第八講 自動(dòng)裝置二課件

1、第八講第八講 電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置（二）（二）一、一、同步發(fā)電機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁1、勵(lì)磁系統(tǒng)勵(lì)磁系統(tǒng) 的作用的作用 專門供給同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的電源及附屬設(shè)專門供給同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的電源及附屬設(shè)備統(tǒng)稱為勵(lì)磁系統(tǒng)。其作用可分為以下三個(gè)方面：備統(tǒng)稱為勵(lì)磁系統(tǒng)。其作用可分為以下三個(gè)方面： (1) 電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，維持發(fā)電機(jī)和系統(tǒng)某電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，維持發(fā)電機(jī)和系統(tǒng)某點(diǎn)電壓水平點(diǎn)電壓水平 。（。（自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置）自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置） (2) 在電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)，按給定的要求在電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)，按給定的要求強(qiáng)行勵(lì)磁。（強(qiáng)勵(lì)裝置）強(qiáng)行勵(lì)磁。（強(qiáng)勵(lì)裝置）（3

2、）發(fā)電機(jī)故障時(shí)，迅速減磁或滅磁。（滅磁）發(fā)電機(jī)故障時(shí)，迅速減磁或滅磁。（滅磁裝置）裝置）2、同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁方式、同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁方式 同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁有直流發(fā)電機(jī)供電、交流勵(lì)磁機(jī)經(jīng)整同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁有直流發(fā)電機(jī)供電、交流勵(lì)磁機(jī)經(jīng)整流供電、靜止電源供電三種方式。流供電、靜止電源供電三種方式。 （1）直流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁方式：）直流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁方式：1）直流發(fā)電機(jī)的自勵(lì)方式（）直流發(fā)電機(jī)的自勵(lì)方式（a）2）直流發(fā)電機(jī)他勵(lì)方式（）直流發(fā)電機(jī)他勵(lì)方式（b ）（2）交流勵(lì)磁機(jī)經(jīng)整流供電的勵(lì)磁方式）交流勵(lì)磁機(jī)經(jīng)整流供電的勵(lì)磁方式1）交流勵(lì)磁機(jī)經(jīng)靜止二極管供電的勵(lì)磁方式：交流勵(lì)磁機(jī)經(jīng)靜止二極管供電的勵(lì)磁方式：起勵(lì)

3、電源自勵(lì)恒壓起勵(lì)電源ZTLZTLZTL (a)中的副勵(lì)磁機(jī)中的副勵(lì)磁機(jī)FL采用永磁采用永磁發(fā)電機(jī)，作為勵(lì)磁機(jī)發(fā)電機(jī)，作為勵(lì)磁機(jī)L的勵(lì)磁的勵(lì)磁電源。電源。 (b)中的副勵(lì)磁機(jī)采用自勵(lì)恒中的副勵(lì)磁機(jī)采用自勵(lì)恒壓的調(diào)壓方式保證壓的調(diào)壓方式保證FL機(jī)端電壓。機(jī)端電壓。 (c)中取消了副勵(lì)磁機(jī)，勵(lì)磁機(jī)中取消了副勵(lì)磁機(jī)，勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電源采用自勵(lì)方式。的勵(lì)磁電源采用自勵(lì)方式。 2）交流勵(lì)磁機(jī)和靜止可控硅供電的勵(lì)磁方式）交流勵(lì)磁機(jī)和靜止可控硅供電的勵(lì)磁方式3）交流勵(lì)磁機(jī)和旋轉(zhuǎn)二極管供電的勵(lì)磁方式）交流勵(lì)磁機(jī)和旋轉(zhuǎn)二極管供電的勵(lì)磁方式4）交流勵(lì)磁機(jī)和旋轉(zhuǎn)可控硅供電的勵(lì)磁方式）交流勵(lì)磁機(jī)和旋轉(zhuǎn)可控硅供電的勵(lì)磁方式

