自动化报告汇总

1、上海电机学院电力系统自动化课程设计报告题 目 同步发电机励磁系统控制试验研究班 级 BG1103 学 号 31 姓 名 蒋勇 导 师 郑翔 定稿日期： 2015年 1月15日23上海电机学院课程设计任务书课程名称电力系统自动化课程设计课程代码013056P1设计题目同步发电机励磁系统试验研究设计时间2015年 1月7日2015 年 1 月16 日院（系）电气学院专业电气工程及其自动化班级BG1103一、课程设计任务汇总目的：通过理论与实践教学，使学生了解电力系统自动化的基本过程及相关问题，训练和培养学生独立思考、解决实际工程问题的能力。任务：掌握所试验装置的结构及工作原理，能按照规范安全地进行

2、电力系统自动化设备的操作。能独立分析并获得试验数据。能按照要求完成课程设计说明书的撰写。二、对课程设计成果的要求（包括课程设计说明书、图纸、图表、实物等软硬件要求）（1）撰写课程设计说明书（说明书需包括试验装置的工作原理、试验数据、原理图、及结论）。（2）画出一次系统原理接线图。（3）说明书中列出试验有关的波形、数据、图表。三、课程设计工作进度计划： 第一天：分组、明确课程设计的任务、查找有关资料、书籍。第二天：掌握试验系统的结构、原理及试验系统的使用规范。第三天：进行系统的试验研究。第四-六天：进行总结并撰写课程设计说明书。第七天-第七天半：进行课程设计交流讨论并答辩。四、主要参考资料 1

3、WDT-III C 电力系统综合自动化试验台使用说明书，华中科技大学.2 电力系统及自动化综合实验指导书，华中科技大学.3 孙莹, 王葵. 电力系统自动化（第1版）. 中国电力出版社, 2004.4 李先彬. 电力系统自动化（第3版）. 中国电力出版社, 1995.摘 要同步发电机励磁系统对电力系统的可靠性和稳定性起着重要作用，在我国，励磁系统的可靠性和技术性能指标还不能令人满意。除了制作水平的提高外，利用特殊的动态测试设备在设计、生产、运行、维护等各个阶段对励磁系统进行设计验证和动态性能测试，是提高励磁系统可靠性和技术性能指标的重要手段。随着计算机技术的发展，数字仿真测试技术在电力系统研究领

4、域正起着越来越重要的作用。因此研究采用数字仿真测试技术对同步发电机励磁系统进行动态性能测试，对提高励磁系统的可靠性和技术指标有着重要意义。关键词：同步发电机，励磁系统AbstractThe excitation system of synchronous generator plays an important role in reliability and stability of power system. However, the reliability of current excitation system in China is not very satisfactory. To

5、improve the reliability and performance of excitation system, in addition to enhancing the fabrication technology, it is critical to conduct design verifying and dynamic performance testing at the stages of design, manufacture, run and maintenance with special dynamic testing devices. With the rapid

6、 development of computer science and technology, digital simulation testing is becoming more and mo re important in Power System research field. Adopting digital simulation testing technology in the dynamic performance testing of synchronous generator excitation systems has a great significance in i

7、mproving the reliability and performance of an excitation system.Keyword: Synchronous Generator, Excitation System目 录第一章 同步发电机励磁系统控制试验概述- 51.1课题的研究背景和意义- 51.2励磁的发展演绎- 61.3国内励磁装置的发展现状- 6第二章 试验操作台及励磁系统的基本原理- 82.1同步发电机励磁系统的基本原理- 82.2试验操作台简介- 12第三章 同步发电机励磁系统试验研究- 143.1 试验目的- 143.2 原理与说明- 143.3 试验项目和方法 -

8、153.3.1 机组启动与建压不同角对应的励磁电压波形观测- 153.3.2 同步发电机起励试验- 153.3.3负荷调节- 19 3.3.4伏赫限制试验- 193.3.5同步发电机强励试验- 20 3.3.6欠励限制试验- 21第四章 实验结论与心得体会- 214.1 结论- 214.2思考题- 224.3 实验心得- 22参考文献 - 23第一章 同步发电机励磁系统控制试验概述1.1课题的研究背景和意义近年来，随着发电机容量的不断增大，远方水电厂到负荷中心的长距离输电线路的出现，这时，发电机间的联系变得比较松散，就出现了输送功率的极限问题。特别是在发生故障的情况下，有可能使发电机失去同步。

