自动装置课件

电力系统自动装置学习要求能按时上课、按时完成作业；每节课前会提问大家几个上节课的概念或者重点内容，计入平时成绩；对老师的教学和本门课的学习有什么意见或者是建议可以反馈给我。

办公楼401电自教研室

成绩评定：该门课程成绩按以下比例评定，考勤10%，实验15%，平时作业15%，期末考试60%。电力系统自动装置主要内容绪论同步发电机的自动并列装置同步发电机的自动调节励磁装置输电线路的自动重合闸备用电源和备用设备自动投入装置ATS按频率自动减负荷装置AFL第一章绪论电力系统向着高电压、大机组、现代化大电网发展，系统运行方式的变化越来越频繁问题就出现了：如何保证电力系统的安全稳定运行，保证提供不间断、高质量的电能呢？下面我们从电力系统及其运行特点出发，来看一下这门课程的主要内容。第一章绪论电力系统的运行特点：不能储藏，生产（发电）、输送、分配、使用是同时进行的。电力系统运行中发生的问题，如处理不及时或不正确，将影响电力系统正常运行，甚至造成大面积的停电，或对重要用户长时间中断供电。

从电源到负荷是一个紧密连接的且分布十分广泛的大系统。电力系统中的局部故障，如处理不当，会影响整个电力系统的安全运行。

第一章绪论显然，仅凭人工进行监控是无法满足电力系统运行要求的。为满足电力系统安全经济运行的要求，电力系统必须借助于自动装置来完成对电力系统及设备监视、控制、保护和信息传递。因此，自动化技术就成了必不可少的手段。

电力系统自动化的基本内容和作用

电力系统自动化的主要任务有:保证电能质量提高系统运行安全性提高事故处理能力提高系统运行经济性第一章绪论电力系统自动化技术的发展：我国电力系统自动化在50年代前几乎是空白50年代后，电力系统自动化技术得到了很快的发展通过计算机不但能够实现复杂的调节和控制，而且使大量运行数据和信息处理实现实时化近年由于控制理论、信息论等方面的成就，大规模、超大规模集成电子器件不断推出，各种自动装置正在实现微机化，电力系统的综合自动化水平在不断提高

第一章绪论本章要掌握的内容：

了解本门课要学习的主要内容分为哪几部分。

第一章绪论2.1概述2.2准同步2.3同步条件检查2.4数字式并列装置第二章同步发电机的自动并列装置学习目的：1、熟悉并掌握并列的一些基本概念；

2、掌握准同步并列的实际条件及分析；

3、理解微机型自动准同步装置的原理，掌握其使用方法。2.1概述基本概念及并列操作的作用：同步运行：并列运行的同步发电机，其转子以相同的电角速度旋转，每个发电机转子的相对电角速度都在允许的极限值以内，称之为同步运行。并列操作：把一台待投入系统的空载发电机经过必要的调节，在满足并列运行的条件下经开关操作与系统并列，这样的操作过程称为并列操作。

并列过程如操作不当或误操作，将产生极大的冲击电流，破坏发电机，引起系统电压波动，甚至导致系统振荡，破坏系统稳定运行。采用自动并列装置进行并列操作，不仅能减轻运行人员的劳动强度，也能提高系统运行的可靠性和稳定性。同步发电机的并列方法准同步并列操作（也称准同期并列操作）

自同步并列操作（也称自同期并列操作）

发电机在并列合闸前已加励磁，当发电机电压的幅值、频率、相位分别与并列点系统侧电压的幅值、频率、相位接近相等时，将发电机断路器合闸，完成并列操作。

将未加励磁、接近同步转速的发电机投入系统，随后给发电机加上励磁，在原动机转矩、同步力矩的作用下将发电机拉入同步，完成并列操作。

冲击电流小

并列时间较长且操作复杂冲击电流大并列时间较短且操作简单2.1概述按自动化程度不同，准同步并列分为手动准同步、半自动准同步和自动准同步，本章主要介绍自动准同步装置实现的自动准同步并列。2.1概述在发电厂内，可以进行并列操作的断路器称为同步点。每台发电机的断路器都是同步点，用以实现一台发电机的并列操作；母线联络断路器是同步点，作为同一母线上所有发电单元的后备同步点；三绕组变压器的三侧断路器都是同步点，在任一侧故障断开或检修后恢复时，可以减少并列过程中的倒闸操作，保证迅速可靠地恢复供电。母线分段断路器一般不作为同步点。2.1概述2.1概述本次课小结：

电力系统自动装置的主要内容同步发电机的并列方法：准同期，自同期。准同期：发电机在并列合闸前已加励磁，当发电机电压的幅值、频率、相位分别与并列点系统侧电压的幅值、频率、相位接近相等时，将发电机断路器合闸，完成并列操作。自同期：将未加励磁、接近同步转速的发电机投入系统，随后给发电机加上励磁，在原动机转矩、同步力矩的作用下将发电机拉入同步，完成并列操作。

