发电机励磁系统培训课件

发电机励磁系统培训

国电南瑞科技股份有限公司许其品2012年9月发电机励磁系统培训

国电南瑞科技股份有限公司一、励磁系统的作用与原理三、励磁系统的接口二、励磁系统的设计四、新一代励磁调节器介绍一、励磁系统的作用与原理三、励磁系统的接口二、励磁系统1、励磁系统的主要作用2、励磁系统的控制原理

3、励磁系统的调节性能

4、励磁方式和发展1、励磁系统的主要作用1励磁系统的主要作用（1）维持发电机或其他控制点电压在给定水平

维持发电机机端电压保持一定精度的自动电压调节（能力）满足必要的快速电压调节性能（能力）参与全厂几电网的电压控制（性能）保证电力系统运行设备的安全。

保证发电机运行的经济性。提高电力系统稳定性。1励磁系统的主要作用（1）维持发电机或其他控制点电压1励磁系统的主要作用1、并列运行的必要条件并列母线电压相等并列机组的总无功等于各机组无功之和2、调差的定义D(%)=[(Ug0-Ug)/Ug]×100%

（2）保证并列运行机组的无功功率有序分配1励磁系统的主要作用1、并列运行的必要条件（2）保证1励磁系统的主要作用3、调差的作用图1：有差和无差并联图2：差小和差大的并联结论：不同容量机组并列调差相同(以机组额定容量为基准值时，不同容量机组的调差曲线应相同)。图3（2）保证并列运行机组的无功功率有序分配1励磁系统的主要作用3、调差的作用（2）保证并列运行（3）励磁控制系统对电网稳定性的影响

静态稳定性

暂态稳定性

动态稳定性

电压稳定1励磁系统的主要作用（3）励磁控制系统对电网稳定性的影响静态稳定性1励发电机输出电磁功率发电机功角向量图1励磁系统的主要作用单机双回无穷大系统励磁控制系统对电网稳定性的影响（3）励磁控制系统对电网稳定性的影响发电机输出电磁功率发电机功角向量图1励磁系统的主要作功角δ是表征电力系统稳定性重要的量，功角失稳指系统中各发电机之间的相对功角失去稳定性的现象。

系统扰动----〉发电机输出功率变化----〉转矩平衡被破坏-----〉发电机转子角摆动如果发电机转子角的摆动能够平息，则称它是功角稳定的，反之则是功角不稳定的。1励磁系统的主要作用（3）励磁控制系统对电网稳定性的影响功角δ是表征电力系统稳定性重要的量，功角失稳指系统中各发电机电力系统静态稳定性(SteadyStability)是指电力系统受到小干扰后，不发生非周期性的失步，自动恢复到起始运行状态的能力。静态稳定研究的是电力系统在某一运行方式下受到微小干扰时的稳定性问题。假设在电力系统中有一个瞬时性小干扰，如果在扰动消失后系统能够恢复到原始的运行状态，则系统在该运行方式下是静态稳定的，否则系统是静态不稳定的。（A）提高电力系统的稳定性-静态稳定性1励磁系统的主要作用（3）励磁控制系统对电网稳定性的影响电力系统静态稳定性(SteadyStability)是指电

如左图所示，采用了自动励磁调节的发电机静态稳定运行的最大电磁功率和最大功率角都有提高。1励磁系统的主要作用

电力系统静态稳定性的判据是发电机输出电磁功率对功角的微分dPe/dδ是否大于0

。（A）提高电力系统的稳定性-静态稳定性（3）励磁控制系统对电网稳定性的影响如左图所示，采用了自动励磁调节的发电机静态稳定运行的最大电（B）提高电力系统的稳定性-暂态稳定性1励磁系统的主要作用电力系统暂态稳定性(TransientStability)是指电力系统受到大干扰后，各同步发电机保持同步运行并过渡到新的或恢复到原来稳定方式的能力。通常指第一或第二振荡周期不失步。

如果电力系统在某一运行方式下受到某种形式的大扰动，经过一个机电暂态过程后能够恢复到原始的稳态运行方式或过渡到一个新的稳态运行方式，则认为系统在这种情况下是暂态稳定的。暂态稳定性不仅与系统在扰动前的运行方式有关，而且与扰动的类型、地点及持续时间有关。（3）励磁控制系统对电网稳定性的影响（B）提高电力系统的稳定性-暂态稳定性1励磁系统的主

电力系统暂态稳定性的判据是等面积定则。

左图的功率曲线中，当功角从δ1变化到δ2时，机械输入功率PT与电气输出功率P3之间的面积正比于转子动能的变化量。1励磁系统的主要作用（3）励磁控制系统对电网稳定性的影响电力系统暂态稳定性的判据是等面积定则。左图的功率曲线中，等面积定则：减速面积和加速面积如图所示。如图（a）减速面积＝加速面积，临界稳定；如图（b）减速面积>加速面积，稳定；如图（c）减速面积<加速面积，不稳定。1励磁系统的主要作用（3）励磁控制系统对电网稳定性的影响（B）提高电力系统的稳定性-暂态稳定性等面积定则：1励磁系统的主要作用（3）励磁控制系统对故障切除时间对暂态稳定的影响1励磁系统的主要作用（3）励磁控制系统对电网稳定性的影响（B）提高电力系统的稳定性-暂态稳定性故障切除时间对暂态稳定的影响1励磁系统的主要作用（3励磁电压响应速度对暂态稳定的影响1励磁系统的主要作用（3）励磁控制系统对电网稳定性的影响（B）提高电力系统的稳定性-暂态稳定性励磁电压响应速度对暂态稳定的影响1励磁系统的主要作用提高暂态稳定性的方法就要减小加速面积或增大减速面积。

结论有以下三种方法：

减小继电保护动作时间提高励磁控制系统励磁顶值电压倍数提高励磁系统电压响应时间1励磁系统的主要作用（3）励磁控制系统对电网稳定性的影响（B）提高电力系统的稳定性-暂态稳定性提高暂态稳定性的方法就要减小加速面积或增大减速面电力系统动态稳定性(DynamicStability)是指电力系统受到干扰后，不发生振幅不断增长的振荡或者滑行而失步的能力。扰动后系统在第一或第二振荡周期内不失步(即保持了暂态稳定性)，但可能由于自动调节装置的配置参数不合适或其他因素，后续的振荡周期幅值不断增大并造成失步。动态稳定问题实际上是指系统在受到小的或大的扰动后，在自动调节装置和自动控制装置的影响下，保持长过程运行稳定性的能力。1励磁系统的主要作用（3）励磁控制系统对电网稳定性的影响（C）提高电力系统的稳定性-动态稳定性电力系统动态稳定性(DynamicStability)是

电力系统动态稳定性目前的主要问题是对系统低频振荡的抑制。低频振荡是发生在弱联系的互联电网之间或发电机群与电网之间，或发电机群与发电机群之间的一种有功振荡，其振荡频率在0.1-2.5Hz之间。其主要表现形式有：系统弱阻尼时，受到扰动功率振荡长久不能平息系统负阻尼时，系统发生扰动而振荡或系统发生自激系统振荡模与某种功率波动的频率相同，且由于弱阻尼，引起特殊的强迫振荡由发电机转速变化引起的电磁力矩变化和电气回路耦合产生的机电振荡1励磁系统的主要作用（3）励磁控制系统对电网稳定性的影响（C）提高电力系统的稳定性-动态稳定性电力系统动态稳定性目前的主要问题是对系统低频