9、另一方面，随着大规模联合电力系统的出现，系统的结构和运行方式越来越复杂多变，这就增加了发生系统性事故和导致大面积停电的几率。电力系统稳定破坏事故是电力系统各种事故中涉及面最广、后果最严重的事故之一。因此，电力系统的稳定性问题历来为世界各国所普遍关注。在当前，为提高电力系统稳定性而采取的措施中，励磁控制有明显的作用。在诸多改善发电机稳定性的措施中，提高励磁系统的控制性能，被公认为是最有效和最经济的措施之一。励磁控制系统是同步发电机的重要组成部分，它的特性好坏直接影响到同步发电机运行的可靠性与稳定性。励磁的主要任务是根据发电机的运行状况，向发电机的励磁绕组提供一个可调的直流电流，以满足发电机的运行

10、需要。同步发电机的励磁系统一般由两部分组成。一部分用于向发电机的磁场绕组提供直流电流，以建立直流磁场，通常称为励磁功率输出部分(或称为功率单元)。另一部分用于在正常运行或发生事故时调节励磁电流的大小，以满足运行需要，一般称为励磁控制部分(或称控制单元，或统称为励磁调节器)。目前，励磁系统测试在国内仍然采用比较落后的手段，一种方法是采用独立于励磁和发电机系统的试验测试装置，使用万用表，示波器等常用仪器在现场真实机组上完成励磁系统的静态、动态试验，检验其性能，过程中甚至由人工来读数，记录，分析，制表。因此存在测试周期长，测试精度低及人工强度大等缺点，且对机组有损害。另一种方法是采用嵌入到控制器的测

11、试软件，在机组运行过程中实现数据采集并分析处理，完成励磁系统的测试，这种方法对机组也有损害。与励磁调节器的自动化程度相适应，对励磁调节系统试验的要求也随之提高。目前传统的试验测试装置已很难对励磁系统的特性进行全面的测试，难于适应现代技术发展的需要。因此研制功能齐全，具有等效控制对象模型、操作方便的新型励磁测试系统实现动态测试势在必行。1.2励磁的发展演绎 整个励磁控制系统的发展包括两个方面：一是主励磁系统本身即励磁方式的改进与发展：另一个方面是励磁调节器即励磁控制方式的改进与发展，当然这两个方面的发展是互有关联的。1960年以来，随着电子技术的发展，太功率可控硅整流装置的出现，取代了在运行中弊

12、端百出的直流励磁机系统，出现了交流励磁机励磁方式(有刷励磁方式和无刷励磁方式)。从上世纪七、八十年代以来，自励方式得到广泛的研究与应用，其中自并励励磁方式受到了越来越多的关注。，由于自并励励磁方式的种种优点，它己逐渐成为一种发展的趋势。有资料表明，只要合理解决好自并励励磁方式自身所存在的一些问题，它可以被应用于包括水电、火电、核电在内的绝大多数发电机组。励磁控制方式的发展大致经历了三个发展阶段。在第一阶段中主要采用的是按发电机端电压的偏差y进行比例式调节的方式，以及后来出现的PID励磁控制方式。在第二阶段中，电力系统稳定器PSS(power system stabilizer)最具代表性，它是

13、在第一阶段发展的基础上，采用机端电压的频率，或机组转速m，亦或是发电机电磁功率尸作为辅助输入量的L种方式，用以抑制由于励磁系统和发电机绕组的滞后特性所产生的低频振荡，从而提高电力系统的动态稳定性。第三阶段是随着现代控制理论的发展，出现的线性最优励磁控制方式，非线性最优励磁控制方式，智能控制方式以及基于大系统理论的分散与协调控制方式等。1.3国内励磁装置的发展现状2008年3月14日，由我国自主研制的世界首台兆瓦级双电枢混合励磁风力发电机组通过专家鉴定。专家认为，此机组属国际首创，对于加速我国大型风力发电装备制造业的国产化具有重要意义。2011年5月，国网电力科学研究院研制的我国首套具有完全自主

14、知识产权的70万千瓦级巨型水轮发电机组励磁系统在三峡地下电站32号机组成功投运。该项目打破了长期以来国外企业的技术垄断。2011年6月，国网电科院旗下上市公司中标并签约田湾核电2×100万千瓦核电机组励磁系统改造项目，这是我国核电机组首次采用具有自主知识产权的国产励磁系统。2013年4月4日，福建仙游抽水蓄能电站30万千瓦1号机组正式投入商业运行，国内单机容量最大的国产化抽水蓄能励磁系统首次投运，成功打破国外公司在该领域的技术垄断。“自主化关键技术研发获得突破。掌握了大型抽水蓄能机组调速和励磁设备的核心技术、静止无功补偿装置应用于风电集中送出系统的各项关键技术、超深井钻井关键技术等。

