NES5100励磁系统

1、梨园水电站励磁系统一、基础知识1、励磁系统的定义同步发电机是电力系统的主要设备，它是将旋转形式的机械功率转换成电磁功率的设备。为完成这一转换，它本身需要一个直流磁场。产生这个磁场的直流电流称为发电机的励磁电流，专门为同步发电机提供励磁电流的设备，即励磁电压的建立、调整和使其电压消失的设备，统称为励磁系统。 励磁系统设备一般由两部分组成，励磁功率设备和励磁控制设备。v v 功率设备：向励磁系统提供电源v励磁设备 v 控制设备：自动控制励磁系统的参数。主v 要是励磁调节器。 励磁系统的分类有两种分类方式。其一是按照有无旋转励磁机来分，其二是按照功率电源的取向来分。 按照有无旋转励磁机的分类方式有如

2、下类型：按照有无旋转励磁机的分类方式有如下类型：2、励磁系统的分类旋转励磁方式 静止励磁方式 有刷励磁 无刷励磁 混合式励磁方式 二极管整流励磁方式 可控硅整流励磁方式 混合式整流励磁方式 自励方式 他励方式 自并励 自复励 交流侧串联自复励 直流侧串联自复励 励磁机供电方式 （包括直流励磁机和交流励磁机） 二极管整流方式 可控硅整流方式 厂用交流电源供电方式 按照功率电源的取向分类时有如下类型：按照功率电源的取向分类时有如下类型：3、励磁系统的任务（1）、电压控制 同步发电机励磁自动控制系统通过不断调节励磁电流来维持机端电压为给定水平。 （2）、控制无功功率的分配 与无限大系统并联运行的机组

3、调节励磁电流可以改变发电机的无功功率。但在实际运行中，与发电机并联运行的并不是无穷大系统。改变一台发电机的励磁电流，不但影响它自己的电压与无功，也将影响与它并联的机组的无功功率。因此，励磁自动控制系统还担负并联运行机组间的无功合理分配。 （3）、提高同步发电机并联运行的稳定性 a、励磁对静态稳定的影响 单机向无穷大系统送电的极限功率为： Pm=EqU/XPO09001800PabmP0图1-1 同步发电机的功率特性 实际运行时，为可靠起见，运行点总是低于功率极限。事实上，当发电机输出有功功率P增加，功角增加时，对于具有按电压偏差调节励磁的发电机来说，要维持发电机机端电压的稳定，必须增加励磁电流

4、使Eq值升高。于是，运行点将移到另一条幅值较大的内功率特性曲线上。同理，当角再增加时，运行曲线也更高。这样就得到幅值连续增高的一簇内功率特性曲线，如1-2图所示。由于励磁调节器的作用，使得功角极限e大于90有效提高了系统的静态稳定极限。eP图1-2 发电机几条代表性功率特性曲线P0Be00b 、励磁对暂态稳定的影响PP00ba图1-3发电机暂态稳定等面积法则 如图（3）所示，当突然受到某种扰动后，系统运行点由特性曲线上的a点突变到曲线上的b点，由于动力惯性，转子加速，若加速面积小于减速面积，发电机保持稳定，反之，发电机则失去稳定，这时，发电机如能强行增加励磁，使受到扰动后的发电机组的运行曲线回

5、到功角曲线上运行，既增大了减速面积，又减小了加速面积，改善了电力系统稳定性。短路切除后可以加速系统电压恢复过程，改善异步电动机的自启动条件， （2）为发电机异步运行和自同期并列创造条件 （3）提高保护装置工作的正确性5、PSS原理简介 在电力系统中，发电机经输电线路并列运行时，在诸如负荷变化等小的扰动作用下，等值发电机之间就会发生相对摇摆，输电线路上的功率也发生相应的振荡。一般情况下，由于阻尼的作用，振荡23次后即平息。如果系统系统阻尼不足，则振荡将持续甚至放大。这种振荡频率一般为0.22.5Hz之间，故称为低频振荡。 改善电力系统网架结构对防止低频振荡是很重要的，但系统是在不断发展，不断变化