4、（3）靜止電源供電的勵(lì)磁方式）靜止電源供電的勵(lì)磁方式 1) 自復(fù)勵(lì)靜止勵(lì)磁方式自復(fù)勵(lì)靜止勵(lì)磁方式 2) 2) 自并勵(lì)靜止勵(lì)磁方式自并勵(lì)靜止勵(lì)磁方式 取消下圖中的復(fù)勵(lì)部分，即取消勵(lì)磁變流器供給的勵(lì)取消下圖中的復(fù)勵(lì)部分，即取消勵(lì)磁變流器供給的勵(lì)磁電流，就構(gòu)成自并勵(lì)靜止勵(lì)磁方式。磁電流，就構(gòu)成自并勵(lì)靜止勵(lì)磁方式。 3、 自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁的基本概念自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁的基本概念 （1 1）基本原理）基本原理 如下圖所示。如下圖所示。圖圖(a)中，借助人工調(diào)整中，借助人工調(diào)整Rc的大小來維持機(jī)端電壓的的大小來維持機(jī)端電壓的不變，可用圖不變，可用圖(b)的直線段來表示。如果其人工的直線段來表示。如果其人工“測量測量”

5、、“放大放大”、“執(zhí)行執(zhí)行”功能用自動(dòng)裝置來完成，則該自動(dòng)裝置的工作特性應(yīng)與圖功能用自動(dòng)裝置來完成，則該自動(dòng)裝置的工作特性應(yīng)與圖 (b)所示特性相同，同樣能維持機(jī)端電壓接近額定值水平。于是構(gòu)成所示特性相同，同樣能維持機(jī)端電壓接近額定值水平。于是構(gòu)成了如圖了如圖 (c)所示的閉環(huán)調(diào)節(jié)回路，從而用勵(lì)磁調(diào)節(jié)器取代了人工的上所示的閉環(huán)調(diào)節(jié)回路，從而用勵(lì)磁調(diào)節(jié)器取代了人工的上述作用。述作用。 （2）勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的構(gòu)成原理）勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的構(gòu)成原理 自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)可以看成為一個(gè)以電壓為被調(diào)量的自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)可以看成為一個(gè)以電壓為被調(diào)量的負(fù)反饋控制系統(tǒng)。負(fù)反饋控制系統(tǒng)。 下下圖示出了同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的基本

6、方框圖。為圖示出了同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的基本方框圖。為了調(diào)節(jié)同步發(fā)電機(jī)的端電壓了調(diào)節(jié)同步發(fā)電機(jī)的端電壓Uf，應(yīng)測量端電壓的變化值。，應(yīng)測量端電壓的變化值。為便于測量，設(shè)置了端電壓變化結(jié)構(gòu)，這樣，量測機(jī)構(gòu)的為便于測量，設(shè)置了端電壓變化結(jié)構(gòu)，這樣，量測機(jī)構(gòu)的輸出電壓輸出電壓K1Uf和和Uf成正比例成正比例(K1為比例系數(shù)為比例系數(shù))。比較綜合點(diǎn)。比較綜合點(diǎn)的合成差電壓，當(dāng)端電壓偏高時(shí)，的合成差電壓，當(dāng)端電壓偏高時(shí)， U為負(fù)，端電壓偏低為負(fù)，端電壓偏低時(shí)，時(shí)， U為正。為正。 放大機(jī)構(gòu)按照放大機(jī)構(gòu)按照 U的大小和方向進(jìn)行放大，通過執(zhí)行的大小和方向進(jìn)行放大，通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)使勵(lì)磁電流向相應(yīng)方向調(diào)整，從而控