滑差准同步条件分析合闸脉冲命令的发出自动准同步装置的组成2.2准同步主要内容：2.2准同步滑差

ωs=ωG―ωsys=2π（fG―fsys）=2πfs

fs=fG―fsys称为滑差频率；

ωs=ωG―ωsys称为滑差角频率，简称滑差。δ变化360°所用的时间称为滑差周期Ts，若滑差在一个周期内保持不变，则：图2-1准同步条件分析发电机并列操作应遵循的原则：并列瞬间，发电机的冲击电流应尽可能小，不应超过允许的值。并列后，发电机应能迅速进入同步运行，暂态过程要短。并列的理想条件：幅值相等频率相等相位相等2.2准同步下面讨论发电机并列时不满足理想准同步条件的情况。2.2准同步2.2准同步设发电机并列合闸瞬间

和之间的相位差为δ则有电压差

合闸瞬间产生的冲击电流式中为发电机次暂态电抗（设为隐极机）。2.2准同步（一）仅存在电压差在并列瞬间产生的冲击电流周期分量有效值为：（a）当

时，滞后90°对发电机起去磁作用。带无功负荷。（b）当时，超前90°对发电机起助磁作用。吸收无功功率。若ΔU很大，则Iim过大时，将会引起发电机定子绕组发热，或定子绕组端部在电动力的作用下受损。一般要求电压差不应超过额定电压的5%~10%。2.2准同步（二）仅存在相位差2.2准同步在并列瞬间产生的冲击电流周期分量有效值为：如果δ很大，冲击电流Iim就很大，其有功分量电流在发电机轴上产生冲击力矩，严重时损坏发电机。如果合闸瞬间存在不大的相位误差，合闸后有助与发电机电压拉到与系统电压同相位。通常准同步并列操作允许的合闸相位差不应超过去5°。

2.2准同步（三）存在频率差（电压幅值相等）因为频率不相等，在相量图上和之间有相对运动，如果频差较大，则并列合闸后的δ

在0°到360°之间周期性变化。2.2准同步图2-4频率不等时的相量图

如果发电机在频差较大的情况下并入系统，立即带上较多正的（或负的）有功功率，对转子产生制动（或加速）的力矩，使发电机产生振动，严重时导致发电机失步，造成并列不成功。一般准同步并列时的允许频率差范围为额定频率的0.2%~0.5%。对工频额定频率50Hz，允许频率差为0.1~0.25Hz。

2.2准同步综上所述，发电机准同步并列的实际条件是：待并发电机与系统电压幅值接近相等，电压差不应超过额定电压的5%~10%。在断路器合闸瞬间，待并发电机电压与系统电压的相位差应接近零，误差不应大于5°。待并发电机电压与系统电压的频率应接近相等，频率差不应超过额定频率的0.2%~0.5%。2.2准同步合闸脉冲命令的发出

为使断路器主触头闭合时δ=0°，可以由两种方式来实现：恒定导前时间式自动准同步并列装置恒定导前相角式自动准同步并列装置2.2准同步

2.2准同步自动准同步装置的组成自动准同期装置设置了三个控制单元频差控制单元电压差控制单元合闸信号控制单元2.2准同步小结：2.2准同步1、滑差的概念2、发电机并列的理想条件3、发电机并列的实际条件及分析（重点）4、自动准同期装置的组成主要内容（两次课来讲）：2.3同步条件检查1、整步电压2、导前时间脉冲产生3、频差大小检查4、频差方向检查5、压差鉴别2.3同步条件检查整步电压

包含同步条件信息量的电压称为整步电压。自动装置一般都用整步电压来检查准同步并列条件。整步电压分为正弦整步电压和线性整步电压。（一）正弦整步电压并列断路器两侧电压瞬时值之差称为滑差电压Us，即令发电机电压为：令系统电压为：当发电机电压和系统电压幅值相等都为Um时，有：2.3同步条件检查2.3同步条件检查当发电机电压和系统电压幅值不相等时，整步电压的波形如右图由图分析，正弦整步电压的特点：测量的最小值可以判断电压差是否满足条件；测量的频率或者是周期可以判断频率差是否满足条件；

δ=0°，整步电压出现最小值；δ

=180°，整步电压出现最大值，正弦整步电压反映相角差的大小。正弦整步电压的不足之处：2.3同步条件检查从波形来看，整步电压与t是非线性的关系，不仅与相角差有关，而且与电压差值有关，这样在检测并列条件的越前时间信号和频差检测信号时要引入受电压影响的因素，尤其是造成越前时间信号的时间误差，成为合闸误差的主要原因之一。目前实际使用的自动准同期装置多采用线性整步电压。（二）线性整步电压线性整步电压Uzb与时间t具有线性关系，自动准同步装置中采用的线性整步电压通常为三角形，如下图所示。2.3同步条件检查图2－6线性整步电压波形2.3同步条件检查线性整步电压按实现方式有一下两种：两者的表达式相同，只不过是相同条件下全波线性整步电压最大值是半波线性整步电压最大值的两倍。观察波形及表达式，线性整步电压具有以下特点：最大值A（E△）不随发电机电压和系统电压的大小及频率变化，是个恒定的常数；线性整步电压的波形与顶值电压与发电机和系统电压的幅值无关，不包含压差信息；整步电压的最大值对应于δ=0°或360°，最小值对应与δ=180°，包含了相角差信息；整步电压的周期即为滑差周期Ts；整步电压波形的斜率于频差成正比。2.3同步条件检查导前时间脉冲的产生2.3同步条件检查2.3同步条件检查小结：