6、的，随时可能发生新的弱联系。因此，单纯依靠加强系统结构来防止弱阻尼，不仅是不经济的，也几乎是不可能的，必须同时在控制系统采取措施，增加阻尼，防止振荡。 采用电力系统稳定器（PSS）是增加系统阻尼，防止低频振荡的有效措施。自20世纪70年代末，国外大部分电力系统发生低频振荡时，均采用PSS。 PSS是采取转速偏差（），频率偏差（f ），功率加速偏差（ Pa），电功率偏差（ Pe）中的一个或几个信号（一般为二个），作为自动励磁调节器（AER）的附加输入，产生阻尼转矩，提高电力系统动态稳定。二、梨园电厂励磁调节器介绍二、梨园电厂励磁调节器介绍1、梨园电厂励磁系统主要参数及配置情况梨园电厂励磁系统配置

7、情况我厂励磁系统采用南瑞电气控制公司生产的NES5100型励磁系统2、NES5100微机励磁调节器介绍 NES 5100励磁调节器是南瑞第三代微机励磁调节器，在前两代微机励磁调节器SJ 800和SAVR 2000基础上发展而来。 NES 5100励磁调节控制单元以ARM芯片为自动通道计算控制核心，FPGA为I/O中心、DSP为纯手动通道计算控制核心，构成了三CPU系统。以ARM为主，配置A/D、D/A、FPGA、ETHNET、FLASH、CAN、DSP从而构成励磁调节CPU板；加上模拟量板、开关量板、同步板、脉冲放大板，电源板等构成励磁调节控制单元。 通道冗余设计： NES5100发电机励磁调

8、节器柜是由两个或多个NES5100控制单元组成（梨园配置2套），可配置多达6台大功率可控硅整流柜，为发电机组提供励磁。每个控制单元均作为一个独立的调节通道，可独立承担所有的励磁调节任务，互不共用，互不干扰，一套为主，从套跟踪热备用，组成冗余的两通道或多通道系统，保证任一套控制单元发生任意故障时不会影响其它控制单元的正常工作，从而保证系统的可靠运行。控制单元硬件框图全金属屏蔽机箱前插式板件结构板件外壳自散热EX01EX02EX03EX04EX05EX06EX07EX08脉冲电源板系统电源板CPU板模拟量板同步电压板开关量板扩展开关量板脉冲放大板3、调节器硬件功能及配置新一代数字控制单元为标准19

9、英寸6U机箱结构，所有功能板件均采用了全金属屏蔽技术，大大增强了散热、防尘及抗电磁干扰的水平。前插式的功能板件经过了专门的工业设计和工艺改进，在外观、结构强度、工艺水平等方面都得到显著的提升。控制单元的板件按功能划分为开关电源模件、微处理器模件、电量变送器模件、脉冲放大模件、同步处理模件、可扩展的开关量处理模件等，各个功能模件通过总线母板连接。EX01脉冲电源板、EX02系统电源板 脉冲电源板用来提供脉冲输出的+24V电源，交直流双路供电，AC220V、DC220V输入，通过电压转换成所需+24V，24V脉冲电源通过 PB1 端子送至 EXB108 板为脉冲的产生和检测提供电源。同时将AC/D

10、C 电源通过印制板中转，再通过PB1 端子送至 PB2 给系统电源板供电。 EX02系统电源板产生 6 路电源，分别为：开入电源 24VI、开 出电源24VO、5V1、12V、VCC_COM。24VI、24VO 通过电源转接连接 器JK1 分别送至EXB103、EXB106、EX107、EXB108 信号的开入和开出 提供电源；5V1 和12V 电源，为 DSP，FPGA 等芯片提供电源，并送 至EXB201 板；VCC_COM(5VII)通过EXB201 板送至EXB103 板为232 串 口通讯、485 通讯及CAN 总线通讯提供电源。另外，两套插箱的 24VI、 24VO、24VP 电源

