助勵(lì)磁控制North China Electric Power Universitypage72021-11-21 負(fù)荷的無(wú)功

6、電流是造成負(fù)荷的無(wú)功電流是造成 之間幅值差的主要原因之間幅值差的主要原因1 1 維持發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓在給定水平維持發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓在給定水平勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)擔(dān)負(fù)了維持電壓水平的任務(wù)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)擔(dān)負(fù)了維持電壓水平的任務(wù)G GEFUEFIGUGIGEWGEWqEGUGIdXqEGUGIdGXjIdQXjIPIQIG等值等值dGGqXI jUEdQGGqXIUEcosdQGqXIUE1cosGqEGUNorth China Electric Power Universitypage82021-11-211 1 維持發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓在給定水平維持發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓在給定水平發(fā)電機(jī)端電壓發(fā)電機(jī)端電壓勵(lì)磁電流勵(lì)

7、磁電流負(fù)荷無(wú)功電流負(fù)荷無(wú)功電流 勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)就是通過(guò)不斷的調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流來(lái)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)就是通過(guò)不斷的調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流來(lái)維持發(fā)電機(jī)端電壓為設(shè)定值的維持發(fā)電機(jī)端電壓為設(shè)定值的 注：改變發(fā)電機(jī)的勵(lì)注：改變發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流一般都不直接在磁電流一般都不直接在發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子回路中進(jìn)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子回路中進(jìn)行，而是行，而是改變勵(lì)磁機(jī)的改變勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電流的方法來(lái)達(dá)到勵(lì)磁電流的方法來(lái)達(dá)到調(diào)節(jié)目的調(diào)節(jié)目的。原因是轉(zhuǎn)子。原因是轉(zhuǎn)子回路的電流很大，不易回路的電流很大，不易直接調(diào)整。直接調(diào)整。North China Electric Power Universitypage92021-11-212 使并列發(fā)電機(jī)組間無(wú)功功

8、率合理分配使并列發(fā)電機(jī)組間無(wú)功功率合理分配G GGU= 常數(shù)= 常數(shù)GI單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)consantIUPGGGcos發(fā)電機(jī)發(fā)出的有功功發(fā)電機(jī)發(fā)出的有功功率只受調(diào)速器控制率只受調(diào)速器控制consantXUEPdGqGsinconsantUG1cosKIG2sinKEqNorth China Electric Power Universitypage102021-11-212 使并列發(fā)電機(jī)組間無(wú)功功率合理分配使并列發(fā)電機(jī)組間無(wú)功功率合理分配發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流變化只是改變了機(jī)組的無(wú)功功率和功率發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流變化只是改變了機(jī)組的無(wú)功功率和功率角角 值的大小。值的大小。與無(wú)窮大母線并聯(lián)運(yùn)與無(wú)

9、窮大母線并聯(lián)運(yùn)行的機(jī)組，調(diào)節(jié)勵(lì)磁行的機(jī)組，調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流就可以改變發(fā)電電流就可以改變發(fā)電機(jī)的無(wú)功功率機(jī)的無(wú)功功率G GGU= 常數(shù)= 常數(shù)GINorth China Electric Power Universitypage112021-11-212 使并列發(fā)電機(jī)組間無(wú)功功率合理分配使并列發(fā)電機(jī)組間無(wú)功功率合理分配GG1QI2QIQIGU1MU2MUQI1QI2QI1QI2QI1G2G1QI2QI并聯(lián)發(fā)電機(jī)組無(wú)功功率分配取決并聯(lián)發(fā)電機(jī)組無(wú)功功率分配取決于各發(fā)電機(jī)的外特性，曲線越平于各發(fā)電機(jī)的外特性，曲線越平坦的機(jī)組其無(wú)功電流的增量越大坦的機(jī)組其無(wú)功電流的增量越大通常希望發(fā)電機(jī)組間的無(wú)功功率通常希