整步电压的作用与特点2.3同步条件检查补充CPU板补充2.3同步条件检查本次课主要内容：频差大小检查频差方向鉴别压差大小检查压差方向鉴别频差大小的检查因为检查的是合闸前的频差，所以检查频差是在180°＜δ＜360°区间内进行（一）比较导前时间脉冲和导前相角脉冲出现的先后次序2.3同步条件检查导前相角脉冲的形成导前时间脉冲的形成2.3同步条件检查2.3同步条件检查频差大小的检查原理

设恒定导前时间所对应的相角为，恒定导前相角所对应的时间为，则在某一滑差下有2.3同步条件检查整定为对应准同步并列条件的整定滑差将（1）式代入整定的式子中，得出当，即比后出现时，有，频差不满足要求；当，即比先出现时，有，频差满足要求；当，即和同时出现时，有，频差刚好满足要求。2.3同步条件检查下图为上面三种情况下的波形图2.3同步条件检查

(二)检测线性整步电压斜率判别频差大小2.3同步条件检查

斜率与频率成正比，通过检查线性整步电压的斜率来检查频率差是不是满足要求。2.3同步条件检查2.3同步条件检查表示频差不满足条件；频差满足条件；表示频差等于整定频差由波形可见，在区间（整步电压下降周期）2.3同步条件检查整定频差计算为如果电路参数选择满足时，则2.3同步条件检查上式说明：可以调节调整，利用的正负实现频差检查2.3同步条件检查

(三)频差大小检查方法的比较第一种方法：合闸电路中只有在导前相角之后才能起作用，即在区间起作用。而在区间外，即使误发导前时间脉冲，也不会合闸。合闸是被闭锁的。

第二种方法：在进行正负的判断检查频差（指最大值对应δ=180°的线性整步电压），而在区间，不论频差是否满足要求，都为负，如果在区间误发合闸脉冲，将使断路器闭合，若在δ=180°附近，对发电机将造成严重危害。2.3同步条件检查频差方向鉴别(一)利用发电机和系统的方波电压来鉴别利用和后沿与和高低电位相对关系鉴别频差方向

2.3同步条件检查观察规律如下：结论：在不同的区间，通过一个电压方波的后沿位置落在另一个电压方波的高低电位区间的不同来判断频差的方向。2.3同步条件检查说明：高电位为逻辑“1”，低点位为逻辑“0”“与1”“与2”是高电位动作与门；“与3”“与4”是低电位动作与门；双稳态触发器为高电位触发，用于记录c、d状态。2.3同步条件检查利用和后沿对应关系鉴别频差方向2.3同步条件检查在一个滑差周期内：时，后沿先于后沿出现，设时间间隔为，则有即落后的角度在逐渐增大。时，后沿先于后沿出现，设时间间隔为，则有即超前的角度在逐渐增大。结论：利用两个方波电压的后沿对应关系，在一个滑差周期内，以系统侧电压为基准，检测逐渐增加的角度是发电机超前的关系还是滞后的关系来鉴别出频差方向。(二)直接比较和周期鉴别频差方向微机应用与发电机自动准同步并列，可以实现对和周期直接计数测量比较同时完成对频差大小和方向的鉴别。2.3同步条件检查结论：时，时，当与的差值超过一定值时，频差不满足条件2.3同步条件检查2.3同步条件检查压差大小检查直接比较发电机电压和系统侧电压的幅值来完成。图2-23压差检查电路框图压差方向鉴别一般采用直接比较法。2.3同步条件检查结论：时，有若设定满足电平检查1动作，2不动作，发降压命令；时，有若设定满足电平检测电路2动作，1不动作，发升压命令。2.3同步条件检查小结：频差大小检查；频差方向鉴别；

电压差大小检查；电压差方向鉴别。2.3同步条件检查2.4数字式并列装置主要内容：数字式并列装置概述数字式并列装置硬件电路数字式并列装置软件介绍数字式并列应用实例模拟式装置在使用中受到局限性大规模集成电路技术的发展2.4数字式并列装置微机自动准同期装置较之传统自动准同期装置在技术性能层面上而言是一个飞跃！

数字式（微机式）并列装置特点：2.4数字式并列装置硬件简单、编程方式灵活、运行可靠；具有高速的运算和逻辑判断能力；合闸前能根据相角差的变化规律，选择最佳的导前时间发出合闸脉冲。(从根本上解决了传统的自动准同期装置和手动准同期装置无法解决的相角差加速运动等问题)硬件电路

按照计算机控制系统构成原则，硬件的基本配置由主机、输入、输出接口和输入、输出过程通道等部件组件。2.4数字式并列装置2.4数字式并列装置（一）主机中央处理器（CentralProcessingUnit，简写为CPU）

和存储器（RAM、ROM）一起被称为主机。RAM(RandomAccessMemory

)：存储控制对象运行变量的采样输入。ROM(ReadOnlyMemory)

：存放固定的参数和设定值以及编制的程序。EPROM(ErasableProgrammableROM)

