發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)簡析

1、發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)簡析【摘 要】：電力系統(tǒng)中，考核電能的兩個(gè)指標(biāo)，一個(gè)是頻率，一個(gè)是電壓。勵磁系統(tǒng)的作用主要是為系統(tǒng)提供合格 的勵磁電壓。它是發(fā)電機(jī)的重要組成部分，對發(fā)電機(jī)本身和電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行有很大的影響?！娟P(guān)鍵詞】：發(fā)電機(jī) 勵磁系統(tǒng) 邏輯原理1勵磁控制系統(tǒng)的主要任務(wù)1.1勵磁控制系統(tǒng)的作用維持發(fā)電機(jī)或其他控制點(diǎn)的電壓在給定水平 在發(fā)電機(jī)正常遠(yuǎn)行工況下，勵磁系統(tǒng)應(yīng)維持發(fā)電機(jī)端電壓（或升壓變壓器高壓側(cè)電壓）在給定水 平。當(dāng)發(fā)電機(jī)負(fù)荷改變而端電壓隨之變化時(shí)由于勵磁調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)作用，勵磁系統(tǒng)將自動地增加或 減少供出的勵磁電流，使發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓恢復(fù)到給定水平，保證有一定的調(diào)壓精度。當(dāng)機(jī)組甩負(fù)荷

2、 時(shí)，通過勵磁系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用，應(yīng)限制機(jī)端電壓使之不致過分升高?？刂撇⒙?lián)運(yùn)行機(jī)組無功功率的合理分配 當(dāng)幾臺機(jī)組并列運(yùn)行時(shí)通過勵磁系統(tǒng)應(yīng)能穩(wěn)定地分配機(jī)組的無功功率提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性 電力系統(tǒng)可靠供電的首要要求是使并入系統(tǒng)中的所有同步發(fā)電機(jī)保持同步運(yùn)行。系統(tǒng)在運(yùn)行中 隨時(shí)會遭受各種擾動，伴隨著勵磁調(diào)節(jié)，系統(tǒng)可能恢復(fù)到它原來的運(yùn)行狀態(tài)，或者由一種平衡狀態(tài) 過渡到另一種新的平衡狀態(tài)。這種情況，則稱系統(tǒng)是穩(wěn)定的。在發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障時(shí)，進(jìn)行滅磁，以減小故障損失程度；根據(jù)要求對發(fā)電機(jī)實(shí)行最大和最小勵磁限制；縮短反時(shí)限過流保護(hù)動作時(shí)間。勵磁控制系統(tǒng)對動態(tài)穩(wěn)定的影響 電力系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定性問題，可以理解為電力系統(tǒng)機(jī)

3、電振蕩阻尼問題。在定的運(yùn)行方式及勵 磁系統(tǒng)參數(shù)下，電壓調(diào)節(jié)作用在維持發(fā)電機(jī)電壓恒定的同時(shí)，特產(chǎn)生負(fù)的阻尼作用。在正常實(shí)用的 范圍內(nèi)，勵磁電壓調(diào)節(jié)器的負(fù)阻尼作用會隨著開環(huán)增益的增大而加強(qiáng)，因此提高電壓調(diào)節(jié)精度的要 求和提高動態(tài)穩(wěn)定性的要求是不相容的。解決電壓調(diào)節(jié)精度和動態(tài)穩(wěn)定性之間矛盾的有效措施，是在勵磁控制系統(tǒng)中增加其它控制信 號。這種控制信號可以提供正的阻尼作用，使整個(gè)勵磁控制系統(tǒng)提供的阻尼是正的，而使動態(tài)穩(wěn)定 極限的水平達(dá)到和超過靜態(tài)穩(wěn)定的水平。這種控制信號不影響電壓調(diào)節(jié)通道的電壓調(diào)節(jié)功能和維持 發(fā)電機(jī)端電壓水平的能力，不改變其主要控制的地位，稱為附加勵磁控制。此過程中，采用PID調(diào)節(jié)控制