15、”国家能源局发布的一份报告这样总结。目前，国产励磁系统已广泛应用于各种类型的同步发电机，特别是大容量汽轮发电机及水轮发电机（30万千瓦等级以上）。在水电70万千瓦级、火电100万千瓦级容量巨型机组励磁系统运用上，已经打破国外知名厂商垄断，成功地实现了巨型机组励磁系统的国产化，不仅为我国电力装备工业带来了良好的经济效益，也为我国电网安全稳定运行打下了坚实的基础。发电机励磁系统技术监督对于发电机和电网的安全稳定运行十分重要。2008年7月中旬，受中电联电力试验研究分会委托，浙江省电力试验研究院在浙江杭州主持召开了发电机励磁系统技术监督规程宣贯会。按照试验研究分会的工作计划，在全国电力试（研）院（所

16、）内部宣贯由分会组织编写的8项技术监督标准，以便更加有效地开展技术监督工作。来自全国23个电力试（研）院（所）励磁专业人员参加了会议。随着中国电力装备制造业的发展，中国发电设备的自主配套能力必将提高，高端励磁国产化是必然趋势。“目前我国研制的100万千瓦等级励磁系统，在功能配置、人机接口等多方面更加适合我国国情，在对电网稳定提供支撑方面达到或超过国外进口设备，在可维护性方面高于进口设备。该产品完全可以替代进口励磁系统，建议进一步推广应用。”相关专家表示。第二章 试验操作台及励磁系统的基本原理2.1同步发电机励磁系统的基本原理同步发电机励磁系统的基本结构如图2.1所示，同步发电机励磁系统一般由励

17、磁功率单元和励磁调节器两部分组成。励磁功率单元包括励磁机或励磁变压器、可控硅整流器等，它向同步发电机提供直流电流，即励磁电流；励磁调节器根据输入信号和给定的调节规律控制励磁功率单元的输出。整个励磁自动控制系统是由励磁调节器、励磁功率单元和发电机构成的一个反馈控制系统。其中，励磁调节器是控制器，励磁功率单元为执行机构，发电机是控制对象。图2-1 励磁系统基本结构框图励磁系统的结构在技术发展的不同阶段而有所不同，如励磁控制器电气部分就经历了模拟式调节器和微机式调节器，控制策略也经历了比例式调节规律、PID 控制、LOEC控制、PSS 辅助控制等；励磁功率单元结构也多有不同，有直流电机励磁方式、交流

18、电机励磁方式以及静止励磁方式。同步发电机根据磁极形状可以分为隐极和凸极两种形式。隐极同步发电机气隙均匀，转子机械强度高，适合于高速旋转，多与汽轮机构成发电机组，是汽轮发电机的基本结构形式。凸极同步发电机的气隙不均匀，常与水轮机构成发电机组，是水轮发电机的基本结构形式。在电力系统正常运行或事故运行中，同步发电机励磁控制系统都起着重要的作用。优良的励磁控制系统不仅可以保证发电机可靠运行，提供合格的电能，而且还可以有效地提高系统的技术指标。根据运行方面的要求，励磁控制系统应执行以下任务： 1）维持发电机电压在给定水平。在发电机正常运行条件下，励磁控制系统应维持发电机端（或给定控制点）电压在给定水平。

19、通常发电机机端电压会随着发电机负荷变化而变化，这时，励磁系统将自动地增加或减少发电机的励磁电压，使机端电压维持在一定的水平上。 2）调节并列运行发电机间的无功功率分配。多台发电机在母线上并列运行时，它们输出的有功功率决定于从原动机输入的轴功率，而发电机输出的无功功率则和励磁电流有关，控制并联运行的发电机之间的无功分配是励磁控制系统的一项重要的功能。 3）提高同步发电机组并列运行的稳定性。励磁系统可以通过维持机端电压提高发电机静态稳定极限，对暂态稳定的贡献则主要体现在增加人工阻尼消除第二摆或多摆失步方面。同步发电机的励磁系统由励磁功率单元和励磁调节器两部分组成，它们和同步发电机结合在一起就构成一

20、个闭环反馈控制系统，称为励磁控制系统。励磁控制系统的三大基本任务是：稳定电压，合理分配无功功率和提高电力系统稳定性。图2=2 励磁控制系统示意图实验用的励磁控制系统示意图如图1所示。可供选择的励磁方式有两种：自并励和它励。当三相全控桥的交流励磁电源取自发电机机端时，构成自并励励磁系统。而当交流励磁电源取自380V市电时，构成它励励磁系统。两种励磁方式的可控整流桥均是由微机自动励磁调节器控制的，触发脉冲为双脉冲，具有最大最小角限制。微机励磁调节器的控制方式有四种：恒UF（保持机端电压稳定）、恒IL（保持励磁电流稳定）、恒Q（保持发电机输出无功功率稳定）和恒（保持控制角稳定）。其中，恒方式是一种开

