第八讲自动装置二

1、第八讲第八讲 电力系统自动装置电力系统自动装置（二）（二）一、一、同步发电机自动调节励磁同步发电机自动调节励磁1、励磁系统励磁系统 的作用的作用 专门供给同步发电机励磁电流的电源及附属设专门供给同步发电机励磁电流的电源及附属设备统称为励磁系统。其作用可分为以下三个方面：备统称为励磁系统。其作用可分为以下三个方面： (1) 电力系统正常运行时，维持发电机和系统某电力系统正常运行时，维持发电机和系统某点电压水平点电压水平 。（。（自动调节励磁装置）自动调节励磁装置） (2) 在电力系统发生短路故障时，按给定的要求在电力系统发生短路故障时，按给定的要求强行励磁。（强励装置）强行励磁。（强励装置）（3

2、）发电机故障时，迅速减磁或灭磁。（灭磁）发电机故障时，迅速减磁或灭磁。（灭磁装置）装置）2、同步发电机的励磁方式、同步发电机的励磁方式 同步发电机励磁有直流发电机供电、交流励磁机经整同步发电机励磁有直流发电机供电、交流励磁机经整流供电、静止电源供电三种方式。流供电、静止电源供电三种方式。 （1）直流发电机的励磁方式：）直流发电机的励磁方式：1）直流发电机的自励方式（）直流发电机的自励方式（a）2）直流发电机他励方式（）直流发电机他励方式（b ）（2）交流励磁机经整流供电的励磁方式）交流励磁机经整流供电的励磁方式1）交流励磁机经静止二极管供电的励磁方式：交流励磁机经静止二极管供电的励磁方式：起励

3、电源自励恒压起励电源ZTLZTLZTL (a)中的副励磁机中的副励磁机FL采用永磁采用永磁发电机，作为励磁机发电机，作为励磁机L的励磁的励磁电源。电源。 (b)中的副励磁机采用自励恒中的副励磁机采用自励恒压的调压方式保证压的调压方式保证FL机端电压。机端电压。 (c)中取消了副励磁机，励磁机中取消了副励磁机，励磁机的励磁电源采用自励方式。的励磁电源采用自励方式。 2）交流励磁机和静止可控硅供电的励磁方式）交流励磁机和静止可控硅供电的励磁方式3）交流励磁机和旋转二极管供电的励磁方式）交流励磁机和旋转二极管供电的励磁方式4）交流励磁机和旋转可控硅供电的励磁方式）交流励磁机和旋转可控硅供电的励磁方式

4、（3）静止电源供电的励磁方式）静止电源供电的励磁方式 1) 自复励静止励磁方式自复励静止励磁方式 2) 2) 自并励静止励磁方式自并励静止励磁方式 取消下图中的复励部分，即取消励磁变流器供给的励取消下图中的复励部分，即取消励磁变流器供给的励磁电流，就构成自并励静止励磁方式。磁电流，就构成自并励静止励磁方式。 3、 自动调节励磁的基本概念自动调节励磁的基本概念 （1 1）基本原理）基本原理 如下图所示。如下图所示。图图(a)中，借助人工调整中，借助人工调整Rc的大小来维持机端电压的的大小来维持机端电压的不变，可用图不变，可用图(b)的直线段来表示。如果其人工的直线段来表示。如果其人工“测量测量”

5、、“放大放大”、“执行执行”功能用自动装置来完成，则该自动装置的工作特性应与图功能用自动装置来完成，则该自动装置的工作特性应与图 (b)所示特性相同，同样能维持机端电压接近额定值水平。于是构成所示特性相同，同样能维持机端电压接近额定值水平。于是构成了如图了如图 (c)所示的闭环调节回路，从而用励磁调节器取代了人工的上所示的闭环调节回路，从而用励磁调节器取代了人工的上述作用。述作用。 （2）励磁调节器的构成原理）励磁调节器的构成原理 自动调节励磁系统可以看成为一个以电压为被调量的自动调节励磁系统可以看成为一个以电压为被调量的负反馈控制系统。负反馈控制系统。 下下图示出了同步发电机励磁调节器的基本