：存储断路器合闸时间、频率差和电压差允许并列的阀值、转差角加速度计算系数、频率和电压控制调节的脉冲宽度等。2.4数字式并列装置（二）输入、输出接口电路在计算机控制系统中，输入、输出过程通道的信息不能直接与主机的总线相接，它必须由接口电路来完成信息传递任务。现在各种型号的CPU芯片都有相应的通用接口芯片供选用。它们有串行接口、并行接口、管理接口（计数/定时、中断管理等）、模拟量数字量间转换（A/D、D/A）等电路。2.4数字式并列装置（三）输入、输出过程通道系统侧和发电机的电压、频率等状态量要按要求送到接口电路和主机微机要输出调节量、合闸信号来控制待并机组

并列操作控制对象计算机接口电路信息的传递和交换设备即输入、输出过程通道输入通道：

分别从发电机和母线电压互感器二次侧交流电压信号中提取电压幅值、频率和相角差三种信息。输出通道：2.4数字式并列装置发电机转速调节的增速、减速信号调节发电机的升压、降压信号并列断路器的合闸脉冲控制信号2.4数字式并列装置（四）人－机联系计算机控制系统必备的设施，属于常规外部设备。常用的设备有：键盘－－用于输入程序和数据按钮－－供运行人员操作

CRT、LCD显示器－－生产厂家及现场应用人员调试程序或定值输入及相关操作的显示数码和发光二极管显示指示－－为操作人员提供直观的显示方式，以利于对并列过程的控制2.4数字式并列装置2.4数字式并列装置2.4数字式并列装置数字式并列装置的软件（一）电压检测2.4数字式并列装置

CPU从A/D转换接口读取的电压量为、表示发电机电压和系统侧电压的有效值，允许偏差设定为，对应装置内整定为

时，不允许合闸信号发出；时，允许合闸信号发出；若时，并行口输出降压信号，反之，发升压信号。（二）频率检测2.4数字式并列装置运用的是直接比较发电机电压和系统侧电压的周期的方法完成频差大小检查和频差方向鉴别的。（三）导前时间检测2.4数字式并列装置2.4数字式并列装置

可计算为：2.4数字式并列装置数字式准同步装置可以计算理想的导前合闸相角2.4数字式并列装置数字式并列应用实例2.4数字式并列装置南瑞SJ-12C双微机自动准同期装置南瑞MAS-3型同期装置使用技术说明书长沙市远华科技发展有限公司的XMD-500自动准同期装置说明书小结：2.4数字式并列装置同步发电机并列的两种方式，各是如何实现的，有什么优缺点。发电机同步并列的实际条件及分析。频差大小及方向检查的原理。压差大小及方向检查的原理。数字式并列装置。3.1同步发电机的励磁系统第三章同步发电机的自动调节励磁装置概述对励磁系统的基本要求同步发电机励磁自动调节同步发电机励磁自动调节的基本框图励磁自动调节器的作用对励磁自动调节器的基本要求电力系统稳定器PSS与同步发电机励磁回路电压建立、调节及必要时使其电压消失的有关设备和电路的总称为励磁系统。一般有两部分组成：第三章同步发电机的自动调节励磁装置励磁功率单元励磁调节器第三章同步发电机的自动调节励磁装置图3-1励磁自动控制系统构成框图3.1.1对励磁系统的基本要求第三章同步发电机的自动调节励磁装置可靠性高保证发电机具有足够的励磁容量具有足够的强励能力保证发电机电压调差率有足够的整定范围保证发电机有足够的调节范围保证发电机励磁自动控制系统具有良好的调节特性3.1.2同步发电机励磁自动调节

励磁调节对单机运行和与系统并联运行两种运行方式的影响：第三章同步发电机的自动调节励磁装置对单机运行的同步发电机来说，随无功负荷电流的变化而不断调整励磁电流。可以保证机端电压不变。与系统并联运行的机组，调节它的励磁电流可以改变发电机发出的无功功率。第三章同步发电机的自动调节励磁装置单机无穷大系统中增加励磁电流对发电机运行的影响

调节发电机励磁绕组两端的励磁电压来改变发电机内电势的数值，从而达到调节系统电压水平和无功分布的目的。励磁调节器的作用第三章同步发电机的自动调节励磁装置电力系统正常运行时，维持发电机和系统某点电压水平在并列运行发电机之间，合理分配机组间的无功功率提高发电机的静态稳定极限提高系统的动态稳定，加快系统电压的恢复，改善电动机的自启动条件限制发电机突然卸载时电压上升。发电机故障或发电机-变压器组单元接线的变压器故障时，对发电机实行快速灭磁，以降低故障的损坏程度。对励磁调节器的基本要求第三章同步发电机的自动调节励磁装置正常运行时，能按机端电压变化自动调节励磁电流，维持电压值在给定水平。能合理分配机组的无功功率。有很快的响应速度和足够大的强励顶值电压。有很高的运行可靠性。当发电机与无穷大系统之间Δδ和Δω发生振荡（既转子转速时快时慢）时，在发电机的转子回路中，特别是在阻尼绕组中将有感应电流，此电流在定子绕组中形成阻尼PT