10、望發(fā)電機(jī)組間的無(wú)功功率分配按照機(jī)組容量大小比例分配分配按照機(jī)組容量大小比例分配單純把并聯(lián)所有機(jī)組的外特性單純把并聯(lián)所有機(jī)組的外特性做成相同是不可能的做成相同是不可能的調(diào)節(jié)勵(lì)磁可以任意改變調(diào)節(jié)勵(lì)磁可以任意改變外特性曲線的斜率以達(dá)外特性曲線的斜率以達(dá)到合理分配無(wú)功的目的。到合理分配無(wú)功的目的。North China Electric Power Universitypage122021-11-212 使并列發(fā)電機(jī)組間無(wú)功功率合理分配使并列發(fā)電機(jī)組間無(wú)功功率合理分配我國(guó)在我國(guó)在1953年以前把調(diào)整同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的自年以前把調(diào)整同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的自動(dòng)裝置成為動(dòng)裝置成為“自動(dòng)調(diào)壓器自動(dòng)調(diào)壓器”，1

11、953年后又改稱為年后又改稱為“自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器”，現(xiàn)在又有，現(xiàn)在又有重稱為自動(dòng)調(diào)壓器的趨勢(shì)。重稱為自動(dòng)調(diào)壓器的趨勢(shì)。North China Electric Power Universitypage132021-11-213 提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性和輸電線路有功傳輸能力提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性和輸電線路有功傳輸能力電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義與分類電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義與分類在在20世紀(jì)世紀(jì)60年代及以前年代及以前1 靜態(tài)穩(wěn)定性靜態(tài)穩(wěn)定性2 動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性系統(tǒng)受到系統(tǒng)受到小擾動(dòng)小擾動(dòng)后后保持保持所有運(yùn)行所有運(yùn)行參數(shù)接近正常值的能力參數(shù)接近正常值的能力系統(tǒng)受到系統(tǒng)受到大擾動(dòng)大擾動(dòng)后，系統(tǒng)參數(shù)后，

12、系統(tǒng)參數(shù)恢恢復(fù)到正常值復(fù)到正常值的能力的能力出現(xiàn)了出現(xiàn)了自動(dòng)再同期現(xiàn)象自動(dòng)再同期現(xiàn)象發(fā)電機(jī)在失去同步后經(jīng)過(guò)較短時(shí)間的發(fā)電機(jī)在失去同步后經(jīng)過(guò)較短時(shí)間的異步運(yùn)行又自動(dòng)牽入同步，主系統(tǒng)仍然能夠保持同步異步運(yùn)行又自動(dòng)牽入同步，主系統(tǒng)仍然能夠保持同步1 靜態(tài)穩(wěn)定性靜態(tài)穩(wěn)定性2 動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性3 綜合穩(wěn)定性綜合穩(wěn)定性小擾動(dòng)小變速運(yùn)行狀態(tài)小擾動(dòng)小變速運(yùn)行狀態(tài)大擾動(dòng)小變速運(yùn)行狀態(tài)大擾動(dòng)小變速運(yùn)行狀態(tài)大擾動(dòng)大變速運(yùn)行狀態(tài)大擾動(dòng)大變速運(yùn)行狀態(tài)1954年蘇聯(lián)學(xué)年蘇聯(lián)學(xué)者維者維.柯柯.維尼柯維尼柯夫夫電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)機(jī)電過(guò)渡過(guò)程機(jī)電過(guò)渡過(guò)程N(yùn)orth China Electric Power Universit

13、ypage142021-11-21電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義與分類電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義與分類1 靜態(tài)不穩(wěn)定性靜態(tài)不穩(wěn)定性1974年美國(guó)學(xué)者年美國(guó)學(xué)者拜金利及金巴克主拜金利及金巴克主編論文集編論文集大規(guī)模大規(guī)模電力系統(tǒng)穩(wěn)定性電力系統(tǒng)穩(wěn)定性2 動(dòng)態(tài)不穩(wěn)定性動(dòng)態(tài)不穩(wěn)定性3 暫態(tài)不穩(wěn)定性暫態(tài)不穩(wěn)定性功角過(guò)大而失步（滑行失步）功角過(guò)大而失步（滑行失步）大小擾動(dòng)引起的振蕩失步大小擾動(dòng)引起的振蕩失步大擾動(dòng)后發(fā)電機(jī)在第一搖擺失步大擾動(dòng)后發(fā)電機(jī)在第一搖擺失步靜態(tài)靜態(tài)/動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性定義及理解出現(xiàn)了混亂動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性定義及理解出現(xiàn)了混亂1981年在年在IEEE電力系統(tǒng)分會(huì)的冬季會(huì)議上重新對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定電力系統(tǒng)分會(huì)的冬季會(huì)議上重