海拂勒-菲力蒲斯小信号模型1励磁系统的主要作用（3）励磁控制系统对电网稳定性的影响（C）提高电力系统的稳定性-动态稳定性

海拂勒-菲力蒲斯小信号模型1励磁系统的主要作用（励磁控制系统对动态稳定的影响ΔUf=K5Δδ+K6ΔEq′当K5

＜0，ΔMex=DAΔW+KAΔδ可知：励磁调节器放大倍数越大，KA越大，ΔMex幅值越大，负阻尼也越大励磁调节器响应越快，KA越大，ΔMex幅值越大，负阻尼也越大1励磁系统的主要作用（3）励磁控制系统对电网稳定性的影响（C）提高电力系统的稳定性-动态稳定性励磁控制系统对动态稳定的影响1励磁系统的主要作用（

励磁控制系统对动态稳定的影响

电力系统的固有自然阻尼小，而使用快速励磁调节器或使用自并激可控硅快速励磁系统，又削弱了系统阻尼，甚至使系统产生负阻尼。为了抑制低频振荡，在励磁系统中加入了电力系统稳定器（PSS）。电力系统稳定器(PSS)的作用是：利用附加控制，产生附加阻尼转矩，增加正阻尼抑制低频振荡。

1励磁系统的主要作用（3）励磁控制系统对电网稳定性的影响励磁控制系统对动态稳定的影响

电力系统稳定器PSS的实现附加控制输入一个与低频振荡相关的电气量，如-ΔPe等。经过超前或滞后的相位校正，增益放大，叠加到励磁调节环节，该附加控制分量在发电机中产生一附加转矩，使与Δω同相。从而产生正阻尼，抑制发电机的低频振荡。1励磁系统的主要作用（3）励磁控制系统对电网稳定性的影响（C）提高电力系统的稳定性-动态稳定性电力系统稳定器PSS的实现1励磁系统的主要作为了抑制低频振荡，增加系统的阻尼在励磁控制系统设计中加入了一个附加控制，称之为电力系统稳定器（PSS）。1励磁系统的主要作用（3）励磁控制系统对电网稳定性的影响（C）提高电力系统的稳定性-动态稳定性为了抑制低频振荡，增加系统的阻尼在励磁控制系统设计中加入了一

PSS1A型电力系统稳定器传递函数

常用的稳定器输入信号是转速、频率或功率。

T6用于表示了变送器时间常数，稳定器增益KS，信号冲洗(Washout隔直)由时间常数T5设置。下一方块中A1和A2允许高频扭振滤波器（有些稳定器用）的一些低频效应被计入。随后的2个方块可允许2级领前一滞后补偿，用常数T1到T4设置。1励磁系统的主要作用（3）励磁控制系统对电网稳定性的影响（C）提高电力系统的稳定性-动态稳定性PSS1A型电力系统稳定器传递函数常用的稳定器输入信号是

PSS2A型电力系统稳定器传递函数

常用的稳定器输入信号是转速、频率或功率。南瑞集团电控公司选用的为功率和频率。函数的结构和作用大致与PSS1A模型相同。1励磁系统的主要作用（3）励磁控制系统对电网稳定性的影响（C）提高电力系统的稳定性-动态稳定性PSS2A型电力系统稳定器传递函数常用的稳定1励磁系统的主要作用（3）励磁控制系统对电网稳定性的影响PSS2A型试验录波曲线（C）提高电力系统的稳定性-动态稳定性1励磁系统的主要作用（3）励磁控制系统对电网稳定性的PSS2A型试验录波曲线1励磁系统的主要作用（3）励磁控制系统对电网稳定性的影响（C）提高电力系统的稳定性-动态稳定性PSS2A型试验录波曲线1励磁系统的主要作用（3）1励磁系统的主要作用励磁系统维持电压稳定电力系统在额定运行条件下和遭受扰动之后所有母线都持续地保持可接受的电压能力。当扰动、增加负荷或改变系统条件造成渐进的、不可控制的电压降落，则系统进入电压不稳定状态。造成不稳定的主要因素是系统不能满足无功功率的需要。（3）励磁控制系统对电网稳定性的影响（D）提高电力系统的稳定性-电压稳定性1励磁系统的主要作用励磁系统维持电压稳定（3）励磁控1励磁系统的主要作用典型的电压崩溃情况：负荷中心大型发电机退出运行，一些高压线路严重过载，导致无功缺乏；重载线路跳闸，导致相邻线路负荷增加，要求额外的无功。对励磁系统的要求：提供发电机所能提供的最大无功电压调节范围；AVR内无功补偿功能使得恒定电压点向高压侧移动；采用电力系统调节器或者电网二次电压控制。（3）励磁控制系统对电网稳定性的影响（D）提高电力系统的稳定性-电压稳定性1励磁系统的主要作用典型的电压崩溃情况：（3）励磁控（3）提高电力系统的稳定性-电压稳定1励磁系统的主要作用（D）提高电力系统的稳定性-电压稳定性（3）提高电力系统的稳定性-电压稳定1励磁系统的主要

1、励磁系统的主要作用2、励磁系统的控制原理

3、励磁系统的调节性能

4、励磁方式和发展1、励磁系统的主要作用（1）PID算法及其实现

PID调节及其算法

按偏差的比例、积分和微分进行控制的PID调节器,是连续系统控制中技术成熟、应用最为广泛的一种调节器。比例控制：稳态时可以减少误差，提高精度，不能完全消除静差；动态时增加灵敏度，提高响应速度，但使振荡次数变多，调节时间加长，太大不稳，太小精度和灵敏度低；积分系数可以提高稳态精度，消除静差，太大振荡次数多，调节次数增加，太小调节时间长；微分系数可以提高动态放大倍数，产生超前校正的作用，有较好改善动态特性的能力。太大容易造成不稳定，太小限制放大倍数，动态特性变差。2励磁系统的控制策略（1）PID算法及其实现PID调节及其算法按偏差（1）PID算法及其实现

PID调节及其算法2励磁系统的控制策略（1）PID算法及其实现PID调节及其算法2励磁系（1）PID算法及其实现

并联PID控制调节以上为输入输出之间微分方程Kp

一比例系数Ti

一积分时间常数Td

一微分时间常数2励磁系统的控制策略（1）PID算法及其实现并联PID控制调节以上为输入输出之（1）PID算法及其实现并联式PID算法

对于计算机控制,用差分方程代替微分方程。采用梯形积分来逼近积分,采用后向差分来逼近微分,可得PID数字控制算法。全量式差分方程为：2励磁系统的控制策略（1）PID算法及其实现并联式PID算法2励磁系统的（1）PID算法及其实现

串联PID控制调节串联PID传递函数数字化控制系统中,应使用离散法将上式转化为差分方程：2励磁系统的控制策略（1）PID算法及其实现串联PID控制调节串联PID传递函（1）PID算法及其实现