11、分别并接。 整个供电示意图如图：EX03CPU板主要功能：CPU板是核心控制板，主要功能有：1、将5V电源变换成1.8V，3.3V供部分芯片使用2、将模拟信号进行A/D变换采样3、部分开入信号4、根据A/D采样的结果及开入信号逻辑判断进行控制计算，产生小脉冲5、根据逻辑判断程序发开出信号6、测频及脉冲回读检测7、工作电源检测8、双套切换逻辑的实现9、通讯功能 CPU板自动通道CPU手动通道CPU多通道16位AD转换器现场可编程大规模逻辑门阵列FPGAv电源转换 5VLT1085CM-3.33.3V1.8VTPS77618PWPv部分模拟量开入 增磁、减磁、开机、停机、主从切换、它套故障、它套状

12、态、GPS这些开关量没有经过开关量板直接进入主CPU板24V开关信号TLP121S5V信号逻辑判断v模拟量的A/D转换 将EXB104 模拟量板、EXB105同步电压板的模拟信号转换为数字量。 自动通道采用的是16BIT多通道模数转换器(ADC),纯手动通道利用DSP自带的12BIT ADC,对励磁电流进行采样.AD采样ARMv自动通道采用的是32bit的ARM芯片和大规模可编程控制芯片FPGA组成控制核心，根据A/D采样的结果及开入信号的逻辑进行控制计算，发出控制脉冲，并且完成数字信号的开出、测频和脉冲回读v手动通道采用的16bit的DSP作为控制芯片，完成模拟量的采样，相关开入开出信号的处

13、理以及脉冲发出 的功能。自动通道A/D采样、I0信号ARM/FPGA小脉冲IOEXB108EXB106/107手动通道A/D采样、I0信号DSPIOEXB108EXB106/107小脉冲v开关量开出逻辑判断ARM/FPGA开入量开出量开入开关量包括24V、5V两种开出开关量为5Vv测频和脉冲回读FPGA模拟量采样、脉冲回读模拟量采样形成测频方波也是在EXB103板内完成，不同于SAVR-2000脉冲回读：回读的脉冲来自EXB108脉冲放大板v逻辑切换 逻辑切换包含双套之间的切换和手自动切换切换逻辑双套之间的切换根据它套状态、它套故障、看门狗等信号经过逻辑判断回路形成切换控制信号完成切换手自动切

14、换根据ARM和DSP之间的通讯、手自动拨码开关、看门狗等信号完成切换v通讯功能 EXB103板完成的通讯功能 1.双CAN用于励磁系统内部通讯 2.485现场总线通讯 3.232调试通讯 4.GPS对时 5.以太网通讯v工作电源检测 为保证芯片的正常工作，对电源电压进行采样，当其超出预设的电源电压范围，将自动报警。EXB104模拟量采样板该板的主要功能是进行信号调理，调理的信号包括机端电压、系统电压、同步电压、定子电流、转子电流等，调理过程是将高压（100V）、大电流（5A）信号进行隔离并转换为10V。 电压信号，然后传输到主CPU 板电压信号经过PT将0100V电压信号转换成02mA电流信号

15、经过运放回路形成采样10V电压信号 电流信号经过CT将05A电流信号转换成02.5mA电流信号经过运放回路形成采样的10V电压信号 该板还包含了D/A输出部分。包含4路12位D/A输出123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:11-Sep-2006Sheet of File:E:oftenbrowserNES5100drawings电路板原理图模拟板图an-v3.DdbDrawn By:32184A-12V12V1324SPT1UF1A-INS1Ufa32184A12V-12VXUFA电压采样v电流采样123456ABCD654321DC

16、BATitleNumberRevisionSizeBDate:11-Sep-2006Sheet of File:E:oftenbrowserNES5100drawings电路板原理图模拟板图an-v3.DdbDrawn By:32184U1AXIFASCT4-12V12VIFA-INvEXB105同步电压板 同步电压板主要功能：将同步变压器副边100V左右的同步电压进行降压采样，其原理同机端电压采样。由于不同的工程需要会有不同的同步电压源，因此根据同步频率的不同，同步变压器有不同的接法，并且配有相对应的阻容吸收元件。vEXB106/EXB107开关量板 EXB106标配开关量板。 EXB107