14、新對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性進(jìn)行定義性進(jìn)行定義1 靜態(tài)穩(wěn)定性靜態(tài)穩(wěn)定性/小擾動(dòng)穩(wěn)定性小擾動(dòng)穩(wěn)定性2 暫態(tài)穩(wěn)定性暫態(tài)穩(wěn)定性/大擾動(dòng)穩(wěn)定性大擾動(dòng)穩(wěn)定性當(dāng)系統(tǒng)受到小的干擾后，系統(tǒng)會(huì)達(dá)到與受干擾前相同或接近的運(yùn)行狀態(tài)當(dāng)系統(tǒng)受到小的干擾后，系統(tǒng)會(huì)達(dá)到與受干擾前相同或接近的運(yùn)行狀態(tài)當(dāng)系統(tǒng)遭受到干擾后，系統(tǒng)可以達(dá)到一個(gè)可以接受的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)當(dāng)系統(tǒng)遭受到干擾后，系統(tǒng)可以達(dá)到一個(gè)可以接受的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)所加干擾足夠小，可以用系統(tǒng)的所加干擾足夠小，可以用系統(tǒng)的線性化方程來(lái)描述系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程線性化方程來(lái)描述系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程所加的干擾使得不能用系統(tǒng)的線所加的干擾使得不能用系統(tǒng)的線性化方程來(lái)描述系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程性化方程來(lái)描述系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程N(yùn)o

15、rth China Electric Power Universitypage152021-11-21電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義與分類電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義與分類2004年年8月，月，IEEE發(fā)表了發(fā)表了CIGRE第第38委員會(huì)與委員會(huì)與IEEE系統(tǒng)動(dòng)態(tài)行系統(tǒng)動(dòng)態(tài)行為委員會(huì)聯(lián)合小組制定的電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分類及定義為委員會(huì)聯(lián)合小組制定的電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分類及定義電力系統(tǒng)穩(wěn)定性電力系統(tǒng)穩(wěn)定性功角穩(wěn)定性功角穩(wěn)定性頻率穩(wěn)定性頻率穩(wěn)定性電壓穩(wěn)定性電壓穩(wěn)定性小干擾功角小干擾功角穩(wěn)定性穩(wěn)定性大干擾功角大干擾功角穩(wěn)定性穩(wěn)定性小干擾電壓小干擾電壓穩(wěn)定性穩(wěn)定性大干擾電壓大干擾電壓穩(wěn)定性穩(wěn)定性短期穩(wěn)定性短期穩(wěn)定性短期穩(wěn)定性短期

16、穩(wěn)定性長(zhǎng)期穩(wěn)定性長(zhǎng)期穩(wěn)定性短期穩(wěn)定性短期穩(wěn)定性長(zhǎng)期穩(wěn)定性長(zhǎng)期穩(wěn)定性North China Electric Power Universitypage162021-11-21電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義與分類電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義與分類功角穩(wěn)定性功角穩(wěn)定性注：把原來(lái)的注：把原來(lái)的靜態(tài)穩(wěn)定（小靜態(tài)穩(wěn)定（小擾動(dòng)穩(wěn)定性）擾動(dòng)穩(wěn)定性）和暫態(tài)穩(wěn)定性和暫態(tài)穩(wěn)定性（大干擾穩(wěn)定（大干擾穩(wěn)定性）合起來(lái)統(tǒng)性）合起來(lái)統(tǒng)稱為功角穩(wěn)定稱為功角穩(wěn)定性性表征著系統(tǒng)維持同步的能力，主要原因是發(fā)電機(jī)輸入、表征著系統(tǒng)維持同步的能力，主要原因是發(fā)電機(jī)輸入、輸出轉(zhuǎn)矩平衡受到破壞，失步的形式可能是功角單調(diào)輸出轉(zhuǎn)矩平衡受到破壞，失步的形式可能是功角