PID算法的幅频特性示意图Tb1约为Tc1的5—10倍Tb2约为Tc2的1／5—1／102励磁系统的控制策略（1）PID算法及其实现PID算法的幅频特性示意图Tb1约1、发电机励磁系统稳态电压方程和框图自并励励磁系统简化方程：式中：为开环放大倍数，为闭环放大倍数2励磁系统的控制策略（1）PID算法及其实现开环放大倍数与电压调节精度的分析1、发电机励磁系统稳态电压方程和框图2励磁系统的控制2、当发电机空载时如果：误差为：2励磁系统的控制策略（1）PID算法及其实现开环放大倍数与电压调节精度的分析2、当发电机空载时2励磁系统的控制策略（1）PID算有水轮机：Xd≈1.0左右开环放大应大于200汽轮机：Xd≈1.5～2.2

开环放大应大于300

2励磁系统的控制策略（1）PID算法及其实现开环放大倍数与电压调节精度的分析2励磁系统的控制策略（1）PID算法及其实现开环放大（2）励磁系统限制与保护2励磁系统的控制策略原因：1)当系统发生短路等故障情况下提供机组可能的最大无功出力。依据：2)限制是以发电机转子绕组容许发热极限曲线为限制条件。图一反时限图3)强励反时限方程设计依据If是强励时励磁电流，IL是长期运行最大励磁电流，C是最大热量累计：33.75强励反时限限制原理（2）励磁系统限制与保护2励磁系统的控制策略原因：1（2）励磁系统限制与保护2励磁系统的控制策略条件：1)在原动机出力不变的情况下，由于人为的改变励磁电流大小，并致机组无功的增加。2)在原动机出力不变的情况下，由于系统电压的变化，导致机组无功的增加。将引起同步发电机定子电流和相位的变化，进而导致定子过度发热。3)原理及方程式过励延时限制（2）励磁系统限制与保护2励磁系统的控制策略条件：过（2）励磁系统限制与保护2励磁系统的控制策略静稳极限功率圆不考虑AVR的作用，δ=90°时有：圆心在Q轴上半径长度为最大进相无功为（2）励磁系统限制与保护2励磁系统的控制策略静稳极限（2）励磁系统限制与保护2励磁系统的控制策略欠励磁运行可能导致二种结果：由于励磁不足导致静态稳定的破坏由于励磁不足并臻发电机定子端部过度发热，吸收无功，导致端部合成磁通越来越大。欠励瞬时限制（2）励磁系统限制与保护2励磁系统的控制策略欠励磁运（2）励磁系统限制与保护2励磁系统的控制策略发电机空载机端电压是与绕组的匝数及所链的磁通成正比的，即U=4.44fWФ,因匝数是固定的，所以磁通Ф是与V/F成正比的，因此当频率降低时，由于机端电压保持恒定，磁通会增大，与发电机相连的厂用变、升压变等磁通也会增大，造成铁心发热，以致损坏。因此需要对于V/F进行限制。伏赫限制（2）励磁系统限制与保护2励磁系统的控制策略发电机空同步发电机安全可靠的灭磁，不仅关系到励磁系统本身安全，而且直接关系到整个电力系统安全运行。发电机组正常停机时：逆变灭磁。发电机组事故停机时：事故停机灭磁，即当发电机发生内部故障，在继电保护动作切断主断路器时，要求迅速地灭磁；在发电机发生电气事故时，灭磁系统应迅速切断发电机励磁回路，并将储藏在励磁绕组中的磁场能量快速消耗在灭磁回路中。（3）发电机灭磁基本原理及分类2励磁系统的控制策略同步发电机安全可靠的灭磁，不仅关系到励磁系统本身安全，而且直由于单机组容量越来越大，灭磁能量也越来越大，耗能型灭磁已经不能满足灭磁的需要，所以目前主要采用的为移能型灭磁。

灭磁种类逆变灭磁事故灭磁移能型灭磁直流磁场断路器灭磁交流开关灭磁交流灭磁交直流冗余/混合灭磁耗能型灭磁续流灭磁（3）发电机灭磁基本原理及分类2励磁系统的控制策略由于单机组容量越来越大，灭磁能量也越来越大，耗能型灭磁已经不直流磁场断路器灭磁

（3）发电机灭磁基本原理及分类2励磁系统的控制策略直流磁场断路器灭磁（3）发电机灭磁基本原理及分类2交流开关灭磁/交流灭磁

（3）发电机灭磁基本原理及分类2励磁系统的控制策略交流开关灭磁/交流灭磁（3）发电机灭磁基本原理及分类2交直流冗余/混合灭磁

（3）发电机灭磁基本原理及分类2励磁系统的控制策略交直流冗余/混合灭磁（3）发电机灭磁基本原理及分类2灭磁时间应尽可能地短暂；灭磁反电压不超过规定的倍数；灭磁装置的电路和结构型式应简单可靠；磁场断路器应有足够的分断发电机转子电流能力；灭磁系统要有足够的能容。2励磁系统的控制策略灭磁设计的原则（3）发电机灭磁基本原理及分类灭磁时间应尽可能地短暂；2励磁系统的控制策略灭磁设计2励磁系统的控制策略常值电阻灭磁：由上式可得灭磁电流的解析表达式：

其中：

线性灭磁（3）发电机灭磁基本原理及分类2励磁系统的控制策略常值电阻灭磁：线性灭磁（3）发电2励磁系统的控制策略

结论：当时，Tm是T`do的1/K倍，因此增大K值得有利于灭磁时间的缩短，灭磁过程中转子两端的反电动势按时间常数Tm呈指数规律衰减。（3）发电机灭磁基本原理及分类2励磁系统的控制策略结论：当2励磁系统的控制策略从以上线性电阻灭磁分析我们可以得到：灭磁电阻阻值大，有利于加快灭磁电流衰减，但不利于转子过电压控制。灭磁电阻阻值小，不利于缩短灭磁时间，但有利于转子过电压控制。随着灭磁电流的衰减，转子灭磁电压是变化的。非线性灭磁（3）发电机灭磁基本原理及分类2励磁系统的控制策略从以上线性电阻灭磁分析我们可以得2励磁系统的控制策略非线性灭磁的思路：使得转子反电动势（灭磁电压）保持不变。选择一个器件：当开始灭磁电流较大时，它的电阻值较小；随着灭磁电流的衰减，电阻值逐渐变大，使其可变电阻与衰减电流的乘积尽可能保持常数。（3）发电机灭磁基本原理及分类2励磁系统的控制策略非线性灭磁的思路：（3）发电机灭

1、励磁系统的主要作用

2、励磁系统的控制原理3、励磁系统的调节性能

4、励磁方式和发展1、励磁系统的主要作用3励磁系统的调节性能定义：发电机调压精度，指在自动电压调节器投入，调差单元退出，电压给定值不进行人工调整的情况下，发电机负载从额定视在功率值变化到零以及环境温度、频率、功率因数、电源电压波动等在规定的范围内变化时，所引起的发电机端电压的最大变化，并用发电机额定电压的百分数表示。要求：励磁系统应保证发电机机端调压精度优于±0.5%。（1）调压精度3励磁系统的调节性能定义：发电机调压精度，指在自动电静差率定义：发电机电压静差率（负载变化时的调压精度）

，指在自动电压调节器的调差单元退出，电压给定值不变，在额定功率因数下，负载从额定视在功率值减到零时发电机端电压的变化率。发电机电压静差率按下式计算：E(%)=[(Ug0-Ugn)/Ugn]×100%式中Ug0---视在功率值为零时的发电机端电压Ugn---额定视在功率值时的发电机端电压3励磁系统的调节性能（1）调压精度静差率定义：发电机电压静差率（负载变化时的调压精度），指3励磁系统的调节性能调节时间定义：指从给定阶跃信号到发电机机端电压值和稳态值的偏差不大于稳态值的±2%所经历的时间。