4、，在勵磁控制系統(tǒng)中，應(yīng)用電壓偏差PID調(diào)節(jié)可以達(dá)到： 穩(wěn)態(tài)時(shí)有較大的放大倍數(shù),使機(jī)端電壓接近恒定, 調(diào)節(jié)精度達(dá) 0.1%以內(nèi),從而有較大的小干擾 穩(wěn)定極限。暫態(tài)時(shí)有較小的放大倍數(shù)， 以避免超調(diào)和振蕩。1.3勵磁系統(tǒng)中PSS（電力系統(tǒng)穩(wěn)定器）的應(yīng)用由于快速勵磁系統(tǒng)的普遍應(yīng)用，在一些大型輸電系統(tǒng)中頻繁地出現(xiàn)了低頻功率振蕩以及在大擾 動事故后動態(tài)穩(wěn)定恢復(fù)過程中的振蕩失步的情況。單機(jī)無限大系統(tǒng)的正阻尼轉(zhuǎn)矩惡化的主要原因 是由于勵磁系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)勵磁繞組的滯后特性所致。PSS是在自動電壓調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上以轉(zhuǎn)速偏差、 功率偏差、頻率偏差中的一種或兩種信號作為附加控制，其作用是增加對電力系統(tǒng)機(jī)電振蕩的阻尼， 以增

5、強(qiáng)電力系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定性。我公司勵磁系統(tǒng)概述我公司的勵磁系統(tǒng)接線采用的是他勵靜止硅整流，顧名思義，即采用與發(fā)電機(jī)同軸的交流勵磁 機(jī)作為勵磁電源，經(jīng)過發(fā)電機(jī)的四臺功率柜整流之后供給發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組電流，由于這類勵磁電 源與發(fā)電機(jī)本身的輸出無直接關(guān)系，故稱他勵方式，其整流器是靜止的，所以為靜止硅整流。交流 勵磁機(jī)為可控硅自勵恒壓方式，在發(fā)電機(jī)的各種運(yùn)行工況下，勵磁機(jī)的出口電壓總是自動保持在發(fā) 電機(jī)強(qiáng)勵頂值電壓水平之上。勵磁系統(tǒng)包括如下的幾個(gè)部分2.1.1交流勵磁機(jī)及其控制系統(tǒng)：包括交流勵磁機(jī)、整流變壓器、FLZ500勵磁機(jī)功率柜2個(gè)、滅磁 開關(guān)QE1及其相應(yīng)的兩套控制系統(tǒng)。2.1.2發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)及相

6、應(yīng)控制系統(tǒng)包括：發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、FLZ2200發(fā)電機(jī)功率柜4個(gè)、滅磁開關(guān) QE11及隔離刀閘Q21、發(fā)電機(jī)自動勵磁調(diào)節(jié)器兩套。2.1.3發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)配有自動化水平較高的自動勵磁調(diào)節(jié)裝置兩套，以保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行， 在必要時(shí)給發(fā)電機(jī)提供2倍的強(qiáng)勵電流，并持續(xù)10秒的時(shí)間。勵磁系統(tǒng)的運(yùn)行方式2.1.1勵磁系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)、勵磁機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器兩套全部運(yùn)行，其中一套為主，一套為從。 故障時(shí)可實(shí)現(xiàn)自動切換，正常時(shí)也可以手動切換。2.2.2正常運(yùn)行中的發(fā)電機(jī)，其勵磁系統(tǒng)四臺功率柜#1、 #2、 #3、 #4并列運(yùn)行。工作勵磁機(jī)的兩臺 功率柜#1、 #2并列運(yùn)行。2.3我公司勵磁系統(tǒng)一次接線圖勵磁系統(tǒng)邏