21、环控制方式，只限于它励方式下使用。同步发电机并入电力系统之前，励磁调节装置能维持机端电压在给定水平。当操作励磁调节器的增减磁按钮，可以升高或降低发电机电压；当发电机并网运行时，操作励磁调节器的增减磁按钮，可以增加或减少发电机的无功输出，其机端电压按调差特性曲线变化。发电机正常运行时，三相全控桥处于整流状态，控制角小于90°；当正常停机或事故停机时，调节器使控制角大于90°，实现逆变灭磁。励磁调节器可以适应发电机或电力系统的不同运行需求而实现多种调节方式，主要包括恒机端电压运行方式、恒励磁电流运行方式、恒无功功率/功率因数运行方式、跟踪母线电压运行方式等。这些运行方式基本上能

22、够满足发电机或电力系统的各种运行要求，以下分别加以简述。(1)恒机端电压运行方式该方式为发电机机端电压闭环自动调节方式，是大机组常用的控制方案。在此运行方式下，数字励磁调节器的任务是维持发电机机端电压恒定，一般采用PID 控制律进行调节。为抑制系统低频振荡，提高电力系统稳定性，可加入电力系统稳定器（PSS）等作为附加控制信号。图2-3 恒机端电压附加 PSS 控制方式图设计时先按励磁系统的基本要求确定PID控制参数，在此基础上再进行PSS的设计。先建立电力系统的非线性方程组，然后选取典型运行点（一般为满载）将其线性化，据此设计出一组能提高暂态稳定性、且有良好适应性的PSS参数。在PSS设计中，

23、把电压调节通道作为主调节通道，在电压调节通道设计完成的情况下进行，充分考虑了该通道对暂态稳定性的不利影响，既满足了电压调节要求，又保证了暂态稳定性，符合系统实际运行需要；同时在设计中又考虑了运行方式变化可能产生的影响，在选择固定参数时使系统有良好的相频特性，故适应性较好。(2) 恒励磁电流运行方式该方式以励磁电流作为反馈信号，与给定值比较后经调节器输出控制信号给移相触发单元，在机组安装、检修测试时经常采用这种方式。通过调节励磁电流来调节机端电压或发电机的无功，调节平稳、调节范围宽。在空载运行时，由于电机的空载电势与励磁电流在不计磁饱和的情况下成线性关系，故调节效果类似于恒机端电压运行方式；并网

24、后调整励磁电流可以直接改变电机输出的无功功率，实现无功调节，而不须叠加调差信号,相当于开环调节无功功率。而在恒机端电压运行方式下，如需调节无功，则需要通过无功功率测量单元投入调差信号kQ （k 为调差系数， Q为无功功率测量或计算值）图2-4 恒励磁电流控制方式图(3) 恒无功功率/功率因数运行方式该方式通过检测或计算得到无功功率或功率因数,之后将其与给定值进行比较，经调节器运算，得出控制信号。一般是将其叠加在恒机端电压或恒励磁电流调节方式上，调整励磁电流或机端电压的给定值来实现。本文所设计的系统在并网后即投入功率因数环，将其控制信号叠加在励磁电流给定值上，以调节发电机的功率因数，该控制方法简

25、单易行，适用于小机组。(4) 跟踪母线电压运行方式该方式使发电机空载起励时跟踪母线电压，为机组并网做好准备；当发电机与系统解列后，跟踪母线电压，为再次并网创造条件。同步发电机励磁控制技术包括励磁技术、计算机技术以及控制策略三个方面。随着数字控制技术、计算机技术及现代控制理论的发展和日益成熟，以微处理器为主要特征的数字电子技术正在应用到现代励磁控制系统之中，取代原有晶体管或集成电路构成的传统模拟式励磁调节器。近年，微机励磁调节器己经逐步取代模拟式励磁调节器成为同步发电机励磁调节器的主流。以全控型器件组成的自并励励磁方式被广泛应用。2.2 试验操作台简介WDT-C型电力系统综合自动化试验台，是为了

26、适应现代化电力系统对宽口径“复合型”高级技术人才的需要而研制的电力类专业新型教学试验系统。此系统除用于试验教学以外，另可用于本、专科生的课程设计试验，也可作为研究生、科研人员的产品开发试验，还可作为电力系统技术人员的培训基地。综合自动化实验教学系统由发电机组、试验操作台、无穷大系统等三大部分组成（如图3-1所示）。图3-1 WDT-C型电力系统综合自动化试验装置试验操作台是由输电线路单元、YHB-A型微机线路保护单元、负荷调节和同期单元、仪表测量和短路故障模拟单元等组成。其中负荷调节和同期单元是由“TGS-03B型微机调速装置”、“WL-04B微机磁励调节器”、“HGWT-03B微机准同期控制