式中Ug·max—发电机机端电压最大瞬时值；Ugs—发电机机端电压稳态值；Ug·or—发电机机端电压起始值

对于空载起励情况，Ug·or为零；

对于甩负荷情况，Ug·or为发电机甩负

荷前机端电压值；Ts—调节时间；Mp—超调量。（2）调节性能3励磁系统的调节性能调节时间定义：指从给定阶跃信号到超调量定义：超调量Overshoot指阶跃响应中被控量的最大值与最终稳态值之差3励磁系统的调节性能（2）调节性能超调量定义：超调量Overshoot3励磁系统的振荡次数定义：振荡次数Numberofoscillation指被控量第一次达到被控量与最终稳态值之差的绝对值小于2%的最终稳态值时，被控量的波动周期次数。3励磁系统的调节性能（2）调节性能振荡次数定义：振荡次数Numberofoscilla3励磁系统的调节性能定义：励磁系统电压响应时间，是指从施加阶跃信号起，励磁电压达到顶值电压与额定励磁电压差的95%的瞬间的时间。

式中Uf—Ufn=0.95(Ufc-Ufn)；Ufc—最大励磁电压；Ufn—额定励磁电压要求：励磁系统电压响应时间不大于0.1s。（3）电压响应时间3励磁系统的调节性能定义：励磁系统电压响应时间，是指3励磁系统的调节性能定义：灭磁时间，是指从施加灭磁信号起，发电机励磁电流衰减到5%空载励磁电流以下的那一刻的时间。（4）灭磁时间3励磁系统的调节性能定义：灭磁时间，是指从施加灭磁信

1、励磁系统的主要作用

2、励磁系统的控制原理

3、励磁系统的调节性能4、励磁方式和发展1、励磁系统的主要作用（1）直流励磁机励磁方式4励磁方式和发展（1）直流励磁机励磁方式4励磁方式和发展（2）三机交流励磁机励磁方式4励磁方式和发展（2）三机交流励磁机励磁方式4励磁方式和发展（3）无刷励磁机励磁方式4励磁方式和发展（3）无刷励磁机励磁方式4励磁方式和发展（4）二机交流励磁机励磁方式4励磁方式和发展（4）二机交流励磁机励磁方式4励磁方式和发展（5）自并激励磁方式4励磁方式和发展（5）自并激励磁方式4励磁方式和发展一、励磁系统的作用与原理三、励磁系统的接口二、励磁系统的设计四、新一代励磁调节器介绍一、励磁系统的作用与原理三、励磁系统的接口二、励磁系统励磁控制系统设计原则安全、简单、可靠、动态特性优良励磁控制系统设计原则安全、简单、可靠、动态特性优良1、励磁系统的相关标准3、励磁系统技术的发展2、励磁系统设计1、励磁系统的相关标准3、励磁系统技术的发展2、励磁系统设计GB755-2000《旋转电机定额和性能》IEC2A-《汽轮发电机励磁系统技术条件》IEC-(秘593-1982)《关于同步电机励磁系统的若干规定》GB/T7409.3-《大中型同步发电机励磁系统技术条件》DL/T650-1998《大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件》GB6450-86《干式电力变压器》GB/T7064-2002《透平型同步电机技术要求》SD270-88《汽轮发电机技术条件》GB4208-93《外壳防护等级（IP代码）》JB/T7828-1995《继电保护及其装置包装贮运技术条件》相关标准1励磁系统的相关标准GB755-2000《旋转电机定额和性能》相关标准11、励磁系统的相关标准3、励磁系统技术的发展2、励磁系统设计1、励磁系统的相关标准3、励磁系统技术的发展2、励磁系统设计（1）励磁变压器的设计2励磁系统设计式中：U2励磁变压器二次侧额定线电压；

αmin为励磁系统强励时晶闸管触发角，计算中取为4°-10°：

KU为励磁系统电压强励倍数；

Ufn发电机最大容量时励磁电压：

KI为励磁系统电流强励倍数；

Ifn发电机最大容量时励磁电流；

XT为由励磁变压器至整流桥交流输入端之间的每相换向电抗；

RT为励磁变压器短路阻抗中电阻分量；

RL为励磁主回路线路电阻；

ΔUSCR为导通两臂的晶闸管元件正向压降（1）励磁变压器的设计2励磁系统设计式中：U2励磁变：

式中2励磁系统设计（1）励磁变压器的设计：式中2励磁系统设计（1）励磁变压器的设计：式中：U2励磁变压器二次侧额定线电压

I2发电机最大容量时励磁电流

2励磁系统设计（1）励磁变压器的设计：式中：U2励磁变压器二次侧额定线电压2励磁系统设计（2）功率柜设计散热器的选用铝散热器

最小热阻做到0.035K/W-0.04K/W(风速5米/秒)左右，在停风状态下，最小能做到0.15K/W-0.25K/W，在停风后仍能维持较大的出力。

铜散热器

热阻最小能达到0.03K/W，同样风速同样热阻时，铜散热器的体积较铝散热器要小，因此对空间紧张的布置环境用铜散热器较好。缺点是重量大、造价较高，且停风后远不如铝散热器的小，一般要大2-3倍。

热管散热器

在强迫风冷条件下热阻较铝和铜要小得多，自冷时的热阻较铝和铜也小，特别适应于停风运行场合。缺点是体积大，需要有较宽松的环境。2励磁系统设计（2）功率柜设计散热器的选用铝散热器最小热阻做到0.035功率柜出力设计

可控硅整流桥出力Id的限制条件是：整流桥中的各元件在运行中的结温不超过125℃。影响结温Tj的因素包括：元件的发热功率P；元件的结壳之间的热阻Rjc；壳与散热器之间的热阻Rchs，散热器的热阻Rhs，环境温度TA等.其中发热功率P，与整流桥输出的总电流Id，元件的门槛电压VT，元件的斜率电阻RT有关，即P=f（VT，RT，Id）。CscrCcChs2励磁系统设计（2）功率柜设计功率柜出力设计可控硅整流桥出力Id的限制条件是：整流

主回路交直流侧设置隔离刀闸，便于测试及维护并可在线故障检修2励磁系统设计（2）功率柜设计晶闸管整流装置主回路主回路交直流2励磁系统设计（2）功率柜设计晶闸管整流安装检修方便:

阻容和可控硅均能沿导轨拉出；每台风机可以单独更换，位置便于拆装；可以在并联母线带电时完成部分检修工作。绝缘性能优良:

装置内部三相电源间采用高性能高强度阻燃聚碳酸脂板与环氧树脂（EP）玻璃纤维层压板隔离；共阴极组正极和共阳极组负极分上下层布置，相临部分同电位；与大地间采用SMC(不饱和聚酯玻璃纤维增强模塑料)模压件，聚碳酸脂板，以及空气距离隔离。所用主要绝缘材料阻燃性均能达到UL94V-0级（阻燃自熄），耐热等级均能达到E级（范围超过-40°C到+120°C）。2励磁系统设计（2）功率柜设计—功率柜工艺结构特点安装检修方便:2励磁系统设计（2）功率柜设计—功率柜