17、單調(diào)增長(zhǎng)，也可能是增幅振蕩。增長(zhǎng)，也可能是增幅振蕩。分析時(shí)間為分析時(shí)間為1020s靜態(tài)穩(wěn)定性靜態(tài)穩(wěn)定性系統(tǒng)在小干擾下維持同步的能力系統(tǒng)在小干擾下維持同步的能力滑行失步型滑行失步型振蕩失步型振蕩失步型暫態(tài)穩(wěn)定性暫態(tài)穩(wěn)定性系統(tǒng)在大干擾下維持同步的能力系統(tǒng)在大干擾下維持同步的能力功角非周期增長(zhǎng)而失步功角非周期增長(zhǎng)而失步增幅的低頻振蕩而失步增幅的低頻振蕩而失步North China Electric Power Universitypage172021-11-21電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義與分類電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義與分類電壓穩(wěn)定性電壓穩(wěn)定性表征著系統(tǒng)在給定的初始條件下，受到擾動(dòng)后維持所表征著系統(tǒng)在給定的初始

18、條件下，受到擾動(dòng)后維持所有母線的電壓的能力。主要原因是負(fù)荷需求與系統(tǒng)可有母線的電壓的能力。主要原因是負(fù)荷需求與系統(tǒng)可能提供的總量出現(xiàn)了不平衡。表現(xiàn)在電壓持續(xù)下降能提供的總量出現(xiàn)了不平衡。表現(xiàn)在電壓持續(xù)下降（或上升），又稱（或上升），又稱“電壓崩潰電壓崩潰”。發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁控制產(chǎn)生重要的影響：在過(guò)渡過(guò)程中，發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁控制產(chǎn)生重要的影響：在過(guò)渡過(guò)程中，當(dāng)勵(lì)磁電流的增長(zhǎng)達(dá)到設(shè)定的限幅值（相當(dāng)于勵(lì)磁控當(dāng)勵(lì)磁電流的增長(zhǎng)達(dá)到設(shè)定的限幅值（相當(dāng)于勵(lì)磁控制退出），常常是出現(xiàn)電壓不穩(wěn)定的直接原因。制退出），常常是出現(xiàn)電壓不穩(wěn)定的直接原因。大干擾電壓穩(wěn)定性大干擾電壓穩(wěn)定性小干擾電壓穩(wěn)定性小干擾電壓穩(wěn)定性短期電壓穩(wěn)

19、定性短期電壓穩(wěn)定性長(zhǎng)期電壓穩(wěn)定性長(zhǎng)期電壓穩(wěn)定性系統(tǒng)在系統(tǒng)在大干擾后大干擾后維持可接受穩(wěn)態(tài)電壓的能力維持可接受穩(wěn)態(tài)電壓的能力系統(tǒng)在系統(tǒng)在小干擾后小干擾后維持可接受穩(wěn)態(tài)電壓的能力維持可接受穩(wěn)態(tài)電壓的能力包含快速響應(yīng)負(fù)荷和勵(lì)磁控制等動(dòng)態(tài)特性及相互作用包含快速響應(yīng)負(fù)荷和勵(lì)磁控制等動(dòng)態(tài)特性及相互作用包含慢速響應(yīng)負(fù)荷和勵(lì)磁限幅器等動(dòng)態(tài)特性及相互作用包含慢速響應(yīng)負(fù)荷和勵(lì)磁限幅器等動(dòng)態(tài)特性及相互作用North China Electric Power Universitypage182021-11-21電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義與分類電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義與分類頻率穩(wěn)定性頻率穩(wěn)定性1 表征著系統(tǒng)遭受到嚴(yán)重的故障造成出

20、力與負(fù)荷出現(xiàn)表征著系統(tǒng)遭受到嚴(yán)重的故障造成出力與負(fù)荷出現(xiàn)較大的不平衡時(shí)維持頻率在可接受的范圍的能力。取較大的不平衡時(shí)維持頻率在可接受的范圍的能力。取決于系統(tǒng)在切除最大可能切除的負(fù)荷后是否能夠恢復(fù)決于系統(tǒng)在切除最大可能切除的負(fù)荷后是否能夠恢復(fù)出力與負(fù)荷之間的平衡。出力與負(fù)荷之間的平衡。2 頻率發(fā)生不穩(wěn)定時(shí)，潮流、電壓及其他變量會(huì)出現(xiàn)頻率發(fā)生不穩(wěn)定時(shí)，潮流、電壓及其他變量會(huì)出現(xiàn)大的波動(dòng)，并引起系統(tǒng)中控制和保護(hù)的動(dòng)作，造成更大的波動(dòng)，并引起系統(tǒng)中控制和保護(hù)的動(dòng)作，造成更多機(jī)組或負(fù)荷的切除。多機(jī)組或負(fù)荷的切除。這種情況出現(xiàn)在大系統(tǒng)因失步這種情況出現(xiàn)在大系統(tǒng)因失步而解列為數(shù)個(gè)孤立系統(tǒng)而解列為數(shù)個(gè)孤立系統(tǒng)