17、扩展开关量板。 这两种板件工作原理完全相同，唯一不同的是面板灯的指示不同。 两种板件共有40路开入量，32路输出量。 所有的开入开出信号的状态均可以在面板的指示灯显示，也可以在相关用户软件检测。开关量的电压为24V，而主板读的信号为5V。原理图如下123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:11-Sep-2006Sheet of File:E:oftenbrowserNES5100drawings电路板原理图开关量板io.ddbDrawn By:I1-IN341413B24VIGNDII1-invEXB108脉冲放大板 该板的主要功能有：该

18、板的主要功能是将主CPU板上形成的小脉冲通过光电隔离及电平转换送至6片CMOS管放大，然后输出。脉冲切换继电器主要控制脉冲是否输出。常闭节点可保证在操作电源消失时仍然能输出脉冲。该板的另一功能是将发出的脉冲进行取样，并回读至主CPU板，以检查脉冲是否丢失。脉冲板还包括电源检测和故障开出功能，电源检测用于对系统的+5V、12V、24V电源进行检测，若检测到本套电源掉电或故障，则立即开出故障进行双机切换，以保证系统的可靠性。 原理框图 4、面板指示灯v面板指示灯 EXB101: 板 标：EX01(G) 电源指示：24VP(G) EXB102: 板 标：EX02(G) 电源指示：5VI(G) 电源指

19、示：12VP(G) 电源指示：12VN(G) 电源指示：5V2(G) 电源指示：24VI(G) 电源指示：24VO(G) EXB103: 板 标：EX03(G) ARM运行闪烁:G DSP运行/故障：G、R 手动运行、手动故障：G、R 手动、自动：G、G 主套、从套：G、G 故障F(FPGA)、S(ARM):R 限制告警：O 运行、调试：G、G T、X、D、L:GEXB104:板标：EX04(G)EXB105:板标：EX05(G) 跳线：/Y-1(G) 跳线：/Y-11(G) 跳线：Y/Y-12(G)EXB106/EXB107: 开入：1-20-40(G) 开出：1-16-32(O)EXB10

20、8:板标：EX08(G) 投入/切除：O 脉冲输出/回读(列）：R控制规律:并联PID 控制方式:AVR,FCR,恒Q,恒cos, 定角度起励方式:软起励、零起升压、系统跟踪附加控制:调差、电力系统稳定器PSS、励磁系统稳定器限制器：欠励瞬时限制、过励延时限制、强励反时限制、最大励磁电流限制、V/F限制、硅柜限制保护器: 单（双）PT断线保护、空载过电压保护、开机保护、过激磁保护自检自诊断：调节器具有电源、硬件、软件三大类自检功能容错控制：自动识别模拟量测量的错误和开关量状态的错误，切换调节器控制方式录波和示波器：手动录波、故障或异常时自动录波并自动生成录波文件；在线示波器显示功能介绍并联并联

21、PID模型模型是按偏差的比例、积分和微分进行控制的PID调节器，是闭环调节的核心 。电压闭环电压闭环调节方式是最基本、最常用的励磁控制方式，也是励磁运行的主要运行方式，电压闭环调节方式以发电机的机端电压作为调节变量，调节目的是维持发电机的机端电压与电压参考值一致，而电压参考值则主要由增磁命令（远方或就地）或减磁命令（远方或就地）进行增加或减小。发电机空载时，电压参考值变化，使机端电压也随之变化；发电机负载时，电压参考值变化仍然使发电机电压随之变化，同时引起发电机无功功率更大范围变化励磁电流闭环励磁电流闭环调节方式是常规励磁控制方式，主要在励磁试验时或电压环故障（PT断线）时使用，励磁电流闭环调

22、节方式以发电机励磁电流作为调节变量，调节目的是维持发电机励磁电流与电流参考值一致，而励磁电流参考值则主要由增磁命令（远方或就地）或减磁命令（远方或就地）进行增加或减小。发电机起励建压后，AVR、FCR两种运行方式相互跟踪。定角度方式定角度方式（试验）为开环控制模式，该控制方式只适用于它励励磁方式。通常只在小电流试验、它励源升压或升流试验时才采用。正常运行时，禁止使用该调节模式。恒无功功率、恒功率因数恒无功功率、恒功率因数运行（选用）提示：只有发电机与系统并列，且通过用户选择无功调节模式才能进入该模式。 在无功调节模式下，励磁调节器自动维持发电机无功功率为给定值。在功率因数调节模式下，励磁调节器