第三章同步发电机的自动调节励磁装置功率阻尼系数电力系统稳定器PSS第三章同步发电机的自动调节励磁装置D=0时等幅震荡第三章同步发电机的自动调节励磁装置D>0时减幅震荡第三章同步发电机的自动调节励磁装置D<0时增幅震荡D>0情况下，发电机组有平息震荡的能力。阻尼系数D为什么会出现负值（D<0）呢？第三章同步发电机的自动调节励磁装置按电压负反馈原理构成的励磁调节器，从本质上削弱了机组平息震荡的能力，它具有降低功率阻尼系数D的弱点。当励磁控制系统的开环放大倍数K∑高达一定值后，功率阻尼系数D变为负值，此时发电机受到微小扰动，就可能激发低频震荡，这种现象不论对哪种励磁控制系统，都是存在的。电力系统出现低频振荡时，采用减少输送容量或降低励磁放大倍数都是不合适的。因为前者不经济，后者将降低系统的暂态稳定极限。电力系统稳定器（PowerSystemStabilizer简称PSS

）是一种有效的补偿措施。第三章同步发电机的自动调节励磁装置电力系统稳定器是励磁系统的一个附加功能,用于提高电力系统阻尼,解决低频振荡问题,是提高电力系统动态稳定性的重要措施之一。它抽取与此振荡有关的信号,如发电机有功功率、转速或频率,加以处理,产生的附加信号加到励磁调节器中,使发电机产生阻尼低频振荡的附加力矩。第三章同步发电机的自动调节励磁装置PSS能提供一个附加阻尼，相当于提高功率阻尼系数D，使转子振荡的阻尼比达到一个理想的数值，响应特性就能较快达到稳态值，提高了电力系统（或发电机）的静态稳定。

PSS的应用是改善电力系统稳定性的一项重大突破。第三章同步发电机的自动调节励磁装置第三章同步发电机的自动调节励磁装置同步发电机励磁自动调节的基本框图第三章同步发电机的自动调节励磁装置小结：第三章同步发电机的自动调节励磁装置对励磁系统的基本要求励磁调节器的作用（掌握）励磁自动调节器的基本要求电力系统稳定器PSS同步发电机励磁自动调节的基本框图3.2同步发电机励磁方式和励磁调节方式3.2.1同步发电机的励磁方式

供给同步发电机转子直流励磁电源的方式称为同步发电机的励磁方式。发电机励磁系统一般有两部分组成，在励磁系统中功率单元往往起主导作用，在分析下面的几种励磁方式时，着重分析励磁功率单元。第三章同步发电机的自动调节励磁装置一般可以按照励磁功率单元将励磁系统分为直流电源励磁和交流电源励磁两大类。直流电源励磁的电源为直流发电机，称为直流励磁机。交流电源励磁的电源可以是交流发电机（交流励磁机）、串联变压器、并联变压器。交流电源励磁需要将交流量转换为直流量。整流器分为可控整流与不可控整流。整流电路又可以分成旋转整流电路和静止整流电路。

第三章同步发电机的自动调节励磁装置一、直流励磁机供电的励磁方式第三章同步发电机的自动调节励磁装置按其励磁绕组供电的方式不同，可以将直流励磁机系统分为他励和自励两种（一）自励直流励磁机励磁系统第三章同步发电机的自动调节励磁装置（二）他励直流励磁机励磁系统直流励磁机存在的问题直流励磁机靠机械整流子换向，有炭刷和整流子等转动接触部件，维护量大，对大容量的发电机维护难度更大。机组容量越大，励磁电流也越大，当发电机容量大于100MW时，用直流励磁机供给发电机励磁电流，换向问题难以解决。直流励磁机与同容量的交流励磁机或变压器相比，体积大，造价高。第三章同步发电机的自动调节励磁装置二、交流励磁机励磁系统第三章同步发电机的自动调节励磁装置随着整流技术的发展以及大规模硅整流元件的出现产生了交流电源励磁系统。交流电源励磁系统的励磁功率单元由与发电机同轴的交流励磁机或是联于发电机机端的变压器和硅整流器组成。交流励磁机可以分为自励与他励两种方式。硅整流器可以分成为可控硅与不可控硅两种，每一种又有静止与旋转两种形式。（一）他励交流励磁机静止整流励磁系统第三章同步发电机的自动调节励磁装置评价：不存在换向的问题，容量可以做大；交流励磁机和副励磁机与发电机同轴，且自成体系，不受电网干扰，可靠性高；发电机励磁电流变化很快（与直流励磁机相比）；时间常数较大，为了减少系统的时间常数，励磁机转子采用叠片式结构，并提高交流励磁机的频率；有转子滑环和炭刷；加长了机组主轴长度。第三章同步发电机的自动调节励磁装置（二）自励交流励磁机静止整流励磁系统第三章同步发电机的自动调节励磁装置取消了副励磁机，由可控硅整流器直接控制发电机励磁电流，时间常数小，快速性好；缩短了机组主轴长度，减少电厂的土建投资

