自动装置论文

1、电力系统自动装置课程报告报告题目：同步发电机励磁自动控制系统简介学 院：机电工程学院年 级：2013专 业：电气工程及其自动化姓 名：郭佳伟学 号：201337142016年04月 一.概述 同步发电机的应用十分广泛，然而，对同步发电机的励磁进行控制却是对发电机的运行实行控制的重要内容之一。根据同步发电机的运行特性与其空载电动势的关系、空载电动势与发电机励磁电流的关系我们可以知道：改变励磁电流就可以影响同步发电机在电力系统中的运动特性。 同步发电机的励磁系统一般由励磁功率单元和励磁调节器两个部分组成。励磁功率单元向同步发电机转子提供直流电流，即励磁电流；励磁调节器跟率输入信号和给定的调节准则控

2、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。 下面将会对同步发电机励磁自动控制系统的几个方面进行介绍。二.发电机励磁系统的任务 在电力系统的各个状态运行当中，同步发电机的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的可靠运行，提供合格的电能，而且还可以有效的提高系统的技术指标。根据运行方面的要求，励磁控制系统应该要完成如下任务：（一） 电压控制：在电力系统的正常运行中，负荷总是经常波动的，同步发电机的功率也就发生相应的变化，所以要对励磁电流进行调节以维持机端或系统中某一点的电压在给定的水平。而同步发电机的励磁自动

3、控制系统就是通过不断地调节励磁电流来维持机端电压为给定水平。（二） 控制无功功率的分配：由于发电机发出的有功功率只受调速器控制，与励磁电流的大小无关。故无论励磁电流如何的变化，发电机的有功功率为常数。而在实际运行当中，电厂输出无功电流与他的母线电压水平有关，若是改变其中一台发电机的励磁电流，不但影响发电机电压和无功功率，还会影响与之并联运行机组的无功功率，其影响程度与系统情况有关。所以发电机励磁自动控制系统还担负着并联运行机组间无功功率合理分配的任务。（三） 提高同步发电机并联运行的稳定性：保持稳定性是一个电力系统最为基本的特性。能够稳定输出、可靠供电也是衡量一个电力系统最为基本的评测标准。在

4、受到各种扰动后，发电机组能够恢复到原来的运行状态或者过渡到另一个新的运行状态，则称系统是稳定的。而励磁自动控制系统是通过改变励磁电流从而改变电压，最终来确保系统的稳定。（四） 强行励磁以改善电力系统的运行条件：发电机励磁自动控制系统能够改善异步电动机的自启动；为异步发电机运行创造条件；提高继电保护工作的准确性。（五） 水轮发电机的强行减磁：当水轮发电机组发生故障突然跳闸时，其调速系统具有较大的惯性，不能迅速的关闭水叶，因此会使转速急剧上升，发电机电压会升高到危及到定子绝缘的程度，所以要求励磁自动控制系统能实现强行减磁。三.对励磁系统的要求（一）维持电压水平和无功的合理分配（二）控制能力和调节范

5、围（三）快速的反应能力（四）结构简单，易于维护（五）足够的阻尼能力 满足这五项，才能够保证整个电力系统高度的可靠性以及快速性。四.同步发电机励磁系统类型 励磁系统有三种励磁方式，分别为直流励磁、交流励磁和静止励磁。下面进行简单的介绍。（一）直流励磁机系统：直流系统分为自励式和他励式两种。故而励磁机也分为两种。在直流励磁机励磁系统中以往采用电磁型调节器，反应速度较慢，但工作较为可靠。（二）交流励磁机系统： 交流励磁机系统分为很多种，而目前，容量在100MW以上的同步发电机组都采用此种方式。核心为励磁机，其频率一般都为100Hz或者更高。（三） 静止励磁系统： 静止励磁系统中发电机的励磁电源不用励

6、磁机，而是由机端励磁变压器供给蒸馏装置。这类励磁装置采用大功率晶闸管元件，没有转动部分，故而称为静止励磁系统。五.励磁系统的整流电路 励磁系统的整流电路分为三相桥式不可控整流电路、三相桥式半控整流电路和三相桥式全控整流电路。（一） 三相桥式不可控整流电路 对于三相桥式不可控整流电路来说，输出电压平均值Uav=1.35Up-p=2.34Up。（二） 三相桥式全控整流电路 对于该整流电路来说，Uav=1.35Up-p*cos=2.34Up*cos。三相全控桥式整流电路在0°90°时，处于整流工作状态，改变角，可以调节发电即励磁电流；在90°180°时，电路处

7、于逆变工作状态，可以实现对发电机的自动灭磁。（三） 三相桥式半控整流电路：在全控式的基础上，在电路中仅在桥的一侧用可控的晶闸管，故称为半控整流桥。其中Uav=2.34Up(1+cos)/2。六.励磁控制系统调节特性和并联机组间无功分配（一） 励磁控制系统框图： 励磁调节器检测发电机的电压、电流或者其他状态量，然后按指定的调节准则 对励磁功率单元发出控制信号，实现控制功能。 励磁调节器最基本的功能是调节发电机的端电压。常用的励磁调节器是比例式调节器，他的主要输入量是发电机端电压，其输出用来控制励磁功率单元。电压升高时输出减小，电压下降时输出增大。 励磁调节器的特性曲线在工作区内的陡度，是调节器性

8、能的主要指标之一，即：其中K是调节器的放大倍数。（二） 励磁控制系统的静态特性： 在公共母线上并联运行的发电机组间无功功率的分配主要取决于各台发电机的无功调节特性。而无功调节特性是用调差系数来表征的。%=（Ug1-Ug2）/Ugn*100%。调差系数越小，说明Iq对Ug的影响越小。 （三） 并联机组间的无功功率分配：无差调节特性：1.一台无差调节特性的机组与有差调节特性机组的并联运行 其中第一台发电机为无差调节特性，其特性为I第二台发电机为有差调节特性，其特性为II。其实由于具有无差调节特性的发电机将承担无功功率的全部增量，一方面一台机组的容量有限，另一方面，及组件无功功率的分配也十分不合理，所以这种运行方式实际上很难采用。 而两台无差调节特性的机组不能并联运行。 有差调节特性： 图为两台正调差特性的发电机在公共母线上并联运行，由于两台发电机端电压是相同的，每台发电机所负担的无功电流是确定的。当母线电压降低时，发电机无功电流将增加。七.报告总结 由上面可知，同步发电机励磁自动控制系统的作用在整个电力系统是十分重要的，并且随着时代的发展，各种自动控制系统也相应的出现。电力系统的飞速发展，更新换代，并不是这几页纸能够概括的，是由无数的第一线学者进行