23、自动维持发电机功率因数为给定值。起励方式介绍1 1、零起升压、零起升压该控制器模块是为了实现起励过程中电压超调最小，超调量控制在该控制器模块是为了实现起励过程中电压超调最小，超调量控制在1010以内。以内。为了实现起励速度快且超调小的目的，可以检测起励过程中定子电压幅值，判断该为了实现起励速度快且超调小的目的，可以检测起励过程中定子电压幅值，判断该值与设定的起励终值的差距，以此来确定起励过程中的控制电压，以及电压闭环控值与设定的起励终值的差距，以此来确定起励过程中的控制电压，以及电压闭环控制投入的时机。水电机组一般采用该种方式起励。制投入的时机。水电机组一般采用该种方式起励。2 2 、软起励、

24、软起励为了实现起励速度、起励终值可控，起励过程可人工干预，设计了软起励控制器模为了实现起励速度、起励终值可控，起励过程可人工干预，设计了软起励控制器模块块。该。该模块由可设定的步长来逐步升高电压给定，并通过增减磁开入量来人工干预，模块由可设定的步长来逐步升高电压给定，并通过增减磁开入量来人工干预，使起励过程停止。通过设定步长和终值可改变起励速度，设置范围较宽，可满足各使起励过程停止。通过设定步长和终值可改变起励速度，设置范围较宽，可满足各种起励情况下的要求。火电机组一般采用该种方式起励。水电机组根据要求，以及种起励情况下的要求。火电机组一般采用该种方式起励。水电机组根据要求，以及设置合适的参数

25、，也可采用该种方式起励。设置合适的参数，也可采用该种方式起励。3 3、系统电压跟踪、系统电压跟踪为了在快速并网的要求下，配合同期装置，同时又不需要同期装置与调节器进行信为了在快速并网的要求下，配合同期装置，同时又不需要同期装置与调节器进行信息交互，就能保证系统电压与并网发电机出口电压保持在允许范围之内，设计了系息交互，就能保证系统电压与并网发电机出口电压保持在允许范围之内，设计了系统电压跟踪控制器模块统电压跟踪控制器模块。投入。投入时将测量到的系统电压作为电压给定来实现即可。投时将测量到的系统电压作为电压给定来实现即可。投入时对系统电压有一定范围要求。如果同期装置可以与调节器进行信息交互，比如

26、入时对系统电压有一定范围要求。如果同期装置可以与调节器进行信息交互，比如可以根据并网要求给调节器发来增磁或减磁信号，则该模块无需投入。可以根据并网要求给调节器发来增磁或减磁信号，则该模块无需投入。附加控制1 1、调差功能、调差功能发电机无功调差功能是励磁调节发电机无功出力的重要参数，尤其是扩大单元接线发电机无功调差功能是励磁调节发电机无功出力的重要参数，尤其是扩大单元接线的的多台多台发电机运行，尤为重要。发电机无功调差有两方面作用：一方面是确定共母发电机运行，尤为重要。发电机无功调差有两方面作用：一方面是确定共母线机组稳态线机组稳态时无时无功按比例分配；另一方面是在系统电压波动时确定发电机组无

27、功出功按比例分配；另一方面是在系统电压波动时确定发电机组无功出力增量按比例分配。力增量按比例分配。对于对于单元接线的发电机组单元接线的发电机组，由于，由于升压变压器电抗大，当无功负升压变压器电抗大，当无功负荷增大时，高压侧母线电压下降过大，影响到机组稳定运行，需要励磁调节器采用荷增大时，高压侧母线电压下降过大，影响到机组稳定运行，需要励磁调节器采用负调差来补偿变压器电抗。这样，当无功增大，机端电压上升，可以补偿一部分升负调差来补偿变压器电抗。这样，当无功增大，机端电压上升，可以补偿一部分升压变压器电压降，但在高压侧的并联运行点，高压侧母线电压仍略下降，从而保证压变压器电压降，但在高压侧的并联运