并联阻容过电压吸收回路高压低损耗防火防爆电容吸收回路置于冷却风道内阻容元件采用金属结构件电气连接采用自建的精确化可控硅模型用于全工况过电压吸收仿真校核2励磁系统设计（2）功率柜设计—过电压吸收回路设计并联阻容过电压吸收回路2励磁系统设计（2）功率柜设计

整流柜对称布置，确保交流阻抗近似相等晶闸管元件参数严格筛选并联元件的通态伏安特性偏差并联元件开通时间参数采用门极强触发及增加触发脉冲的宽度均流系数>0.9其他措施2励磁系统设计（2）功率柜设计—均流设计整流柜对称布置，确保交流阻抗近似相等2励磁系统设计（晶闸管元件额定电压选择：式中：VRRM为晶闸管反向可恢复电压

VDRM为晶闸管正向可恢复电压

U2为励磁变压器副边二次侧额定电压2励磁系统设计（2）功率柜设计—晶闸管额定电压选择晶闸管元件额定电压选择：2励磁系统设计（2）功率柜晶闸管通态平均电流计算：1)正常工作情况下2)退一柜3)退两柜4)短时强励2励磁系统设计式中：n为系统整流桥数目Ki0、1、2、3为不同工况下整流桥并列运行的均流系数m为整流桥数目Kif为电流强励倍数（2）功率柜设计—晶闸管平均电流计算晶闸管通态平均电流计算：2励磁系统设计式中：n为系统晶闸管元件结温计算：最大连续运行工况单只晶闸管损耗PT计算:通态损耗：式中：ITAV通过晶闸管的平均电流

VT为晶闸管导通时的门槛电压

RT为晶闸管的斜率电阻2励磁系统设计（2）功率柜设计—晶闸管结温计算晶闸管元件结温计算：最大连续运行工况单只晶闸管损耗PT计算晶闸管元件结温计算：最大连续运行工况单只晶闸管损耗PT计算:晶闸管开通损耗：式中：α为晶闸管控制角

LK为单相回路交流侧电感

np为并联支路数

Pon晶闸管每次的开通损耗

f是晶闸管的开关频率2励磁系统设计（2）功率柜设计—晶闸管结温计算晶闸管元件结温计算：最大连续运行工况单只晶闸管损耗PT计算晶闸管元件结温计算：最大连续运行工况单只晶闸管损耗PT计算:晶闸管关断损耗：式中：γ为换流重叠角

Poff晶闸管每次的关断损耗2励磁系统设计（2）功率柜设计—晶闸管结温计算晶闸管元件结温计算：最大连续运行工况单只晶闸管损耗PT计算晶闸管元件结温计算：最大连续运行工况单只晶闸管损耗PT计算:总损耗：晶闸管的结温：式中：RΣ是总热阻

Rjc是结到壳的热阻

Rchs是壳到散热器的热阻

Rhs是散热器的热阻2励磁系统设计（2）功率柜设计—晶闸管结温计算晶闸管元件结温计算：最大连续运行工况单只晶闸管损耗PT计算晶闸管快熔选择计算：快熔标称电压

快熔额定电流

2励磁系统设计（2）功率柜设计—晶闸管快熔选择晶闸管快熔选择计算：快熔标称电压2励磁系统设计（21、灭磁方案的确定确定灭磁电阻确定灭磁最大残压确定灭磁方案确定灭磁主回路

2、灭磁仿真计算确定灭磁电阻容量根据最大分断能力要求选择磁场断路器2励磁系统设计（3）灭磁柜设计1、灭磁方案的确定2励磁系统设计（3）灭磁柜设计

2.1同步发电机派克(Park)方程组为了进行分析，计及发电机转子上阻尼绕组效应时，在d，q坐标轴下的Park电压方程如下：

(1)2励磁系统设计（3）灭磁柜设计2.1同步发电机派克(Park)方程组2励磁系统用实际物理量(有名值)写出的在d，q坐标下的磁链：

(2)2励磁系统设计（3）灭磁柜设计用实际物理量(有名值)写出的在d，q坐标下的磁链：将式（2）代入式（1），可得(3)：

(3)2励磁系统设计（3）灭磁柜设计将式（2）代入式（1），可得(3)：2励磁系统设计（是Simulink习惯用的微分算子,同步速时有,在方程(3)中所有定、转子的电量都用物理量(有名值)，只是在定、转子量间引入了磁链转换因数K。注意为了区分直轴互感定子侧和转子侧不同的有名值，用Lad代表定子侧直轴互感，用Lad’代表转子侧的。用Laq,Laq’分别定,转子侧交轴互感.应当指出，这里阻尼绕组的i1d,i1q,是已被换算到磁场绕组的电流，由于阻尼绕组中实际电流无法测量，这样做足以反映出它们所起的作用.2励磁系统设计（3）灭磁柜设计是Simulink习惯用的微分算子,同步速2.2求解微分方程的仿真用Matlab／Simulink解微分方程组，下图表示求解发电机起励、空载、突然三相短路、灭磁用Simulink总结构图，它包括了式(3)。

2励磁系统设计（3）灭磁柜设计2.2求解微分方程的仿真2励磁系统设计（3）灭磁S=p=d/dt是Simulink习惯用的微分算子,同步速时有pθ=ω=2πf,在方程(11)～(15)中所有定、转子的电量都用物理量(有名值)，只是在定、转子量间引入了磁链转换因数K。注意为了区分直轴互感定子侧和转子侧不同的有名值，用Lad代表定子侧直轴互感，用Lad’代表转子侧的。用Laq,Laq’分别定,转子侧交轴互感.应当指出，这里阻尼绕组的i1d,i1q，是已被换算到磁场绕组的电流，由于阻尼绕组中实际电流无法测量，这样做足以反映出它们所起的作用2励磁系统设计（3）灭磁柜设计S=p=d/dt是Simulink习惯用的微分算子,灭磁时,图中的磁场开关FB断开,灭磁电阻R投入,发电机磁场方程变为：其中=Ux是非线性电阻R上的电压降.假定α=1,R就成为线性电阻，对非线性电阻ZnO，α=0.046，SiCα=0.28-0.42,k值的选择取决于灭磁时允许的反向电压2励磁系统设计（3）灭磁柜设计灭磁时,图中的磁场开关FB断开,灭磁电阻R投入,发电机磁

发电机三相突然短路时，转子电流及通过线性电阻和ZnO电流的仿真波形2励磁系统设计（3）灭磁柜设计发电机三相突然短路时，转子电流及通过线性电阻和Z

发电机三相突然短路时，灭磁电阻电压的仿真波形2励磁系统设计（3）灭磁柜设计发电机三相突然短路时，灭磁电阻电压的仿真波形2

发电机三相突然短路时，线性灭磁电阻、阻尼绕组、转子和ZnO吸收能量的仿真波形

2励磁系统设计（3）灭磁柜设计发电机三相突然短路时，线性灭磁电阻、阻尼绕组、转子和

发电机空载误强励时，励磁电流、d轴阻尼绕组电流及灭磁电阻电压的仿真波形

2励磁系统设计（3）灭磁柜设计发电机空载误强励时，励磁电流、d轴阻尼绕组电流及灭磁

发电机空载误强励时，灭磁电阻、转子电阻及d轴阻尼绕组吸收能量的仿真波形2励磁系统设计（3）灭磁柜设计发电机空载误强励时，灭磁电阻、转子电阻及d轴阻尼发电机空载误强励时，励磁电流、d轴阻尼绕组电流及灭磁电阻电压的仿真波形2励磁系统设计（3）灭磁柜设计发电机空载误强励时，励磁电流、d轴阻尼绕组电流及灭