27、器”等微机型的自动装置和其相对应的手动装置组成。（1）输电线路采用双回路远距离输电线路模型，每回线路分成两段，并设置中间开关站，使发电机与系统之间可构成四种不同联络阻抗，便于实验分析比较。（2）“YHB-A微机保护装置”是专为实验教学设计，具有过流选相跳闸、自动重合闸功能，备有事故记录功能，有利于实验分析。在实验中可以观测到线路重合闸对系统暂态稳定性影响以及非全相运行状况。（3）“TGS-03B型微机调速装置”是针对大、中专院校教学和科研而设计的，能做到最大限度地满足教学科研灵活多变的需要。具有测量发电机转速、测量电网频率、测量系统功角、手动模拟调节、手动数字调节、微机自动调速以及过速保护等功

28、能。（4）“WL-04B微机励磁调节器”其励磁方式可选择：它励、自并励两种；控制方式可选择恒UF、恒IL、恒、恒Q等四种；设有定子过电压保护和励磁电流反时限延时过励限制、最大励磁电流瞬时限制、欠励限制、伏赫限制等励磁限制功能；设有按有功功率反馈的电力系统稳定器（PSS）；励磁调节器控制参数可在线修改、在线固化，灵活方便，并具有实验录波功能，可以记录UF、IL、UL、P、Q、等信号的时间响应曲线，供实验分析用。（5）HGWT-03B微机准同期控制器，它按恒定越前时间原理工作，主要特点如下：可选择全自动准同期合闸；可选择半自动准同期合闸；可测定断路器的开关时间；可测定合闸误差角；可改变频差允许值，

29、电压差允许值，观察不同整定值时的合闸效果；按定频调宽原理实现均频均压控制，自由整定均频均压脉冲宽度系数，自由整定均频均压脉冲周期；观察不同整定值时的均频均压效果；可观察合闸脉冲相对于三角波的位置，测定越前时间和越前角度；可自由整定越前（开关）时间；输出合闸出口电平信号，供实验录波之用。（6）仪表测量和短路故障模拟单元由各种测量表计及其切换开关、各种带灯操作按钮和各种类型的短路故障操作等部分组成。试验操作台的“操作面板”上有模拟接线图，操作按钮与模拟接线图中被操作的对象结合起来，并用灯光颜色表示其工作状态，具有直观的效果。试验数据可以通过测量仪表和LED数码显示得出，还可显示出同步发电机功率角、

30、可控硅角等量。同时可以通过数字存贮示波器，观测到发电机电压、系统电压、励磁电压以及准同期时的脉动电压等电压波形，甚至可以观测各可控硅上的电压波形以及各种控制的脉冲波形，还可以同时观测到同步发电机短路时的电流、电压波形等。第三章 同步发电机准同期并列试验研究3.1 实验目的 1加深理解同步发电机励磁调节原理和励磁控制系统的基本任务； 2了解自并励励磁方式和它励励磁方式的特点； 3熟悉三相全控桥整流、逆变的工作波形；观察触发脉冲及其相位移动； 4了解微机励磁调节器的基本控制方式； 5了解电力系统稳定器的作用；观察强励现象及其对稳定的影响； 6了解几种常用励磁限制器的作用； 7掌握励磁调节器的基本使

31、用方法。 3.2 原理与说明 同步发电机的励磁系统由励磁功率单元和励磁调节器两部分组成，它们和同步发电机结合在一起就构成一个闭环反馈控制系统，称为励磁控制系统。励磁控制系统的三大基本任务是：稳定电压，合理分配无功功率和提高电力系统稳定性。图1 励磁控制系统示意图实验用的励磁控制系统示意图如图1所示。可供选择的励磁方式有两种：自并励和它励。当三相全控桥的交流励磁电源取自发电机机端时，构成自并励励磁系统。而当交流励磁电源取自380V市电时，构成它励励磁系统。两种励磁方式的可控整流桥均是由微机自动励磁调节器控制的，触发脉冲为双脉冲，具有最大最小角限制。微机励磁调节器的控制方式有四种：恒UF（保持机端