21、，在這些系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)之間，在這些系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)之間的穩(wěn)定不是問(wèn)題，的穩(wěn)定不是問(wèn)題，主要是出力和負(fù)荷是否會(huì)保持平衡主要是出力和負(fù)荷是否會(huì)保持平衡。頻頻率率過(guò)過(guò)渡渡過(guò)過(guò)程程時(shí)時(shí)間間秒級(jí)（幾秒）秒級(jí)（幾秒）低壓及低頻減載、發(fā)電機(jī)控制器起主要作用低壓及低頻減載、發(fā)電機(jī)控制器起主要作用分級(jí)（幾分）分級(jí)（幾分）鍋爐、機(jī)組保護(hù)和負(fù)荷調(diào)壓系統(tǒng)起主要作用鍋爐、機(jī)組保護(hù)和負(fù)荷調(diào)壓系統(tǒng)起主要作用North China Electric Power Universitypage192021-11-21電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義與分類電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義與分類 我國(guó)在我國(guó)在2001年制定的年制定的DL755-2001電力系

22、統(tǒng)安全電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則穩(wěn)定導(dǎo)則中將穩(wěn)定性分為：中將穩(wěn)定性分為： 靜態(tài)穩(wěn)定性靜態(tài)穩(wěn)定性小擾動(dòng)穩(wěn)定性小擾動(dòng)穩(wěn)定性 暫態(tài)穩(wěn)定性暫態(tài)穩(wěn)定性大擾動(dòng)穩(wěn)定性大擾動(dòng)穩(wěn)定性 動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性 電力系統(tǒng)受到小擾動(dòng)時(shí)，考慮調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)受到小擾動(dòng)時(shí)，考慮調(diào)節(jié)器及元件動(dòng)態(tài)，并分析它在暫態(tài)過(guò)程后能否趨于或者器及元件動(dòng)態(tài)，并分析它在暫態(tài)過(guò)程后能否趨于或者接近原來(lái)穩(wěn)定工況的能力。接近原來(lái)穩(wěn)定工況的能力。North China Electric Power Universitypage202021-11-21勵(lì)磁對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定性的影響勵(lì)磁對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定性的影響GT1T1T2T2L LsinXUEPqqEdX

23、1TXlX2TXUo90o90調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)使得調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)使得 為常數(shù)為常數(shù)E 勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以有效提高系統(tǒng)的靜態(tài)有效提高系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定極限穩(wěn)定極限North China Electric Power Universitypage212021-11-21勵(lì)磁對(duì)暫態(tài)穩(wěn)定性的影響勵(lì)磁對(duì)暫態(tài)穩(wěn)定性的影響P P故障前故障前故障后（未調(diào)勵(lì)磁）故障后（未調(diào)勵(lì)磁）故障時(shí)（未調(diào)勵(lì)磁）故障時(shí)（未調(diào)勵(lì)磁）故障后（調(diào)勵(lì)磁）故障后（調(diào)勵(lì)磁）GT T1 1T T2 2L L 勵(lì)磁系統(tǒng)的作用體現(xiàn)在使勵(lì)磁系統(tǒng)的作用體現(xiàn)在使得發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢(shì)上升而增加電得發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢(shì)上升而增加電功率輸出，提高了功率極限，功率輸出