6、方框图。为图示出了同步发电机励磁调节器的基本方框图。为了调节同步发电机的端电压了调节同步发电机的端电压Uf，应测量端电压的变化值。，应测量端电压的变化值。为便于测量，设置了端电压变化结构，这样，量测机构的为便于测量，设置了端电压变化结构，这样，量测机构的输出电压输出电压K1Uf和和Uf成正比例成正比例(K1为比例系数为比例系数)。比较综合点。比较综合点的合成差电压，当端电压偏高时，的合成差电压，当端电压偏高时， U为负，端电压偏低为负，端电压偏低时，时， U为正。为正。 放大机构按照放大机构按照 U的大小和方向进行放大，通过执行的大小和方向进行放大，通过执行机构使励磁电流向相应方向调整，从而控

7、制发电机的电压机构使励磁电流向相应方向调整，从而控制发电机的电压值。当差值电压值。当差值电压 U为负时，驱使发电机降低励磁，降低为负时，驱使发电机降低励磁，降低发电机的端电压；相反，当差值电压发电机的端电压；相反，当差值电压 U为正时，则增加为正时，则增加发电机的励磁，提高发电机的端电压。发电机的励磁，提高发电机的端电压。 执行机构变换机构放大机构量测机构给定值Uz移相触发综合放大同步各种限制信号测量比较调差YHYH自励恒压起励电源手控比例式自动调节励磁装置构成 （3）励磁调节方式）励磁调节方式 若按调节原理来区分，可分为按电压偏差的比例调节若按调节原理来区分，可分为按电压偏差的比例调节和按定

8、子电流、功率因数的补偿调节两种。和按定子电流、功率因数的补偿调节两种。1) 1) 按电压偏差的比例调节按电压偏差的比例调节 按电压偏差的比例调节实际上是一个以电压为被调量按电压偏差的比例调节实际上是一个以电压为被调量的负反馈控制系统，原理方框图如上图所示。的负反馈控制系统，原理方框图如上图所示。 为使为使U Uf f维持在给定值水平上，一种方法是通过自动调维持在给定值水平上，一种方法是通过自动调节励磁装置的调节作用，改变励磁机的附加励磁电流。节励磁装置的调节作用，改变励磁机的附加励磁电流。（附加励磁电流与机端电压的变化量成正比）。另一种方（附加励磁电流与机端电压的变化量成正比）。另一种方法是通

9、过自动调节励磁装置的调节作用，改变可控整流桥法是通过自动调节励磁装置的调节作用，改变可控整流桥中可控硅的导通角来改变励磁电流以维持机端电压在给定中可控硅的导通角来改变励磁电流以维持机端电压在给定水平上（导通角大小与机端电压的变化量有关）水平上（导通角大小与机端电压的变化量有关）。(2) (2) 按定子电流、功率因数的补偿调节按定子电流、功率因数的补偿调节 同步发电机由于电枢反应的存在，当励磁电流保持不同步发电机由于电枢反应的存在，当励磁电流保持不变时，在滞后功率因数下，机端电压随定子电流的增大而变时，在滞后功率因数下，机端电压随定子电流的增大而下降，且在同样的定子电流下，功率因数下降，且在同样

10、的定子电流下，功率因数(滞后滞后)愈低，机愈低，机端电压降得愈多。因此，同步发电机的端电压受定子电流端电压降得愈多。因此，同步发电机的端电压受定子电流和功率因数变化的影响。和功率因数变化的影响。 在某一功率因数下，若将定子电流整流后供给发电机在某一功率因数下，若将定子电流整流后供给发电机励磁，则可以补偿定子电流对端电压的影响。励磁，则可以补偿定子电流对端电压的影响。 另一种补偿调节的方式与按定子电流的补偿调节不同，另一种补偿调节的方式与按定子电流的补偿调节不同，作为整流用的输入电流不仅反映发电机电压、电流，而且作为整流用的输入电流不仅反映发电机电压、电流，而且还与功率因数有关。则整流后供给的励

11、磁电流就能补偿定还与功率因数有关。则整流后供给的励磁电流就能补偿定子电流、功率因数变化的影响。因为这种补偿调节方式能子电流、功率因数变化的影响。因为这种补偿调节方式能补偿功率因数变化的影响，所以称为相位补偿调节。补偿功率因数变化的影响，所以称为相位补偿调节。 4、 同步发电机微机励磁系统同步发电机微机励磁系统 数字式励磁系统数字的最本质特征是它的励磁调节器数字式励磁系统数字的最本质特征是它的励磁调节器是数字式的，而励磁功率单元可以是任何一种形式。各种是数字式的，而励磁功率单元可以是任何一种形式。各种型式的微机励磁调节器和不同形式的励磁功率单元的不同型式的微机励磁调节器和不同形式的励磁功率单元的