；可控硅整流器控制的电流大，需要的可控整流设备容量大。（三）交流励磁机旋转整流励磁系统（无刷励磁）第三章同步发电机的自动调节励磁装置实际上它是属于他励交流励磁机励磁系统。无刷励磁系统的交流副励磁机为永磁发电机；无刷励磁没有炭刷。第三章同步发电机的自动调节励磁装置无刷励磁的评价：解决了巨型机组励磁电流引入转子绕组的技术困难，为制造巨型机组提供了技术保证；取消了滑环和炭刷，维护量小；没有炭粉和铜末引起电机线圈污染，绝缘的寿命较长；不能采用传统的灭磁装置对转子回路直接灭磁；无法对励磁回路进行直接测量；无法对整流元件等的工作情况进行直接监测；对整流元件等的可靠性要求高，要求整流器和快熔等具有良好的力学性能，能适应高速旋转的离心力；三、静止励磁系统（一）自并励静止励磁系统第三章同步发电机的自动调节励磁装置优点：结构简单、可靠性高、造价低、维护量小；没有励磁机，缩短了机组长度，可减少电厂土建造价；直接用可控硅控制转子电压，有很快的励磁电压响应速度。对采用这种励磁方式，人们曾有两点顾虑：

（1）在发电机近端三相短路而切除时间又较长的情况下，由于励磁变压器原边的电压为零，励磁系统能否及时提供足够的强励电压。

（2）由于短路电流的迅速衰减，带时限的继电保护能否正确动作。第三章同步发电机的自动调节励磁装置国内外的分析研究和试验表明，静止励磁系统的缺点没有想象中的那么严重。自并励方式越来越普遍地得到采用，国外某些公司甚至把这种方式列为大型机组的定型励磁方式。我国近年来已在一些机组上以及引进的一些大型机组上采用自并励方式。第三章同步发电机的自动调节励磁装置（二）自复励静止励磁系统第三章同步发电机的自动调节励磁装置

自复励励磁方式出现在自并励方式之前。随着自并励方式在实际生产中成功的应用，自复励方式目前已经较少采用了。3.2.2同步发电机的励磁调节方式一、手动励磁调节第三章同步发电机的自动调节励磁装置在没有自动励磁调节器之前，发电机依靠人工不断调整Rm的大小，来维持机端电压。二、励磁调节器的发展早期的调节器为振动型和变阻器型，都具有机械部件，称为机电型调节器。50年代以来，磁放大器出现后，电力系统广泛采用磁放大器和电磁元件组成的电磁型调节器。60年代到70年代时期，随着半导体技术的发展，电力系统采用由半导体元件组成的半导体励磁调节器。目前，随着计算机技术和大规模集成电路在电力工业中的应用，出现了微机式励磁调节器。第三章同步发电机的自动调节励磁装置三、同步发电机的励磁调节方式第三章同步发电机的自动调节励磁装置按调节原理来分，可分为：按电压偏差的比例调节（比例型）按定子电流、功率因数的补偿调节（补偿型）按其构成分为机电型、电磁型、半导体型和微机型调节型器按其控制量分为模拟式、数字式调节器1、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节的负反馈调节。第三章同步发电机的自动调节励磁装置ΔUG=Uset－KUG

ΔUG<0时，端电压高，减小励磁电流；ΔUG>0时，端电压低，增加励磁电流。2、按定子电流、功率因数的补偿调节

第三章同步发电机的自动调节励磁装置当励磁电流保持不变时，造成端电压下降的主要原因是无功电流的增大。UG≈Eq-IQXd因此，同步发电机的端电压主要受定子电流和功率因数两方面变化的影响。第三章同步发电机的自动调节励磁装置若将发电机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，这种调节器称为复式励磁调节器；若将发电机端电压和定子电流的相量和整流后供给发电机励磁，则可以补偿定子电流和功率因数（无功电流）对端电压的影响，这种调节器称为相位复式励磁调节器。（1）复式励磁调节器第三章同步发电机的自动调节励磁装置UE：复励变流器U：整流桥

当功率因数一定，定子电流增加时，端电压下降。对复式励磁来说，当定子电流增大时，提供的复励电流也增大，从而补偿了机端电压的下降。当发电机定子电流减小时，复励同样具有补偿机端电压升高的作用。（2）相位复式励磁调节器第三章同步发电机的自动调节励磁装置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这种补偿调节对机端电压来说也带有盲目性，但毕竟补偿了影响发电机电压变化的两个主要因素，所以，补偿的效果要好于复式励磁。第三章同步发电机的自动调节励磁装置补偿型调节与按电压偏差的比例型调节有着本质上的区别。按电压偏差的比例调节是一种“无差”调节方式

补偿型励磁调节输入量并非是被调量，它只补偿定子电流和功率因数引起端电压的变化，仅起到补偿作用，是一种“有差”调节方式补偿型励磁调节在运行中还必须采用电压校正器，才能满足要求。