32、电压稳定）、恒IL（保持励磁电流稳定）、恒Q（保持发电机输出无功功率稳定）和恒（保持控制角稳定）。其中，恒方式是一种开环控制方式，只限于它励方式下使用。同步发电机并入电力系统之前，励磁调节装置能维持机端电压在给定水平。当操作励磁调节器的增减磁按钮，可以升高或降低发电机电压；当发电机并网运行时，操作励磁调节器的增减磁按钮，可以增加或减少发电机的无功输出，其机端电压按调差特性曲线变化。发电机正常运行时，三相全控桥处于整流状态，控制角小于90°；当正常停机或事故停机时，调节器使控制角大于90°，实现逆变灭磁。电力系统稳定器PSS是提高电力系统动态稳定性能的经济有效方法之一，已成为

33、励磁调节器的基本配置；励磁系统的强励，有助于提高电力系统暂态稳定性；励磁限制器是保障励磁系统安全可靠运行的重要环节，常见的励磁限制器有过励限制器、欠励限制器等。3.3 实验项目和方法 3.3.1 不同角（控制角）对应的励磁电压波形观测 （1）合上操作电源开关，检查实验台上各开关状态：各开关信号灯应绿灯亮、红灯熄；（2）励磁系统选择它励励磁方式：操作 “励磁方式开关”切到“微机它励”方式，调节器面板“它励”指示灯亮；（3）励磁调节器选择恒运行方式：操作调节器面板上的“恒”按钮选择为恒方式，面板上的“恒”指示灯亮；（4）合上励磁开关，合上原动机开关；（5）在不启动机组的状态下，松开微机励磁调节器的

34、灭磁按钮，操作增磁按钮或减磁按钮即可逐渐减小或增加控制角，从而改变三相全控桥的电压输出及其波形。实验时，调节励磁电流为表1规定的若干值，记下对应的角（调节器对应的显示参数为“CC”），同时通过接在Ud+、Ud-之间的示波器观测全控桥输出电压波形，并由电压波形估算出角，另外利用数字万用表测出电压Ufd和UAC，将以上数据记入下表，通过Ufd，UAC和数学公式也可计算出一个角来；完成此表后，比较三种途径得出的角有无不同，分析其原因。励磁电流Ifd0.0A0.5A1.5A2.5A显示控制角908576.166.3励磁电压Ufd062439交流输入电压UAC130130130130由公式计算的0881

35、77.269.5 3.3.2 同步发电机起励实验 同步发电机的起励有三种：恒UF方式起励，恒方式起励和恒IL方式起励。其中，除了恒方式起励只能在它励方式下有效外，其余两种方式起励都可以分别在它励和自并励两种励磁方式下进行。恒UF方式起励，现代励磁调节器通常有“设定电压起励”和“跟踪系统电压起励”的两种起励方式。设定电压起励，是指电压设定值由运行人员手动设定，起励后的发电机电压稳定在手动设定的电压水平上；跟踪系统电压起励，是指电压设定值自动跟踪系统电压，人工不能干预，起励后的发电机电压稳定在与系统电压相同的电压水平上，有效跟踪范围为85%115%额定电压；“跟踪系统电压起励”方式是发电机正常发电

36、运行默认的起励方式，而“设定电压起励”方式通常用于励磁系统的调试试验。恒IL方式起励，也是一种用于试验的起励方式，其设定值由程序自动设定，人工不能干预，起励后的发电机电压一般为20%额定电压左右；恒方式起励只适用于它励励磁方式，可以做到从零电压或残压开始由人工调节逐渐增加励磁，完成起励建压任务。1恒UF方式起励步骤（1）将“励磁方式开关”切到“微机自励”方式，投入“励磁开关”；（2）按下“恒UF”按钮选择恒UF控制方式，此时恒UF指示灯亮；（3）将调节器操作面板上的“灭磁”按钮按下，此时灭磁指示灯亮，表示处于灭磁位置；（4）启动机组；（5）当转速接近额定时，（频率47Hz）,将“灭磁”按钮松开

37、，发电机起励建压。注意观察在起励时励磁电流和励磁电压的变化（看励磁电流表和电压表）。录波，观察起励曲线，测定起励时间，上升速度，超调，振荡次数，稳定时间等指标，记录起励后的稳态电压和系统电压。上述的这种起励方式是通过手动解除“灭磁”状态完成的，实际上还可以让发电机自动完成起励，其操作步骤如下：（1）将“励磁方式开关”切到“微机自励”方式，投入“励磁开关”；（2）按下“恒UF”按钮选择恒UF控制方式，此时恒UF指示灯亮；（3）使调节器操作面板上的“灭磁”按钮为弹起松开状态（注意，此时灭磁指示灯仍然是亮的）；（4）启动机组；（5）注意观察，当发电机转速接近额定时（频率47Hz），灭磁灯自动熄灭，机