24、，提高了功率極限，從而減小加速面積，增加了減從而減小加速面積，增加了減速面積，提高了暫態(tài)穩(wěn)定性速面積，提高了暫態(tài)穩(wěn)定性實(shí)現(xiàn)手段：實(shí)現(xiàn)手段：1、縮小勵(lì)磁系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)、縮小勵(lì)磁系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)2、盡可能提高強(qiáng)行勵(lì)磁倍數(shù)、盡可能提高強(qiáng)行勵(lì)磁倍數(shù)North China Electric Power Universitypage222021-11-214 4 改善電力系統(tǒng)運(yùn)行條件改善電力系統(tǒng)運(yùn)行條件1、改善異步電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)條件、改善異步電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)條件2、為發(fā)電機(jī)異步運(yùn)行創(chuàng)造條件、為發(fā)電機(jī)異步運(yùn)行創(chuàng)造條件3、提高繼電保護(hù)裝置工作的正確性、提高繼電保護(hù)裝置工作的正確性短路切除后的電壓恢復(fù)曲線短路切除后的電

25、壓恢復(fù)曲線無(wú)勵(lì)磁控制無(wú)勵(lì)磁控制有勵(lì)磁控制有勵(lì)磁控制 可以調(diào)節(jié)勵(lì)磁為失磁異步運(yùn)行可以調(diào)節(jié)勵(lì)磁為失磁異步運(yùn)行的同步發(fā)電機(jī)提供大量的無(wú)功功的同步發(fā)電機(jī)提供大量的無(wú)功功率，以維持其運(yùn)行率，以維持其運(yùn)行調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流來(lái)增大短路電流以保證繼電保護(hù)正確工作調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流來(lái)增大短路電流以保證繼電保護(hù)正確工作North China Electric Power Universitypage232021-11-215 發(fā)電機(jī)組突然解列實(shí)行強(qiáng)行減磁發(fā)電機(jī)組突然解列實(shí)行強(qiáng)行減磁大型發(fā)電機(jī)組因故障而跳閘大型發(fā)電機(jī)組因故障而跳閘調(diào)速系統(tǒng)具有較大的慣性調(diào)速系統(tǒng)具有較大的慣性汽門汽門/導(dǎo)水葉不能迅速關(guān)閉導(dǎo)水葉不能迅速關(guān)閉轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速

26、急劇上升轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速急劇上升勵(lì)磁電流勵(lì)磁電流不調(diào)整不調(diào)整發(fā)電機(jī)端電壓上升而危及發(fā)電機(jī)端電壓上升而危及定子絕緣定子絕緣勵(lì)磁電流迅勵(lì)磁電流迅速調(diào)整速調(diào)整機(jī)組安全機(jī)組安全North China Electric Power Universitypage242021-11-21二二 對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)的基本要求對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)的基本要求勵(lì)磁勵(lì)磁功率單元功率單元G勵(lì)磁調(diào)節(jié)器勵(lì)磁調(diào)節(jié)器輸入信息輸入信息發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)向同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)向同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子提供直流電流子提供直流電流 根據(jù)輸入信號(hào)和給定的調(diào)節(jié)根據(jù)輸入信號(hào)和給定的調(diào)節(jié)準(zhǔn)則控制勵(lì)磁功率單元的輸出準(zhǔn)則控制勵(lì)磁功率單元的輸出North China Electric

27、 Power Universitypage252021-11-211 1 對(duì)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的要求對(duì)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的要求1、系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器應(yīng)能對(duì)發(fā)電機(jī)電壓的變化做、系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器應(yīng)能對(duì)發(fā)電機(jī)電壓的變化做出反映以維持其在給定水平。出反映以維持其在給定水平。2、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器應(yīng)能合理分配機(jī)組的無(wú)功功率，保證同步發(fā)電、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器應(yīng)能合理分配機(jī)組的無(wú)功功率，保證同步發(fā)電機(jī)電壓調(diào)差率在合理范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整。機(jī)電壓調(diào)差率在合理范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整。3、為了使遠(yuǎn)距離輸電的發(fā)電機(jī)組在人工穩(wěn)定區(qū)域運(yùn)行，要求、為了使遠(yuǎn)距離輸電的發(fā)電機(jī)組在人工穩(wěn)定區(qū)域運(yùn)行，要求勵(lì)磁調(diào)節(jié)器沒(méi)有失靈區(qū)。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器沒(méi)有失靈區(qū)。4、勵(lì)磁