发电机负载误强励时，灭磁电阻、转子电阻及d轴阻尼绕组吸收能量的仿真波形2励磁系统设计（3）灭磁柜设计发电机负载误强励时，灭磁电阻、转子电阻及d轴阻尼磁场断路器的选择磁场断路器额定工作电压：应大于转子上的最大工作电压；磁场断路器额定工作电流：应大于转子最大长期连续工作电流；磁场断路器开断电流能力：应大于转子强励电流和短路电流；磁场断路器开断电压能力：应大于灭磁电阻上电压和可控硅整流桥输出电压之和。2励磁系统设计（3）灭磁柜设计磁场断路器的选择2励磁系统设计（3）灭磁柜设计灭磁主回路图2励磁系统设计（3）灭磁柜设计灭磁主回路图2励磁系统设计（3）灭磁柜设计跨接器由机械跨接器M10、电子跨接器组成；采用线性电阻灭磁；过压非线性电阻触发模块主要器件采用BOD；过压非线性电阻采用ZnO电阻。

2励磁系统设计（3）灭磁柜设计跨接器由机械跨接器M10、电子跨接器组成；2励磁系统

左图为三峡机组灭磁系统示意图。正常停机采用逆变灭磁方式，逆变结束后仅跳开交流开关S102。事故停机采用投灭磁电阻跳磁场断路器的放电灭磁方式，先跳直流磁场断路器S101，后跳交流开关S102，即直流灭磁为主，交流灭磁为辅。2励磁系统设计（3）灭磁柜设计左图为三峡机组灭磁系统示意图。正常停机采用逆变厂家GE公司型号GERapid-80072×2操作电压范围110V(70%-110%)额定电压2000V额定电流8000A最大弧压4000V最大分断电流100KA分断时间<6ms2励磁系统设计（3）灭磁柜设计厂家GE公司型号GERapid-80072×2操作电压范围直流磁场断路器2CEX2励磁系统设计（3）灭磁柜设计直流磁场断路器2CEX2励磁系统设计（3）灭磁柜设计磁场断路器弧压实验波形2励磁系统设计（3）灭磁柜设计磁场断路器弧压实验波形2励磁系统设计（3）灭磁柜设计2励磁系统设计（4）转子过电压保护设计2励磁系统设计（4）转子过电压保护设计•四通道配置含独立手动•高性能硬件配置全面的软件控制及通讯•电磁干扰通过严酷4级2励磁系统设计（5）励磁调节器设计—总体配置•四通道配置含独立手动2励磁系统设计（5）励磁调节器采用并联PID+PSS控制模型满足IEEE421.5及GB7409等相关标准符合电力系统安全稳定计算程序的模型设计2励磁系统设计（5）励磁调节器设计—控制软件采用并联PID+PSS控制模型2励磁系统设计（5）励2励磁系统设计（5）励磁调节器设计—控制软件2励磁系统设计（5）励磁调节器设计—控制软件采用余弦移相，移相角范围10°至150°。2励磁系统设计（5）励磁调节器设计—控制软件采用余弦移相，移相角范围10°至150°。2励磁系统调节器配置PSS功能，有效抑制有功功率低频振荡。

PSS1A模型反馈信号为电功率信号，如下图所示：2励磁系统设计（5）励磁调节器设计—控制软件调节器配置PSS功能，有效抑制有功功率低频振荡。2励PSS2B模型：附加的双输入反馈信号为机组有功功率、机组频率的组合，数学模型如下图所示：2励磁系统设计（5）励磁调节器设计—控制软件PSS2B模型：附加的双输入反馈信号为机组有功功率、机组频率运行控制方式u

恒机端电压闭环方式u

恒转子电流闭环方式u

试验开环运行方式u

恒无功闭环方式（选用）u

恒功率因数运行（选用）u

系统电压跟踪方式（选用）2励磁系统设计（5）励磁调节器设计—控制软件运行控制方式2励磁系统设计（5）励磁调节器设计—控制限制和保护功能欠励瞬时限制最大励磁电流限制

无功过励延时限制最小励磁电流限制

过励(强励)限制PT断线保护功能

V/F限制硅柜限制最大/最小触发角限制顶值电流限制2励磁系统设计（5）励磁调节器设计—控制软件限制和保护功能2励磁系统设计（5）励磁调节器设计—控支持远程诊断支持OPC技术接口标准化且对外开放数据变量智能扩充逻辑变量组态设计通讯基于IEC61970-103多通道采样示波器功能人机交换系统结构（5）励磁调节器设计—监控软件2励磁系统设计支持远程诊断人机交换系统结构（5）励磁调节器设计—监控软件2•组态式拓扑界面•控件丰富•全中文显示•人机界面友好软件主界面（5）励磁调节器设计—监控软件2励磁系统设计•组态式拓扑界面软件主界面（5）励磁调节器设计—监控软件2•

数据显示•

参数设置•

检测与报警界面显示修改（5）励磁调节器设计—监控软件2励磁系统设计•数据显示界面显示修改（5）励磁调节器设计—监控软件2•具备查询功能•存储记录>1000条故障日志模块（5）励磁调节器设计—监控软件2励磁系统设计•具备查询功能故障日志模块（5）励磁调节器设计—监控软件2•直观显示参考曲线•直观显示当前工况•四点拟合曲线设置

过欠励设置（5）励磁调节器设计—监控软件2励磁系统设计•直观显示参考曲线过欠励设置（5）励磁调节器设计—监控软件2•24通道高速采集•实时波形显示•图形分析功能采样示波器（5）励磁调节器设计—监控软件2励磁系统设计•24通道高速采集采样示波器（5）励磁调节器设计—监控软件2多种变量循环录波具备自动分析功能自动存储录波数据在线录波分析（5）励磁调节器设计—监控软件2励磁系统设计多种变量循环录波在线录波分析（5）励磁调节器设计—监控软件21、励磁系统的相关标准3、励磁系统技术的发展2、励磁系统设计1、励磁系统的相关标准3、励磁系统技术的发展2、励磁系统设计PSS的深化研究研究能够在更宽频段提供正阻尼的PSS，如PSS4B广域PSS的研究3励磁系统技术的发展PSS的深化研究研究能够在更宽频段提供正阻尼的PSS，如P协调控制技术的研究大型机组群励磁系统统一协调控制技术励磁调速综合协调控制技术3励磁系统技术的发展协调控制技术的研究大型机组群励磁系统统一协调控制技术3适用于智能电站的励磁控制技术冗余容错及自诊断设计技术励磁系统自身不同控制策略间的协调控制技术同一电站不同机组之间协调控制技术3励磁系统技术的发展适用于智能电站的励磁控制技术冗余容错及自诊断设计技术3基于高压侧电压控制的励磁控制技术研究

研究基于高压侧电压控制的励磁系统核心控制技术，分析高压侧电压控制的主环控制策略以及附加控制技术，结合AVC控制技术，确定高压侧电压控制的励磁控制模式。

3励磁系统技术的发展基于高压侧电压控制的励磁控制技术研究研究基于电力系统次同步振荡对励磁系统的影响研究

研究串补接入和高压直流输电引起的次同步振荡的原理，找出励磁系统、尤其是快速励磁系统对其的影响机理，给出相应的数学模型和控制方法，来抑制汽轮发电机可能会发生的次同步振荡现象。3励磁系统技术的发展电力系统次同步振荡对励磁系统的影响研究研究串一、励磁系统的作用与原理三、励磁系统的接口二、励磁系统的设计四、新一代励磁调节器介绍一、励磁系统的作用与原理三、励磁系统的接口二、励磁系统励磁系统的接口