38、组自动起励建压，整个起励过程由机组转速控制，无需人工干预，这就是发电厂机组的正常起励方式。同理，发电机停机时，也可由转速控制逆变灭磁。改变系统电压，重复起励（无需停机、开机，只需灭磁、解除灭磁），观察记录发电机电压的跟踪精度和有效跟踪范围以及在有效跟踪范围外起励的稳定电压。按下灭磁按钮并断开励磁开关，将“励磁方式开关”改切到“微机它励”位置，恢复投入“励磁开关”（注意：若改换励磁方式时，必须首先按下灭磁按钮并断开励磁开关！否则将可能引起转子过电压，危及励磁系统安全。）。本励磁调节器将它励恒UF运行方式下的起励模式设计成“设定电压起励”方式（这里只是为了试验方便，实际励磁调节器不论何种励磁方式均

39、可有两种恒UF起励方式），起励前允许运行人员手动借助增减磁按钮设定电压給定值，选择范围为0110%额定电压。用灭磁和解除灭磁的方法，重复进行不同设定值的起励试验，观察起励过程，记录设定值和起励后的稳定值。2恒IL方式起励步骤（1）将“励磁方式开关”切到“微机自励”方式或者“微机它励”方式，投入“励磁开关”；（2）按下“恒IL”按钮选择恒IL控制方式，此时恒IL指示灯亮；（3）将调节器操作面板上的“灭磁”按钮按下，此时灭磁指示灯亮，表示处于灭磁位置；（4）启动机组；（5）当转速接近额定时（频率47Hz）,将“灭磁”按钮松开，发电机自动起励建压，记录起励后的稳定电压。起励完成后，操作增减磁按钮可以

40、自由调整发电机电压。3恒方式起励步骤（1）将“励磁方式开关”切到“微机它励”方式，投入“励磁开关”；（2）按下恒按钮选择恒控制方式，此时恒指示灯亮；（3）将调节器操作面板上的“灭磁”按钮按下，此时灭磁指示灯亮，表示处于灭磁位置；（4）启动机组；（5）当转速接近额定时（频率47Hz）,将“灭磁”按钮松开，然后手动增磁，直到发电机起励建压；（6）注意比较恒方式起励与前两种起励方式有何不同。（三）控制方式及其相互切换该实验台微机励磁调节器具有恒UF，恒IL，恒Q，恒等四种控制方式，分别具有各自特点，请通过以下试验自行体会和总结。1恒UF方式 选择它励恒UF方式，开机建压不并网，改变机组转速45Hz5

41、5Hz，记录频率与发电机电压、励磁电流、控制角的关系数据。发电机频率发电机电压励磁电流励磁电压控制角·45Hz3752.64068.847Hz3702.23471.550Hz3701.82972.352Hz3691.62572.053Hz3701.52471.82恒IL方式选择它励恒IL方式，开机建压不并网，改变机组转速45Hz55Hz，记录频率与发电机电压、励磁电流、控制角的关系数据。发电机频率发电机电压励磁电流励磁电压控制角·45Hz2200.7118347Hz2250.7118250Hz2400.7118352Hz2500.7118353Hz2550.711833恒方

42、式选择它励恒方式，开机建压不并网，改变机组转速45Hz55Hz，记录频率与发电机电压、励磁电流、控制角的关系数据。发电机频率发电机电压励磁电流励磁电压控制角·45Hz2300.71282.147Hz2400.71282.150Hz2600.71282.152Hz2700.71282.153Hz2800.71282.14恒Q方式选择它励恒UF方式，开机建压，并网后选择恒Q方式（并网前恒Q方式非法，调节器拒绝接受恒Q命令），带一定的有功、无功负荷后，记录下系统电压为380V时发电机的初始状态，注意方式切换时，要在此状态下进行。改变系统电压，记录系统电压与发电机电压、励磁电流、控制角，无功

43、功率的关系数据。系统电压发电机电压发电机电流励磁电流控制角·有功功率无功功率380V40012.367.40.70.1390V4000.92.268.40.90.1360V36011.872.20.70.1将系统电压恢复到380V，励磁调节器控制方式选择为恒UF方式，改变系统电压，记录系统电压与发电机电压、励磁电流、控制角，无功功率的关系数据。系统电压发电机电压发电机电流励磁电流控制角有功功率无功功率380V40012.268.60.70.1390V40012.168.70.80.2360V39512.168310.70.1将系统电压恢复到380V，励磁调节器控制方式选择为恒IL方式