7、輯控制原理簡析FLC操作柜在勵磁系統(tǒng)中相當(dāng)于人的大腦中樞神經(jīng)系統(tǒng)，勵磁系統(tǒng)大部分操作都要通過FLC發(fā) 出指令來實(shí)現(xiàn)，相應(yīng)的邏輯回路也比較復(fù)雜。值得一提的是，在主勵滅磁回路中，加入了“負(fù)荷開 關(guān)分”的條件，可以避免由于誤操作引起發(fā)電機(jī)失磁危險(xiǎn)。3.1發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子斷路器QE11開關(guān)及Q21開關(guān)的控制Q21開關(guān)合、分閘控制1.1.1集控開關(guān)SAC5合信號輸出串聯(lián)負(fù)荷開關(guān)的接地閘刀的常閉接點(diǎn)，串聯(lián)Q21開關(guān)常閉接點(diǎn)控 制Q21合閘。1.1.2集控開關(guān)SAC5分信號輸出串聯(lián)“發(fā)電機(jī)定子電壓V20%額定”串聯(lián)QE11常閉接點(diǎn)延時(shí) 2S輸出控制Q21分閘。QE11 開關(guān)合、分閘控制1.2.1集控開關(guān)SAC5合

8、信號輸出串聯(lián)負(fù)荷開關(guān)的接地閘刀的常閉接點(diǎn)，串聯(lián)Q21開關(guān)常開接點(diǎn)控 制QE11合閘。1.2.2集控開關(guān)SAC5分信號輸出串聯(lián)“發(fā)電機(jī)定子電壓V20%額定”輸出控制QE11分閘。1.2.3發(fā)電機(jī)保護(hù)動作接點(diǎn)延時(shí)0.6秒輸出控制QE11分閘。1.2.4勵磁機(jī)過流差動保護(hù)動作接點(diǎn)輸出控制QE11分閘?！皠畲艡C(jī)定子電壓1.2倍額定”信號延時(shí)2.5秒輸出控制QE11分閘。“勵磁機(jī)定子電壓1.4倍額定”信號輸出控制QE11分閘。Q21開關(guān)常閉接點(diǎn)輸出控制QE11分閘。1.2.8發(fā)電機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器滅磁令延時(shí)4秒后串聯(lián)QE1常開接點(diǎn)控制QE11分閘。AndQE11分閘QE11AndQE11分閘發(fā)電機(jī)端電壓小于2

9、0%Ue3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.SAC5SAC5分閘指令（保持5秒）.And發(fā)變組和勵磁機(jī)保護(hù)動作Or勵磁機(jī)電壓 120 % （延時(shí)2.5 秒）勵磁機(jī) 電壓大于 140% 額定電壓Q21已斷開（常閉誦）Q21未合閘（常開反）Q21未合閘（常開反）And主調(diào)節(jié)器滅磁（延時(shí)4秒）勵磁機(jī)QE1勵磁機(jī)QE1未斷開AndQE11 開關(guān)分閘邏輯回路圖2 勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子斷路器 QE1 開關(guān)的控制合閘控制集控SAC1合信號串聯(lián)“PT斷線無閉鎖”信號輸出控制QE1開關(guān)合閘。分閘控制3.2.1勵磁機(jī)過流差動保護(hù)動作接點(diǎn)輸出控制QE1分閘。3.2.2發(fā)電機(jī)保護(hù)動作接點(diǎn)延時(shí)0.6秒輸出控制QE

10、1分閘?！皠畲艡C(jī)定子電壓1.2倍額定”延時(shí)2.5秒輸出控制QE1分閘。“勵磁機(jī)定子電壓1.4倍額定”輸出控制QE1分閘。3.2.5發(fā)電機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器滅磁令延時(shí)3秒后輸出控制QE1分閘。3.2.6 “起勵不成功”動作信號輸出控制QE1分閘。3.3發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子分路開關(guān)Q1的控制邏輯Q1開關(guān)合閘控制3.3.1.1負(fù)荷開關(guān)常開接點(diǎn)串聯(lián)QE11開關(guān)常開接點(diǎn)串聯(lián)QE1開關(guān)常閉接點(diǎn)后輸出合閘指令； 3.3.1.2負(fù)荷開關(guān)常開接點(diǎn)串聯(lián)QE11開關(guān)常開接點(diǎn)串聯(lián)“勵磁機(jī)定子電壓V50%額定”信號后輸 出合閘指令；QE11開關(guān)常閉接點(diǎn)輸出合閘指令勵磁機(jī)過流差動保護(hù)動作接點(diǎn)輸出合閘指令；QE11開關(guān)常開接點(diǎn)串聯(lián)QE1開關(guān)