研究串补接入和高压直流输电引起的次同步振荡的原理，找出励磁系统、尤其是快速励磁系统对其的影响机理，给出相应的数学模型和控制方法，来抑制汽轮发电机可能会发生的次同步振荡现象。一、励磁系统的内部接口二、励磁系统的外部接口励磁系统的接口研究串补接入和高压直流输电引起以自并激励磁系统为例，解释励磁系统内部的接口。常规的自并激励磁系统主要由励磁变压器、可控硅整流桥、自动励磁调节器及起励装置、转子过电压保护与灭磁装置等组成。其接线原理图如下：励磁系统的内部接口以自并激励磁系统为例，解释励磁系统内部的接口。励磁系统的内励磁系统的内部接口励磁系统的内部接口励磁变压器励磁调节器整流柜灭磁电阻柜灭磁开关柜转子电流功率柜故障同步信号触发脉冲启停风机过压动作停机令励磁三相交流电源起励信号输出直流电压励磁系统的内部接口励磁变压器励磁调节器整流柜灭磁电阻柜灭磁开关柜转子电流功率柜序号模拟量序号模拟量1转子电流CTA相7同步电压TB2A相2转子电流CTB相8同步电压TB2B相3转子电流CTC相9同步电压TB2C相4同步电压TB1A相10励磁电压5同步电压TB1B相11励磁电流6同步电压TB1C相模拟量接口励磁系统的内部接口序号模拟量序号模拟量1转子电流CTA相7同步电压TB2A序号开关量1功率柜故障(停风/熔丝断)2风机启停控制3磁场断路器节点停机令4脉冲控制5起励控制励磁系统的内部接口开关量接口序号开关量1功率柜故障(停风/熔丝断)2风机启停控制3磁场断序号脉冲1+A相脉冲2+B相脉冲3+C相脉冲4-A相脉冲5-B相脉冲6-C相脉冲7脉冲电源励磁系统的内部接口脉冲信号接口序号脉冲1+A相脉冲2+B相脉冲3+C相脉冲4-A相脉冲5-调节器NES开关柜FLK机端电压PT机端电流CT开入量故障、限制、告警电源掉电监测485通信输出模拟量、开关量分合开关开关分合闸信号变送器输出励磁电压和励磁电流励磁系统的外部接口调节器开关柜机端电压PT机端电流CT开入量故障、限制、告警4序号模拟量序号模拟量1定子电压PT1A相9定子电流CTA相2定子电压PT1B相10定子电流CTB相3定子电压PT1C相11定子电流CTC相4定子电压PT2A相12调节器A套交流电源5定子电压PT2B相

13调节器B套交流电源6定子电压PT2C相14调节器直流电源7系统电压15励磁电流(直流信号)8予留交流输入量接口16予留直流输入量接口励磁系统的外部接口模拟量输入接口序号模拟量序号模拟量1定子电压PT1A相9定子电流CTA序号模拟量1励磁电压（4-20mA）2励磁电流（4-20mA）3励磁变压器温度4功率柜温度励磁系统的外部接口模拟量输出接口序号模拟量1励磁电压（4-20mA）2励磁电流（4-20mA序号开入量序号开入量1增磁令7主开关位置2减磁令895%转速令（水电）3建压令94逆变令105ECR运行（电流闭环）116PSS投退12励磁系统的外部接口开入量接口序号开入量序号开入量1增磁令7主开关位置2减磁令895%转速序号开出量序号开出量1调节器故障7欠励限制2调节器告警8强励限制3综合限制9V/F限制4PT断线10PSS已投入5功率柜故障11A/B电压/电流闭环运行6过励限制12起励失败最多有14路开出可以根据现场需要自定义励磁系统的外部接口开出量接口序号开出量序号开出量1调节器故障7欠励限制2调节器告警8强励序号开出量序号开出量13A套交流掉电16B套直流掉电14A套直流掉电17灭磁开关分闸15B套交流掉电18灭磁开关合闸此外,励磁系统还有与外部的CANBUS、485或232通讯接口，通讯协议MODIBUS。励磁系统的外部接口开出量接口序号开出量序号开出量13A套交流掉电16B套直流掉电14A套一、励磁系统的作用与原理三、励磁系统的接口二、励磁系统的设计四、新一代励磁调节器介绍一、励磁系统的作用与原理三、励磁系统的接口二、励磁系统硬件的可靠性得到进一步的提升,软件的功能及冗余容错能力进一步加强,装置整体功能更加丰富、性能更加优良。设计理念的转变。新一代励磁调节器的特点硬件的可靠性得到进一步的提升,软件的功能及冗余容错能力进一步可选PSS2B/PSS4B电力系统稳定器模型；完善的控制和限制、保护功能，带有定子电流限制器；反时限动作的限制器采用标准IEC反时限曲线，曲线类型及参数可灵活整定；带有备选定时限限制器；增加变位记录功能，可记录上万条故障、告警、限制、状态量、开入等变位信息，便于运行状态监视与追溯。。新一代励磁调节器的特点可选PSS2B/PSS4B电力系统稳定器模型；新一代励磁调节事件报告、开关量定义、界面菜单、显示语言等使用专用的配置文件，可方便修改；界面支持多语言切换；几乎所有控制程序都可以回读，并检查修改日期，方便版本管理。具有丰富的冗余容错功能，提高机组异常工况或设备部件异常状态下维持系统稳定运行的能力，实现励磁系统容错控制和防误操作。。新一代励磁调节器的特点事件报告、开关量定义、界面菜单、显示语言等使用专用的配置文件内置完善的录波功能，波形可保存为符合IEEE标准的COMTRADE格式；系统内置1Gb容量存储器，可无需工控机，独立存储大量事件报告及录波数据；在开机、停机、故障、限制、阶跃等工况下自动录波。除常规信息外，波形还含有各限制器、辅环的输出值、调节器当前运行状态、工作闭环、采样原始值等。目前共记录了48个模拟量与147个开关量。新一代励磁调节器的特点内置完善的录波功能，波形可保存为符合IEEE标准的COMTR支持NTP、秒脉冲（PPS）及IRIG-B码等多种对时方式采用先进的自动化监控平台，运行于专用Linux系统，安全可靠性高；监控平台具有完善的权限管理功能，可根据用户需求分类设置不同权限采用分布式多处理器并行计算的方式，系统管理、采样管理、控制运算等分别使用专用处理器，大大提高了整系统的性能和可靠性高性能浮点处理器，控制程序可以在200us内完成运算，满足先进控制算法要求；控制运算周期仅1.67ms，实现了励磁控制与限制保护模型的精确化新一代励磁调节器的特点支持NTP、秒脉冲（PPS）及IRIG-B码等多种对时方式新独立的32通道16位ADC，保证大机组对控制精度的要求，预留4路试验通道4路独立D/A通道，每个通道可通过软件设置为mA或V输出，满足现场特殊回路及试验的需求多种通信接口，满足控制器及各种现场要求；支持MODBUS、IEC60870-5-103及IEC61850等通讯协议，适应智能化电厂的需求带有预留槽位，方便扩展满足严酷等级（4级）的电磁兼容性设计励磁调节器控制模型遵循GP7409、DL650、IEEE421标准新一代励磁调节器的特点独立的32通道16位ADC，保证大机组对控制精度的要求，预留发电机励磁系统培训演讲完毕，谢谢观看！演讲完毕，谢谢观看！发电机励磁系统培训