7、制發(fā)電機(jī)的電壓機(jī)構(gòu)使勵(lì)磁電流向相應(yīng)方向調(diào)整，從而控制發(fā)電機(jī)的電壓值。當(dāng)差值電壓值。當(dāng)差值電壓 U為負(fù)時(shí)，驅(qū)使發(fā)電機(jī)降低勵(lì)磁，降低為負(fù)時(shí)，驅(qū)使發(fā)電機(jī)降低勵(lì)磁，降低發(fā)電機(jī)的端電壓；相反，當(dāng)差值電壓發(fā)電機(jī)的端電壓；相反，當(dāng)差值電壓 U為正時(shí)，則增加為正時(shí)，則增加發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁，提高發(fā)電機(jī)的端電壓。發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁，提高發(fā)電機(jī)的端電壓。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)變換機(jī)構(gòu)放大機(jī)構(gòu)量測機(jī)構(gòu)給定值Uz移相觸發(fā)綜合放大同步各種限制信號測量比較調(diào)差YHYH自勵(lì)恒壓起勵(lì)電源手控比例式自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置構(gòu)成 （3）勵(lì)磁調(diào)節(jié)方式）勵(lì)磁調(diào)節(jié)方式 若按調(diào)節(jié)原理來區(qū)分，可分為按電壓偏差的比例調(diào)節(jié)若按調(diào)節(jié)原理來區(qū)分，可分為按電壓偏差的比例調(diào)節(jié)和按定

8、子電流、功率因數(shù)的補(bǔ)償調(diào)節(jié)兩種。和按定子電流、功率因數(shù)的補(bǔ)償調(diào)節(jié)兩種。1) 1) 按電壓偏差的比例調(diào)節(jié)按電壓偏差的比例調(diào)節(jié) 按電壓偏差的比例調(diào)節(jié)實(shí)際上是一個(gè)以電壓為被調(diào)量按電壓偏差的比例調(diào)節(jié)實(shí)際上是一個(gè)以電壓為被調(diào)量的負(fù)反饋控制系統(tǒng)，原理方框圖如上圖所示。的負(fù)反饋控制系統(tǒng)，原理方框圖如上圖所示。 為使為使U Uf f維持在給定值水平上，一種方法是通過自動(dòng)調(diào)維持在給定值水平上，一種方法是通過自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置的調(diào)節(jié)作用，改變勵(lì)磁機(jī)的附加勵(lì)磁電流。節(jié)勵(lì)磁裝置的調(diào)節(jié)作用，改變勵(lì)磁機(jī)的附加勵(lì)磁電流。（附加勵(lì)磁電流與機(jī)端電壓的變化量成正比）。另一種方（附加勵(lì)磁電流與機(jī)端電壓的變化量成正比）。另一種方法是通

9、過自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置的調(diào)節(jié)作用，改變可控整流橋法是通過自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置的調(diào)節(jié)作用，改變可控整流橋中可控硅的導(dǎo)通角來改變勵(lì)磁電流以維持機(jī)端電壓在給定中可控硅的導(dǎo)通角來改變勵(lì)磁電流以維持機(jī)端電壓在給定水平上（導(dǎo)通角大小與機(jī)端電壓的變化量有關(guān)）水平上（導(dǎo)通角大小與機(jī)端電壓的變化量有關(guān)）。(2) (2) 按定子電流、功率因數(shù)的補(bǔ)償調(diào)節(jié)按定子電流、功率因數(shù)的補(bǔ)償調(diào)節(jié) 同步發(fā)電機(jī)由于電樞反應(yīng)的存在，當(dāng)勵(lì)磁電流保持不同步發(fā)電機(jī)由于電樞反應(yīng)的存在，當(dāng)勵(lì)磁電流保持不變時(shí)，在滯后功率因數(shù)下，機(jī)端電壓隨定子電流的增大而變時(shí)，在滯后功率因數(shù)下，機(jī)端電壓隨定子電流的增大而下降，且在同樣的定子電流下，功率因數(shù)下降，且在同樣

10、的定子電流下，功率因數(shù)(滯后滯后)愈低，機(jī)愈低，機(jī)端電壓降得愈多。因此，同步發(fā)電機(jī)的端電壓受定子電流端電壓降得愈多。因此，同步發(fā)電機(jī)的端電壓受定子電流和功率因數(shù)變化的影響。和功率因數(shù)變化的影響。 在某一功率因數(shù)下，若將定子電流整流后供給發(fā)電機(jī)在某一功率因數(shù)下，若將定子電流整流后供給發(fā)電機(jī)勵(lì)磁，則可以補(bǔ)償定子電流對端電壓的影響。勵(lì)磁，則可以補(bǔ)償定子電流對端電壓的影響。 另一種補(bǔ)償調(diào)節(jié)的方式與按定子電流的補(bǔ)償調(diào)節(jié)不同，另一種補(bǔ)償調(diào)節(jié)的方式與按定子電流的補(bǔ)償調(diào)節(jié)不同，作為整流用的輸入電流不僅反映發(fā)電機(jī)電壓、電流，而且作為整流用的輸入電流不僅反映發(fā)電機(jī)電壓、電流，而且還與功率因數(shù)有關(guān)。則整流后供給的勵(lì)