第三章同步发电机的自动调节励磁装置小结：

1、同步发电机的励磁方式

2、同步发电机的励磁调节方式第三章同步发电机的自动调节励磁装置3.3同步发电机励磁系统中的可控整流电路第三章同步发电机的自动调节励磁装置三相桥式全控整流电路介绍整流工作状态逆变工作状态逆变失败与控制角的限制三相全控桥实现逆变的条件输出电压平均值与控制角的关系主要内容：一、三相桥式全控整流电路第三章同步发电机的自动调节励磁装置三相桥式全控整流电路的六只整流元件全部采用可控硅。可控硅的导通条件：第三章同步发电机的自动调节励磁装置1、阳极承受正向电压，门极加正向电流（脉冲电压）2、可控硅一旦导通，门极就失去控制3、可控硅一旦导通，内阻很小，管压降也很小4、要使可控硅关断，阳极必须承受反向电压脉冲触发有两种方式：第三章同步发电机的自动调节励磁装置双脉冲：触发脉冲信号源同时发出两个脉冲，如果一个触发脉冲加至共阴极组的本元件，则另一个触发脉冲加至共阳极组中的前一个元件，反之亦然。实现比较容易。因而用的比较多。宽脉冲：即触发脉冲的宽度均大于60°，但应小于120°，一般在80°～100°之间。门级发热比较严重。三相桥式全控电路的工作可分为整流工作状态和逆变工作状态。各个晶闸管的脉冲相位关系：第三章同步发电机的自动调节励磁装置要使1、3、5元件依次导通，他们的触发脉冲间依次有120°的相位差要使2、4、6元件依次导通，他们的触发脉冲间依次有120°的相位差接在同一相上的两只元件触发脉冲应相差180°相邻的两个触发脉冲相位差为60°二、整流工作状态（1）=0的情况在ωt0

时刻，双脉冲分别加在1和6元件上，形成通路：

元件的导通顺序：第三章同步发电机的自动调节励磁装置第三章同步发电机的自动调节励磁装置（2）=30°的情况可控硅元件不在自然换流点换流，而是后移一个角。分析方式和上面相似。元件的导通顺序：（3）

=60°第三章同步发电机的自动调节励磁装置（4）60°<≤90°时，输出的电压Ud的瞬时值将出现负值。这是因为作为整流桥负载的转子绕组将产生感应电动势以维持电流id连续流通的缘故。第三章同步发电机的自动调节励磁装置第三章同步发电机的自动调节励磁装置三、逆变工作状态将三相桥式全控整流电路的控制角限制在90°～180°内，而输出平均电压为负值。此时，电路是将直流电能变换为交流电能，并反馈回到交流电网中去。在同步发电机的可控硅励磁系统中，利用逆变原理可将贮存在发电机转子绕组中的磁场能量变换为交流电能并馈回到交流电源，以迅速降低发电机的定子电势，实现快速灭磁，从而减轻事故情况下发电机的损坏程度。第三章同步发电机的自动调节励磁装置（1）时第三章同步发电机的自动调节励磁装置（2）和时第三章同步发电机的自动调节励磁装置四、逆变失败与控制角的限制三相全控桥运行在逆变工作状态时，该关断的前一只元件不能关断而继续导通，该导通的后一只元件不能开通而继续截止。结果使同步发电机转子绕组中的自感电势通过导通的桥臂元件形成短路，或者使整流桥的输出平均电压与自感电势形成顺向串联，造成更大的短路电流。这种现象即称为逆变失败，或称为逆变颠复。第三章同步发电机的自动调节励磁装置逆变失败的原因：第三章同步发电机的自动调节励磁装置触发电路工作不正常。可控硅元件损坏。交流电源发生异常现象。逆变角过小。

五、三相全控桥实现逆变的条件第三章同步发电机的自动调节励磁装置负载必须是电感性负载，且原来储存能量

控制角α应大于90°小于180°

逆变时，交流侧电源不能消失六、输出电压平均值和控制角的关系三相全控桥式在电感性负载时，输出电压的波形在一个周期中为均称的六段，所以，计算输出直流平均电压值时，可只计算任一l／6周期内波形的平均值。第三章同步发电机的自动调节励磁装置小结：第三章同步发电机的自动调节励磁装置整流桥的两种工作状态：整流状态和逆变状态（重点）逆变的条件和逆变失败的原因输出电压平均值和控制角的关系3.4半导体励磁调节器的构成

主要内容：第三章同步发电机的自动调节励磁装置半导体励磁励磁调节器的构成各环节的工作原理励磁调节器的静态工作特性3.4.1半导体励磁调节器的构成第三章同步发电机的自动调节励磁装置3.4.2各环节的工作原理一、测量比较单元