11、常閉接點(diǎn)后輸出合閘指令；3.3.1.6負(fù)荷開關(guān)常開接點(diǎn)串聯(lián)QE11開關(guān)常開接點(diǎn)串聯(lián)“發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流過低”信號后輸出合閘 指令。Q1開關(guān)分閘控制對Q1開關(guān)合閘指令取反邏輯后輸出Q1分閘指令自勵恒壓調(diào)節(jié)器建壓令及滅磁令邏輯自勵恒壓調(diào)節(jié)器建壓令：集控SAC 1合信號輸出串聯(lián)“ PT斷線無閉鎖”再串聯(lián)QE1開關(guān)常開接點(diǎn) 再串聯(lián)Q1開關(guān)常閉接點(diǎn)輸出自勵恒壓調(diào)節(jié)器建壓令。自勵恒壓調(diào)節(jié)器滅磁令：QE1開關(guān)常閉接點(diǎn)輸出自勵恒壓調(diào)節(jié)器滅磁令；發(fā)電機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器滅 磁令延時(shí)2秒后輸出自勵恒壓調(diào)節(jié)器滅磁令。發(fā)電機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器建壓令及滅磁令邏輯發(fā)電機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器建壓令：自勵恒壓調(diào)節(jié)器建壓令串聯(lián)“勵磁機(jī)定子電壓90%額定”信

12、號輸 出，建壓令保持10 秒后復(fù)位。發(fā)電機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器滅磁令：集控開關(guān)SAC 1分信號輸出發(fā)電機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器滅磁令；QE11開關(guān)常閉 接點(diǎn)輸出發(fā)電機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器滅磁令；發(fā)電機(jī)保護(hù)動作接點(diǎn)輸出發(fā)電機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器滅磁令；負(fù)荷開 關(guān)常開接點(diǎn)串聯(lián)QE11開關(guān)常開接點(diǎn)串聯(lián)QE1開關(guān)常閉接點(diǎn)后輸出發(fā)電機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器滅磁令；負(fù)荷 開關(guān)常開接點(diǎn)串聯(lián)QE11開關(guān)常開接點(diǎn)串聯(lián)“勵磁機(jī)定子電壓V 50%額定”信號后輸出發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié) 器滅磁令。發(fā)電機(jī)主調(diào)滅磁邏輯回路圖勵磁系統(tǒng)開機(jī)建壓操作機(jī)組轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在3000RPM；合FLZ300-1, 2可控硅柜交流、直流側(cè)開關(guān)；合FLZ300-1, 2可控硅柜脈沖開關(guān)；自勵恒壓調(diào)節(jié)器工作在“

13、等待”狀態(tài),控制方式為“電壓閉環(huán)”； 主調(diào)節(jié)器工作在“等待”狀態(tài),控制方式為“電壓閉環(huán)”； 投入初勵電源；FLC操作柜中PLC控制器開始上電，工作在“運(yùn)行”狀態(tài)； 合滅磁柜正負(fù)極隔離刀閘；在中控室將SAC5扳至合位，合Q21, QE11開關(guān)，（此時(shí)Q1開關(guān)在合位，因?yàn)镼E1仍在分位）； 在中控室將SAC1扳至合位，合QE1開關(guān)，自勵恒壓調(diào)節(jié)器自動建壓至830V,緊接著主調(diào)節(jié)器將 自動將發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓升至95%額定值。勵磁系統(tǒng)停機(jī)滅磁操作在中控室將SAC1扳至分位，主調(diào)節(jié)器逆變滅磁，2秒后自勵恒壓調(diào)節(jié)器逆變滅磁，3秒后自動 跳QE1開關(guān)。在中控室將SAC5扳至分位，分QE11，Q21開關(guān)（Q21