11、磁電流就能補(bǔ)償定還與功率因數(shù)有關(guān)。則整流后供給的勵(lì)磁電流就能補(bǔ)償定子電流、功率因數(shù)變化的影響。因?yàn)檫@種補(bǔ)償調(diào)節(jié)方式能子電流、功率因數(shù)變化的影響。因?yàn)檫@種補(bǔ)償調(diào)節(jié)方式能補(bǔ)償功率因數(shù)變化的影響，所以稱為相位補(bǔ)償調(diào)節(jié)。補(bǔ)償功率因數(shù)變化的影響，所以稱為相位補(bǔ)償調(diào)節(jié)。 4、 同步發(fā)電機(jī)微機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)微機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng) 數(shù)字式勵(lì)磁系統(tǒng)數(shù)字的最本質(zhì)特征是它的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器數(shù)字式勵(lì)磁系統(tǒng)數(shù)字的最本質(zhì)特征是它的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器是數(shù)字式的，而勵(lì)磁功率單元可以是任何一種形式。各種是數(shù)字式的，而勵(lì)磁功率單元可以是任何一種形式。各種型式的微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器和不同形式的勵(lì)磁功率單元的不同型式的微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器和不同形式的勵(lì)磁功率單元的

12、不同組合，構(gòu)成了各種不同型式的勵(lì)磁系統(tǒng)。下面僅以自并勵(lì)組合，構(gòu)成了各種不同型式的勵(lì)磁系統(tǒng)。下面僅以自并勵(lì)式微機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)行說明。式微機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)行說明。（1 1）數(shù)字式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的總體硬件結(jié)構(gòu)）數(shù)字式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的總體硬件結(jié)構(gòu) 以自并勵(lì)靜態(tài)勵(lì)磁系統(tǒng)為例，以自并勵(lì)靜態(tài)勵(lì)磁系統(tǒng)為例，數(shù)字式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的輸數(shù)字式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的輸入、輸出信號流程如入、輸出信號流程如下下圖所示。為保證勵(lì)磁控制的可靠性，圖所示。為保證勵(lì)磁控制的可靠性，圖中采用了雙機(jī)互為熱備用的方案。兩機(jī)之間互相通信，圖中采用了雙機(jī)互為熱備用的方案。兩機(jī)之間互相通信，備用機(jī)自動(dòng)跟蹤工作機(jī)的工作情況，并在檢測到工作機(jī)故備用機(jī)自動(dòng)跟蹤工作機(jī)的工作情

13、況，并在檢測到工作機(jī)故障而自復(fù)位無效時(shí)自動(dòng)切換投入，同時(shí)使工作機(jī)退出并告障而自復(fù)位無效時(shí)自動(dòng)切換投入，同時(shí)使工作機(jī)退出并告警。警。 （2 2）數(shù)字式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的總體軟件結(jié)構(gòu)）數(shù)字式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的總體軟件結(jié)構(gòu) 數(shù)字式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的軟件一般應(yīng)由主程序和數(shù)字式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的軟件一般應(yīng)由主程序和中斷服務(wù)程序兩部分組成。主程序控制數(shù)字式勵(lì)中斷服務(wù)程序兩部分組成。主程序控制數(shù)字式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的主要工作流程，完成數(shù)據(jù)處理、控制磁調(diào)節(jié)器的主要工作流程，完成數(shù)據(jù)處理、控制規(guī)律的計(jì)算、控制命令的發(fā)出及限制、保護(hù)等功規(guī)律的計(jì)算、控制命令的發(fā)出及限制、保護(hù)等功能；中斷服務(wù)程序則用于實(shí)現(xiàn)交流信號的采樣及能；中斷服務(wù)程序則用于實(shí)