28、調(diào)節(jié)器應(yīng)能迅速反應(yīng)電力系統(tǒng)故障，具備強(qiáng)行勵(lì)磁等、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器應(yīng)能迅速反應(yīng)電力系統(tǒng)故障，具備強(qiáng)行勵(lì)磁等控制功能，以提高暫態(tài)穩(wěn)定和改善系統(tǒng)運(yùn)行條件。控制功能，以提高暫態(tài)穩(wěn)定和改善系統(tǒng)運(yùn)行條件。5、具有較小的時(shí)間常數(shù)，能迅速響應(yīng)輸入信息的變化。、具有較小的時(shí)間常數(shù)，能迅速響應(yīng)輸入信息的變化。6、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器正常工作與否直接影響到發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行，、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器正常工作與否直接影響到發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行，要求能夠長(zhǎng)期可靠工作。要求能夠長(zhǎng)期可靠工作。North China Electric Power Universitypage262021-11-212 2 對(duì)勵(lì)磁功率單元的要求對(duì)勵(lì)磁功率單元的要求1、要求

29、勵(lì)磁功率單元有足夠的可靠性，具有一定的調(diào)、要求勵(lì)磁功率單元有足夠的可靠性，具有一定的調(diào)節(jié)容量。節(jié)容量。2、具有足夠的、具有足夠的勵(lì)磁頂值電壓勵(lì)磁頂值電壓和和電壓上升速度電壓上升速度。就改善就改善電力系統(tǒng)運(yùn)行條件和提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性而言，勵(lì)磁功率電力系統(tǒng)運(yùn)行條件和提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性而言，勵(lì)磁功率單元應(yīng)該具有較大的單元應(yīng)該具有較大的強(qiáng)勵(lì)能力強(qiáng)勵(lì)能力和和快速響應(yīng)能力快速響應(yīng)能力。注：注：1、勵(lì)磁頂值電壓勵(lì)磁頂值電壓是勵(lì)磁功率單元在強(qiáng)行勵(lì)磁時(shí)可能提供的最高是勵(lì)磁功率單元在強(qiáng)行勵(lì)磁時(shí)可能提供的最高輸出電壓值。輸出電壓值。2、勵(lì)磁頂值電壓與額定勵(lì)磁電壓之比為、勵(lì)磁頂值電壓與額定勵(lì)磁電壓之比為強(qiáng)勵(lì)倍

30、數(shù)強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)，一般為，一般為1.62North China Electric Power Universitypage272021-11-21第二節(jié)第二節(jié) 同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)靜止勵(lì)磁系統(tǒng)靜止勵(lì)磁系統(tǒng)在電力系統(tǒng)發(fā)展初期，在電力系統(tǒng)發(fā)展初期，機(jī)組容量小機(jī)組容量小機(jī)組容量增大，機(jī)械整流困難，機(jī)組容量增大，機(jī)械整流困難，大功率半導(dǎo)體技術(shù)成熟大功率半導(dǎo)體技術(shù)成熟與發(fā)電機(jī)同軸旋轉(zhuǎn)與發(fā)電機(jī)同軸旋轉(zhuǎn)North China Electric Power Universitypage282021-11-211 1 直流

31、勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)自勵(lì)型自勵(lì)型共同擔(dān)負(fù)勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁繞組共同擔(dān)負(fù)勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁繞組EEW的調(diào)節(jié)功率的調(diào)節(jié)功率North China Electric Power Universitypage292021-11-211 1 直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)他勵(lì)型他勵(lì)型 與自勵(lì)型相比，多了一與自勵(lì)型相比，多了一臺(tái)副勵(lì)磁機(jī)，時(shí)間常數(shù)小，臺(tái)副勵(lì)磁機(jī)，時(shí)間常數(shù)小，提高了勵(lì)磁系統(tǒng)的電壓增長(zhǎng)提高了勵(lì)磁系統(tǒng)的電壓增長(zhǎng)速率。速率。自勵(lì)型自勵(lì)型North China Electric Power Universitypage302021-11-212 2 交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)他勵(lì)可控整流型他勵(lì)可控整流型l 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流流的調(diào)節(jié)是由勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)是由勵(lì)磁調(diào)節(jié)器AVRAVR控控制晶閘管制晶閘管V