28、行点，高压侧母线电压仍略下降，从而保证了机组间无功的分配以及系统的稳定了机组间无功的分配以及系统的稳定。 UFMUF0K0K0KQCQL0调差计算流程取无功取调差系数求KQK QUUFFQK 调差调差附加控制2 2、PSSPSS电力系统稳定器电力系统稳定器 电力电力系统稳定器（系统稳定器（PSS PSS ）是）是NES5100 NES5100 励磁调节器的一个标准功能。励磁调节器的一个标准功能。PSS PSS 的目的目的是通过引的是通过引 入入一个附加的反馈信号，增加弱阻尼或负阻尼控制系统的正阻尼系数，一个附加的反馈信号，增加弱阻尼或负阻尼控制系统的正阻尼系数，以抑制同步发电机的以抑制同步发电

29、机的 低频低频振荡，提高发电机组（线路）最大输出能力，有助于整振荡，提高发电机组（线路）最大输出能力，有助于整个电网的稳定性。个电网的稳定性。PSS PSS 的控制算的控制算 法法是以是以IEEE IEEE StdStd 421.5-2005 421.5-2005 中中PSS2B PSS2B 为基础的为基础的。 按照陈小明理解的技术语言：PSS是励磁调节器自动通道（自动电压调节器AVR）的附加环节或者附加装置，以低频0.2 2.5Hz的有功功率摆动作为输入，经过放大和调整相位后叠加在AVR输出上，产生同发电机阻尼绕组一样效果的正阻尼，抵消单纯电压偏差调节的AVR所产生的负阻尼，防止电力系统出现

30、低频振荡，提高电力系统动态稳定性。 调节器限制功能 发电机工作时，为保证安全运行和不轻易跳闸，备有许多限制功能。励磁调节器中应设有发电机空载下最大磁通 V/Hz 限制、低励磁限制、励磁过流限制、无功功率过励限制、瞬时强励限制等。限制判别程序就是判断发电机是否进入了这些限制状态。由于这些限制特性往往是非线性的，必须根据反映这些特性的非线性曲线来判别。低励磁限制 在发电机进相运行，输出一定的有功功率 P 下，为保持静态稳定运行，必须防止励磁电流降低到稳定运行所要求的数值下。即发电机输出的进相无功QC 必须限制在一定范围内。一般地，无功欠励曲线为直线或折线方式，NES5100励磁调节器为五点折线，用

31、五个无功功率值对应五个有功功率水平来设定限制曲线。如图4.7 所示，图中0ABCDEF 围成的区域为进相允许范围，超出0ABCDEF区域为深度进相，发电机正常运行应避免进入该范围。无功功率欠励限制原理为：装置实时检测发电机有功功率和无功功率，根据点与直线位 置计算公式，判断实际允许点离欠励限制曲线的远近（模值）和内外（符号），当运行点越 过欠励限制曲线，装置即以无功功率作为被调节量之一进行调节，调节偏差即为运行点至欠 励曲线的距离，从而保证发电机允许点回到安全允许区域。励磁过流限制 励磁过流限制也称为励磁过电流反时限限制，主要用来防止转子回路过热。当系统电压较低时，发电机输出无功过大，发电机励

32、磁电流超过其最大允许长期连续运行电流，必须对励磁电流进行限制，防止长时过流导致过热损坏发电机励磁绕组。励磁绕组发热与励磁电流平方和维持时间的乘积成正比关系，即磁场电流及其允许运行时间成反时曲线，电流越小，允许时间越长。 励磁过电流反时限动作原理如下：励磁装置检测发电机励磁电流，当励磁电流超过励磁电流过流反时限启动值时，励磁装置根据励磁电流进行热量累积计算，当励磁热容量超过磁场绕组允许热容量时，限制动作，将发电机励磁电流调节至长期运行允许值。当励磁电流低于启动值后，励磁装置根据励磁电流计算其冷却速度，并计算剩余热量，如果剩余热量仍然大于零时，励磁电流再次超过启动电流时，则动作时间要相应缩短，以保