14、現(xiàn)交流信號的采樣及數(shù)據(jù)處理、觸發(fā)脈沖的軟件分相和機(jī)端電壓的頻數(shù)據(jù)處理、觸發(fā)脈沖的軟件分相和機(jī)端電壓的頻率測量等功能。率測量等功能。 如下圖所示。除主程序外，軟件中還有三個(gè)如下圖所示。除主程序外，軟件中還有三個(gè)起不同作用的中斷服務(wù)子程序。它們中的兩個(gè)中起不同作用的中斷服務(wù)子程序。它們中的兩個(gè)中斷來自可屏蔽中斷源，分別用于交流信號的采樣、斷來自可屏蔽中斷源，分別用于交流信號的采樣、觸發(fā)脈沖的軟件分相和機(jī)端電壓的頻率測量。另觸發(fā)脈沖的軟件分相和機(jī)端電壓的頻率測量。另一個(gè)中斷來自不可屏蔽中斷源，它是由一個(gè)中斷來自不可屏蔽中斷源，它是由WATCHDOGWATCHDOG電路發(fā)出的。電路發(fā)出的。 二、電力系

15、統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化二、電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化1、遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)、遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù) 即通過通道對被調(diào)度對象實(shí)行遙信、遙測、遙控和遙即通過通道對被調(diào)度對象實(shí)行遙信、遙測、遙控和遙調(diào)的一種技術(shù)。調(diào)的一種技術(shù)。 其特點(diǎn)在于調(diào)度端和被調(diào)度對象之間存在通道，信息其特點(diǎn)在于調(diào)度端和被調(diào)度對象之間存在通道，信息需加以變換，以使之適于在通道中傳送。同時(shí)需要采取抗需加以變換，以使之適于在通道中傳送。同時(shí)需要采取抗干擾和其它檢查、保護(hù)措施，以保證信息傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和干擾和其它檢查、保護(hù)措施，以保證信息傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和可靠性。可靠性。2、遠(yuǎn)動(dòng)裝置的功能、遠(yuǎn)動(dòng)裝置的功能1）遙遠(yuǎn)信號（遙信）遙遠(yuǎn)信號（遙信YX ） 將被監(jiān)視發(fā)電廠的主要設(shè)備及線路斷路

16、器的位置信號將被監(jiān)視發(fā)電廠的主要設(shè)備及線路斷路器的位置信號及其它用途的信號（保護(hù)動(dòng)作信號等）傳送給調(diào)度所，在及其它用途的信號（保護(hù)動(dòng)作信號等）傳送給調(diào)度所，在調(diào)度所模擬盤上用燈光信號直接反映或用其它顯示裝置反調(diào)度所模擬盤上用燈光信號直接反映或用其它顯示裝置反映出來。映出來。2）遙遠(yuǎn)測量（遙測）遙遠(yuǎn)測量（遙測YC ） 將被監(jiān)視發(fā)電廠的某些運(yùn)行參數(shù)傳送給調(diào)度所，（如將被監(jiān)視發(fā)電廠的某些運(yùn)行參數(shù)傳送給調(diào)度所，（如功率、電度、電流、電壓等電氣參數(shù)及熱電廠的汽壓、水功率、電度、電流、電壓等電氣參數(shù)及熱電廠的汽壓、水電廠的水位等非電氣參數(shù)）；在調(diào)度所一般可用表計(jì)模擬電廠的水位等非電氣參數(shù)）；在調(diào)度所一般可用表計(jì)模擬量或數(shù)字量顯示上述參數(shù)。量或數(shù)字量顯示上述參數(shù)。3、遙遠(yuǎn)控制（遙控、遙遠(yuǎn)控制（遙控YK） 調(diào)度所值班人員通過遠(yuǎn)動(dòng)裝置對發(fā)電廠某些設(shè)備（斷調(diào)度所值班人員通過遠(yuǎn)動(dòng)裝置對發(fā)電廠某些設(shè)備（斷路器等）進(jìn)行控