44、，改变系统电压，记录系统电压与发电机电压、励磁电流、控制角，无功功率的关系数据。系统电压发电机电压发电机电流励磁电流控制角有功功率无功功率380V4000.92.2680.70.13600V3950.72.168.50.60.13900V4000.732.168.10.60.1将系统电压恢复到380V，励磁调节器控制方式选择为恒方式，改变系统电压，记录系统电压与发电机电压、励磁电流、控制角，无功功率的关系数据。系统电压发电机电压发电机电流励磁电流控制角有功功率无功功率380V3970.82.168.30.60.1360V39012.168.30.70.13.3.3负荷调节 节调速器的增速减速按

45、钮，可以调节发电机输出有功功率，调节励磁调节器的增磁减磁按钮，可以调节发电机输出无功功率。由于输电线路比较长，当有功功率增到额定值时，功角较大（与电厂机组相比），必要时投入双回线；当无功功率到额定值时，线路两端电压降落较大，但由于发电机电压具有上限限制，所以需要降低系统电压来使无功功率上升，必要时投入双回线。记录发电机额定运行时的励磁电流，励磁电压和控制角。将有功、无功减到零值作空载运行，记录发电机空载运行时的励磁电流，励磁电压和控制角。了解额定控制角和空载控制角的大致度数，了解空载励磁电流与额定励磁电流的大致比值。表2-9发电机状态励磁电流励磁电压控制角空载1.82570.0半负载23266

46、.9额定负载2.23664.53.3.4伏赫限制实验 单元接线的大型同步发电机解列运行时，其机端电压有可能升得较高，而其频率有可能降得较低。如果其机端电压UF与频率f的比值B=UF/f过高，则同步发电机及其主变压器的铁芯就会饱和，使空载激磁电流加大，造成发电机和主变过热。因此有必要对UF/f加以限制。伏赫限制器工作原理就是：根据整定的最大允许伏赫比Bmax和当前频率，计算出当前允许的最高电压UFh=Bmax*f，将其与电压给定值Ug比较，取二者中较小值作为计算电压偏差的基准Ub，由此调节的结果必然是发电机电压UFUFh。伏赫限制器在解列运行时投入，并网后退出。实验步骤：（1）选择“微机自励”励

47、磁方式或者“微机它励”方式，励磁控制方式采用“恒UF”；（2）启动机组，投入励磁起励建压，发电机稳定运行在空载额定以上；（3）调节原动机减速按钮，使机组从额定转速下降，从50Hz44Hz；（4）每间隔1Hz记录发电机电压随频率变化的关系数据；（5）根据试验数据描出电压与频率的关系曲线，并计算设定的Bmax值（用限制动作后的数据计算，伏赫限制指示灯亮表示伏赫限制动作）。做本实验时先增磁到一个比较高的机端电压后再慢慢减速。表2-10发电机频率f50Hz48 Hz46 Hz45 Hz机端电压UF3803904004123.3.5同步发电机强励实验强励是励磁控制系统基本功能之一，当电力系统由于某种原因

48、出现短时低压时，励磁系统应以足够快的速度提供足够高的励磁电流顶值，借以提高电力系统暂态稳定性和改善电力系统运行条件。在并网时，模拟单相接地和两相间短路故障可以观察强励过程。实验步骤：（1）选择“微机自励”励磁方式，励磁控制方式采用“恒UF”；（2）启动机组，满足条件后并网；（3）在发电机有功和无功输出为50额定负载时，进行单相接地和两相间短路实验，注意观察发电机端电压和励磁电流、励磁电压的变化情况；观察强励时的励磁电压波形；方 式电 流 值类型表2-11自 励它 励单相接地短路两相间短路单相接地短路两相间短路励磁电流最大值2.22.22.23.2发电机电流最大值1.52.56.57.53.3.

49、6 欠励限制实验励限制器的作用是用来防止发电机因励磁电流过度减小而引起失步或因机组过度进相引起定子端部过热。欠励限制器的任务是：确保机组在并网运行时，将发电机的功率运行点(P、Q)限制在欠励限制曲线上方。欠励限制器的工作原理：根据给定的欠励限制方程和当前有功功率P计算出对应的无功功率下限：Qmin=aP+b。将Qmin与当前Q比较，若：Qmin<Q，欠励限制器不动作；Qmin>Q，欠励限制器动作，自动增加无功输出，使Qmin<Q。 实验步骤：（1）选择“微机自励”励磁方式或者“微机它励”方式，励磁控制方式采用“恒UF”；（2）启动机组，投入励磁；（3）满足条件后并网；（4）调节有功功率输出分别为0，50%，100%的额定负载，用减小励磁电流(按“减磁”按钮)或升高系统电压的方法使发电机进相运行，直到欠励限制器动作（欠励限制指示灯亮），记下此时的有功P和无功Q；（5）根据试验数据作出欠励限制线P=f(Q)，并计算出该直线的斜率和截距；如果减磁到失步时还不能使欠励限制