33、证发电机磁场绕组不因过热而损坏。无功功率过励延时限制 发电机输出一定的有功功率 P 时，其允许输出的最大滞相无功，受到允许的额定励磁电流和允许的额定定子电流两方面的限制。特别是当发电机高于额定功率因数运行时，输出的最大滞相无功 Q 受允许的额定定子电流的限制。为保证发电机的安全运行，根据发电机的 PQ 特性曲线，限制发电机在一定的有功功率 P 下的输出的滞相无功负荷 Q。一般地，无功功率过励曲线为直线或折线方式，NES5100 励磁调节装置无功功率过励曲线为五点折线，如下图所示。图中 0ABCDEF 围成的区域为实际运行允许范围，外部为过励范围，发电机应避免长时间停留在该范围。无功功率过励限制

34、为延时限制。无功功率过励限制原理为：装置实时检测发电机有功功 率和无功功率，根据点与直线位置计算公式，判断实际运行点离过励限制曲线的远近（模值）和内外（符号），当运行点越过过励限制曲线进入图中过励区域，过励限制即启动计时，延时时间到后，装置即以无功功率作为被调节量，调节偏差即为运行点至过励曲线的距离，从而保证发电机运行点回到安全运行区域内。强励反时限限制 强励限制是为了防止发电机转子励磁绕组长期过负载而采取的限制励磁的措施，从转子励磁绕组发热考虑，当强励时其容许的强励时间 t 是随发电机的励磁电流I fd 的增大而减小。 在程序设计时，将反时限特性曲线进行拟合，求出该曲线的方程。首先，比较励磁

35、电流实际值Ifd与额定励磁电流Ifdn。若I fd I fdn ，则根据上述曲线的方程求出允许强励时间 t。若IfdI fdn 连续时间大于t，则置强励限制标志，从而驱动强励限制控制程序，将励磁电流I fd限制在允许值之内（1.1倍的额定励磁电流）。强励限制一般整定为：相对与2 倍的额定转子电流时，允许时间为 10 秒。伏赫兹限制伏赫兹（V/Hz）限制UFUFABf(Hz)4547500逆变 发电机运行时，发电机端电压与发电机频率的比值有一个安全工作范围，当伏赫兹比值超过安全范围时，容易导致发电机及主变过激磁和过热现象，因此当伏赫兹比值超出安全范围时，必须限制发电机端电压幅值，控制发电机端电压

36、随发电机频率变化而变化，维持伏赫兹比值在安全范围内，此项功能称为伏赫兹（V/Hz）限制。 实际应用中一般取1.06为伏赫兹比值安全范围，当伏赫兹比值超出1.06时，伏赫兹限制启动，调低发电机端电压并预留一定的安全裕度。另外，发电机空载时，当发电机频率低于整定值时（45Hz），实际发电机组不允许继续维持机端电压，此时，需发出逆变脉冲，励磁系统逆变灭磁。伏赫兹（V/Hz）限制动作条件为过电压或低频率。空载过电压保护功能 发电机空载运行时，为防止发电机发生过电压，危及定子及相连设备的绝缘，所以当发电机电压升至机端过电压保护整定值（通常为 130UFN）时，瞬时输出逆度角进行逆变灭磁，将发电机电压降至

37、 0，防止发电机定子过电压。 三、灭磁开关及过压保护 1、灭磁开关及回路介绍梨园水电厂励磁系统采用勒诺公司生产的2CEX06 5000 4.2型灭磁开关，开关最大分断电压5600V。CEX 系列灭磁开关具有以下特点： 采用双断口且设置专用弧断口，即主弧断口功能分离； 至少有一个接通灭磁电阻的辅助电极（常闭断口）； 灭弧罩采用金属灭弧栅片； 检修维护方便简单； 模块化设计，额定电流范围大（80A6200A）； 还有双 CEX 型，可达到标准CEX 型不能满足的技术要求； 除了电气释能外，CEX 系列都装备有手动释能。（1）、灭磁开关原理介绍其工作原理是：跳闸时，首先是辅助电极（常闭断口）将灭磁电阻接入发 电机转子两侧，接着正负极灭磁开关主断口断开，最后弧断口断开并切断转子 电流，这些操作都是开关本身的机械联锁装置完成的，不需要任何外部操作电 路，提高了整个灭磁系统的可靠性。由于其良好的灵活性，使这种灭磁开关能 满足广大用户的不同需要。弧断口主断口机械跨接器SiC电阻双断口灭