国电南瑞科技股份有限公司许其品2012年9月发电机励磁系统培训

国电南瑞科技股份有限公司一、励磁系统的作用与原理三、励磁系统的接口二、励磁系统的设计四、新一代励磁调节器介绍一、励磁系统的作用与原理三、励磁系统的接口二、励磁系统1、励磁系统的主要作用2、励磁系统的控制原理

3、励磁系统的调节性能

4、励磁方式和发展1、励磁系统的主要作用1励磁系统的主要作用（1）维持发电机或其他控制点电压在给定水平

维持发电机机端电压保持一定精度的自动电压调节（能力）满足必要的快速电压调节性能（能力）参与全厂几电网的电压控制（性能）保证电力系统运行设备的安全。

保证发电机运行的经济性。提高电力系统稳定性。1励磁系统的主要作用（1）维持发电机或其他控制点电压1励磁系统的主要作用1、并列运行的必要条件并列母线电压相等并列机组的总无功等于各机组无功之和2、调差的定义D(%)=[(Ug0-Ug)/Ug]×100%

（2）保证并列运行机组的无功功率有序分配1励磁系统的主要作用1、并列运行的必要条件（2）保证1励磁系统的主要作用3、调差的作用图1：有差和无差并联图2：差小和差大的并联结论：不同容量机组并列调差相同(以机组额定容量为基准值时，不同容量机组的调差曲线应相同)。图3（2）保证并列运行机组的无功功率有序分配1励磁系统的主要作用3、调差的作用（2）保证并列运行（3）励磁控制系统对电网稳定性的影响

静态稳定性

暂态稳定性

动态稳定性

电压稳定1励磁系统的主要作用（3）励磁控制系统对电网稳定性的影响静态稳定性1励发电机输出电磁功率发电机功角向量图1励磁系统的主要作用单机双回无穷大系统励磁控制系统对电网稳定性的影响（3）励磁控制系统对电网稳定性的影响发电机输出电磁功率发电机功角向量图1励磁系统的主要作功角δ是表征电力系统稳定性重要的量，功角失稳指系统中各发电机之间的相对功角失去稳定性的现象。

系统扰动----〉发电机输出功率变化----〉转矩平衡被破坏-----〉发电机转子角摆动如果发电机转子角的摆动能够平息，则称它是功角稳定的，反之则是功角不稳定的。1励磁系统的主要作用（3）励磁控制系统对电网稳定性的影响功角δ是表征电力系统稳定性重要的量，功角失稳指系统中各发电机电力系统静态稳定性(SteadyStability)是指电力系统受到小干扰后，不发生非周期性的失步，自动恢复到起始运行状态的能力。静态稳定研究的是电力系统在某一运行方式下受到微小干扰时的稳定性问题。假设在电力系统中有一个瞬时性小干扰，如果在扰动消失后系统能够恢复到原始的运行状态，则系统在该运行方式下是静态稳定的，否则系统是静态不稳定的。（A）提高电力系统的稳定性-静态稳定性1励磁系统的主要作用（3）励磁控制系统对电网稳定性的影响电力系统静态稳定性(SteadyStability)是指电

如左图所示，采用了自动励磁调节的发电机静态稳定运行的最大电磁功率和最大功率角都有提高。1励磁系统的主要作用

电力系统静态稳定性的判据是发电机输出电磁功率对功角的微分dPe/dδ是否大于0

。（A）提高电力系统的稳定性-静态稳定性（3）励磁控制系统对电网稳定性的影响如左图所示，采用了自动励磁调节的发电机静态稳定运行的最大电（B）提高电力系统的稳定性-暂态稳定性1励磁系统的主要作用电力系统暂态稳定性(TransientStability)是指电力系统受到大干扰后，各同步发电机保持同步运行并过渡到新的或恢复到原来稳定方式的能力。通常指第一或第二振荡周期不失步。

如果电力系统在某一运行方式下受到某种形式的大扰动，经过一个机电暂态过程后能够恢复到原始的稳态运行方式或过渡到一个新的稳态运行方式，则认为系统在这种情况下是暂态稳定的。暂态稳定性不仅与系统在扰动前的运行方式有关，而且与扰动的类型、地点及持续时间有关。（3）励磁控制系统对电网稳定性的影响（B）提高电力系统的稳定性-暂态稳定性1励磁系统的主

电力系统暂态稳定性的判据是等面积定则。

左图的功率曲线中，当功角从δ1变化到δ2时，机械输入功率PT与电气输出功率P3之间的面积正比于转子动能的变化量。1励磁系统的主要作用（3）励磁控制系统对电网稳定性的影响电力系统暂态稳定性的判据是等面积定则。左图的功率曲线中，等面积定则：减速面积和加速面积如图所示。如图（a）减速面积＝加速面积，临界稳定；如图（b）减速面积>加速面积，稳定；如图（c）减速面积<加速面积，不稳定。1励磁系统的主要作用（3）励磁控制系统对电网稳定性的影响（B）提高电力系统的稳定性-暂态稳定性等面积定则：1励磁系统的主要作用（3）励磁控制系统对故障切除时间对暂态稳定的影响1励磁系统的主要作用（3）励磁控制系统对电网稳定性的影响（B）提高电力系统的稳定性-暂态稳定性故障切除时间对暂态稳定的影响1励磁系统的主要作用（3励磁电压响应速度对暂态稳定的影响1励磁系统的主要作用（3）励磁控制系统对电网稳定性的影响（B）提高电力系统的稳定性-暂态稳定性励磁电压响应速度对暂态稳定的影响1励磁系统的主要作用提高暂态稳定性的方法就要减小加速面积或增大减速面积。

结论有以下三种方法：

减小继电保护动作时间提高励磁控制系统励磁顶值电压倍数提高励磁系统电压响应时间1励磁系统的主要作用（3）励磁控制系统对电网稳定性的影响（B）提高电力系统的稳定性-暂态稳定性提高暂态稳定性的方法就要减小加速面积或增大减速面电力系统动态稳定性(DynamicStability)是指电力系统受到干扰后，不发生振幅不断增长的振荡或者滑行而失步的能力。扰动后系统在第一或第二振荡周期内不失步(即保持了暂态稳定性)，但可能由于自动调节装置的配置参数不合适或其他因素，后续的振荡周期幅值不断增大并造成失步。动态稳定问题实际上是指系统在受到小的或大的扰动后，在自动调节装置和自动控制装置的影响下，保持长过程运行稳定性的能力。1励磁系统的主要作用（3）励磁控制系统对电网稳定性的影响（C）提高电力系统的稳定性-动态稳定性电力系统动态稳定性(DynamicStability)是

电力系统动态稳定性目前的主要问题是对系统低频振荡的抑制。低频振荡是发生在弱联系的互联电网之间或发电机群与电网之间，或发电机群与发电机群之间的一种有功振荡，其振荡频率在0.1-2.5Hz之间。其主要表现形