14、延時(shí)斷開）。功率柜切脈沖及故障輸出邏輯3.8.1功率柜切脈沖指令 #2功率柜風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)串聯(lián)#3功率柜風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)、#2功率柜風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)串聯(lián)#4功率柜風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)、#3功率柜風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)串聯(lián)#4功率柜風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，以上三信號并聯(lián)后串聯(lián)#1功率柜停風(fēng)信號延時(shí)30秒后輸出 #1功率柜切脈沖指令；#1功率柜風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)串聯(lián)#3功率柜風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)、#1功率柜風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)串聯(lián)#4功率柜風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)、#3功 率柜風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)串聯(lián)#4功率柜風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，以上三信號并聯(lián)后串聯(lián)#2功率柜停風(fēng)信號延時(shí)30秒后輸出 #2功率柜切脈沖指令；#1功率柜風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)串聯(lián)#2功率柜風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)、#1功率柜風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)串聯(lián)#4功率柜風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)、#2功 率柜風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)串聯(lián)#4功率柜風(fēng)機(jī)運(yùn)

15、轉(zhuǎn)，以上三信號并聯(lián)后串聯(lián)#2功率柜停風(fēng)信號延時(shí)30秒后輸出 #3功率柜切脈沖指令；#1功率柜風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)串聯(lián)#2功率柜風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)、#1功率柜風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)串聯(lián)#3功率柜風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)、#2功 率柜風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)串聯(lián)#3功率柜風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，以上三信號并聯(lián)后串聯(lián)#2功率柜停風(fēng)信號延時(shí)30秒后輸出 #4功率柜切脈沖指令。功率柜故障輸出 #1功率柜停風(fēng)、#1功率柜熔絲斷、#2功率柜停風(fēng)、#2功率柜熔絲斷、#3功率柜停風(fēng)、#3功率 柜熔絲斷、#4功率柜停風(fēng)、#4功率柜熔絲斷，以上八信號并聯(lián)后輸出1級功率柜故障；#1功率柜停風(fēng)并聯(lián)#1功率柜熔絲斷、#2功率柜停風(fēng)并聯(lián)#2功率柜熔絲斷、#3功率柜停風(fēng)并聯(lián) #3功率柜熔絲斷、#4功率柜停

16、風(fēng)并聯(lián)#4功率柜熔絲斷，以上四信號中出現(xiàn)任意兩個(gè)信號則輸出2級 功率柜故障。發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)運(yùn)行人員注意事項(xiàng)4.1勵磁機(jī)調(diào)節(jié)器柜內(nèi)所有電源開關(guān)DK1 （A套交流工作電源）、DK2 （B套交流工作電源）、DK3 （直 流電源），上述電源開關(guān)正常均在合閘位置?，F(xiàn)地增磁按鈕，現(xiàn)地減磁按鈕，現(xiàn)地開機(jī)按鈕， 現(xiàn) 地停機(jī)按鈕運(yùn)行人員禁動。4.2發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器柜內(nèi)所有電源開關(guān)DK1 （A套交流工作電源）、DK2 （B套交流工作電源）、DK3 （直 流電源）上述電源開關(guān)正常均在合閘位置?，F(xiàn)地增磁按鈕，現(xiàn)地減磁按鈕，現(xiàn)地開機(jī)按鈕，現(xiàn) 地 停機(jī)按鈕運(yùn)行人員禁動。FLC操作柜，初勵電源開關(guān)DK1, DK2 （PLC交流電源）上述電源開關(guān)正常均在合閘位置，KK （QE1 就地操作把手），就地初勵，按鈕AN運(yùn)行人員禁動。勵磁機(jī)整流柜脈沖控制開