12、不同组合，构成了各种不同型式的励磁系统。下面仅以自并励组合，构成了各种不同型式的励磁系统。下面仅以自并励式微机励磁系统进行说明。式微机励磁系统进行说明。（1 1）数字式励磁调节器的总体硬件结构）数字式励磁调节器的总体硬件结构 以自并励静态励磁系统为例，以自并励静态励磁系统为例，数字式励磁调节器的输数字式励磁调节器的输入、输出信号流程如入、输出信号流程如下下图所示。为保证励磁控制的可靠性，图所示。为保证励磁控制的可靠性，图中采用了双机互为热备用的方案。两机之间互相通信，图中采用了双机互为热备用的方案。两机之间互相通信，备用机自动跟踪工作机的工作情况，并在检测到工作机故备用机自动跟踪工作机的工作情

13、况，并在检测到工作机故障而自复位无效时自动切换投入，同时使工作机退出并告障而自复位无效时自动切换投入，同时使工作机退出并告警。警。 （2 2）数字式励磁调节器的总体软件结构数字式励磁调节器的总体软件结构 数字式励磁调节器的软件一般应由主程序和数字式励磁调节器的软件一般应由主程序和中断服务程序两部分组成。主程序控制数字式励中断服务程序两部分组成。主程序控制数字式励磁调节器的主要工作流程，完成数据处理、控制磁调节器的主要工作流程，完成数据处理、控制规律的计算、控制命令的发出及限制、保护等功规律的计算、控制命令的发出及限制、保护等功能；中断服务程序则用于实现交流信号的采样及能；中断服务程序则用于实现

14、交流信号的采样及数据处理、触发脉冲的软件分相和机端电压的频数据处理、触发脉冲的软件分相和机端电压的频率测量等功能。率测量等功能。 如下图所示。除主程序外，软件中还有三个如下图所示。除主程序外，软件中还有三个起不同作用的中断服务子程序。它们中的两个中起不同作用的中断服务子程序。它们中的两个中断来自可屏蔽中断源，分别用于交流信号的采样、断来自可屏蔽中断源，分别用于交流信号的采样、触发脉冲的软件分相和机端电压的频率测量。另触发脉冲的软件分相和机端电压的频率测量。另一个中断来自不可屏蔽中断源，它是由一个中断来自不可屏蔽中断源，它是由WATCHDOGWATCHDOG电路发出的。电路发出的。 二、电力系统

15、调度自动化二、电力系统调度自动化1、远动技术、远动技术 即通过通道对被调度对象实行遥信、遥测、遥控和遥即通过通道对被调度对象实行遥信、遥测、遥控和遥调的一种技术。调的一种技术。 其特点在于调度端和被调度对象之间存在通道，信息其特点在于调度端和被调度对象之间存在通道，信息需加以变换，以使之适于在通道中传送。同时需要采取抗需加以变换，以使之适于在通道中传送。同时需要采取抗干扰和其它检查、保护措施，以保证信息传输的准确性和干扰和其它检查、保护措施，以保证信息传输的准确性和可靠性。可靠性。2、远动装置的功能、远动装置的功能1）遥远信号（遥信）遥远信号（遥信YX ） 将被监视发电厂的主要设备及线路断路器

16、的位置信号将被监视发电厂的主要设备及线路断路器的位置信号及其它用途的信号（保护动作信号等）传送给调度所，在及其它用途的信号（保护动作信号等）传送给调度所，在调度所模拟盘上用灯光信号直接反映或用其它显示装置反调度所模拟盘上用灯光信号直接反映或用其它显示装置反映出来。映出来。2）遥远测量（遥测）遥远测量（遥测YC ） 将被监视发电厂的某些运行参数传送给调度所，（如将被监视发电厂的某些运行参数传送给调度所，（如功率、电度、电流、电压等电气参数及热电厂的汽压、水功率、电度、电流、电压等电气参数及热电厂的汽压、水电厂的水位等非电气参数）；在调度所一般可用表计模拟电厂的水位等非电气参数）；在调度所一般可用表计模拟量或数字量显示上述参数。量或数字量显示上述参数。3、遥远控制（遥控、遥远控制（遥控YK） 调度所值班人员通过远动装置对发电厂某些设备（断调度所值班人员通过远动装置对发电厂某些设备（断路器等）进行控