作用：测量发电机电压并变换为直流电压，再与给定的基准电压相比较，得出发电机电压差信号。第三章同步发电机的自动调节励磁装置第三章同步发电机的自动调节励磁装置对测量比较单元的基本要求：测量电路要有足够的灵敏度时间常数小，响应速度快直流测量电压平稳，纹波系数小直流基准电压稳定输入电压与输出电压之间存在线性关系及受系统频率变化的影响小第三章同步发电机的自动调节励磁装置测量比较单元的构成正序电压滤过器作用：发生不对称性短路时，可将负序和零序分量阻断，只输出对称的、数值略为降低的正序电压。第三章同步发电机的自动调节励磁装置测量整流电路：由测量变压器和整流桥组成。为了将发电机电压成比例的变换为平稳直流电压，通常采用多相整流电路及相应的滤波电路。目前普遍采用三相或六相桥式整流电路。第三章同步发电机的自动调节励磁装置滤波电路：由于测量整流电路输出的直流电压中含有谐波分量，即除直流分量外，还有高次谐波分量。为了得到平稳的直流电压，必须进行滤波，以保证调节器平稳地工作。第三章同步发电机的自动调节励磁装置电压比较及整定电路：电压比较是将滤波环节输出的与机端电压成正比的直流电压KUG（其中0＜K＜1)，与比较电路中的基准电压进行比较，得出一个电压偏差信号，输出到综合放大单元。电压整定是对发电机电压给定值进行整定，使发电机电压或无功功率能满足运行工况的要求。测量比较单元的工作特性第三章同步发电机的自动调节励磁装置二、综合放大单元第三章同步发电机的自动调节励磁装置综合放大单元的作用是：将电压偏差信号ΔUG和其他辅助信号（励磁系统稳定器）及提高电力系统稳定的稳定信号（电力系统稳定器）等进行综合放大，提高调节装置的灵敏度，以满足励磁调节的需求。对综合放大单元的基本要求是：具有线性地综合和放大多个输入控制信号的能力，时间常数小，运算精度高且工作稳定等。第三章同步发电机的自动调节励磁装置第三章同步发电机的自动调节励磁装置综合放大单元的工作特性第三章同步发电机的自动调节励磁装置三、移相触发单元第三章同步发电机的自动调节励磁装置移相触发单元的作用是：将控制信号UC（即综合放大单元的输出电压）按照励磁调节的要求转换成移相触发脉冲，使控制角α随UC的大小而变，并触发晶闸管元件，从而达到调节励磁电流的目的。移相触发单元的构成三相全控桥触发脉冲与主电源电路之间的相位配合关系称为同步触发电路原理：常用的是余弦波移相电路脉冲形成和放大环节：触发脉冲的产生、最小α角限制、最大α角限制、逆变灭磁第三章同步发电机的自动调节励磁装置第三章同步发电机的自动调节励磁装置3.4.3励磁调节器的静态工作特性励磁调节器的工作特性是指发电机的端电压UG与可控整流桥输出的电流IAER的关系曲线。将测量比较单元、综合放大单元、移相触发单元、可控整流部分的工作特性合成，即可得到励磁调节器的工作特性。第三章同步发电机的自动调节励磁装置测量比较单元和综合放大单元的合成第三章同步发电机的自动调节励磁装置励磁调节器静态工作特性的合成第三章同步发电机的自动调节励磁装置自动励磁调节器静态工作特性在工作区内的陡度，是调节器性能的重要指标之一第三章同步发电机的自动调节励磁装置第三章同步发电机的自动调节励磁装置小结：第三章同步发电机的自动调节励磁装置半导体励磁调节器的构成（框图）各个环节的作用（重点）励磁调节器的静态工作特性（理解）主要内容：第三章同步发电机的自动调节励磁装置励磁调节器的静特性调整并联运行发电机间无功功率的分配3.5.1励磁调节器静特性的调整目的：第三章同步发电机的自动调节励磁装置保证发电机在投入和退出运行时能平稳的改变无功负荷，不致发生无功功率的冲击。保证并联运行的发电机组间无功功率的合理分配。

一、具有自动励磁调节器的发电机外特性及其影响因素发电机的外特性：发电机的无功电流与端电压的关系曲线。不仅与励磁调节器的静态工作特性有关，而且与发电机的调整特性有关。发电机的调整特性：发电机的在不同电压值时其励磁电流与无功负荷的关系曲线。第三章同步发电机的自动调节励磁装置发电机装设自动励调节器后，其正常运行时的端电压总在额定值附近变化，仅取UG＝UG•N时发电机的调整特性。第三章同步发电机的自动调节励磁装置改变RP值，可上下平移发电机的外特性。而在某一RP值下，外特性随IG•Q的增加而稍有下倾，下倾的程度可用调差系数Kadj来表示第三章同步发电机的自动调节励磁装置调差系数Kadj表示无功负荷电流从零变至额定值时，发电机电压的相对变化。调差系数表示了励磁系统维持发电机电压的能力。由图分析取标幺值所以第三章同步发电机的自动调节励磁装置当母线电压波动时，发电机无功的增量与电压偏差成正比，与调差系数成反比，式中的负号表明无功增大时机端电压下降；要调整具有自动励磁调节器的发电机外特性，实际上需要调整的是励磁调节器的静特性；励磁调节器中需设置调差单元以进行发电机外特性的调差系数调整；设置测量比较单元基准电压值(Uset)的大小以平移发电机的外特性；即励磁调节器静特性调整包括调差系数的调整和外特性的平移。第三章同步发电机的自动调节励磁装置二、调差系数的调整要求调差单元对无功电流的变化能灵敏地反应，对有功电流反应不灵敏；按接线极性可分为正调差接线和负调差接线；

1、调差单元的工作原理第三章同步发电机的自动调节励磁装置第三章同步发电机的自动调节励磁装置正调差：负调差：第三章同步发电机的自动调节励磁装置输入电压与输出电压的关系

2、接入调差单元后发电机的外特性第三章同步发电机的自动调节励磁装置直线1为调差单元退出工作时的调差系数，称为自然调差系数，是不可调的固定值；直线2为正调差接线对发电机外特性的影响，也称为电流稳定环节；直线3的调差系数为零，发电机机端电压恒定；直线4为负调差接线对发电机外特性的影响，也称为电流补偿环节。第三章同步发电机的自动调节励磁装置三、发电机外特性的平移第三章同步发电机的自动调节励磁装置平移发电机的外特性是通过改变自动励磁调节器的基准值（Uset）来实现的。增大整定的基准电压（Uset）时，调节器的测量比较单元的特性将右移，所对应的调节器工作特性也将右移，发电机外特性平行上移；基准值减小，发电机外特性平行下移。现场运行人员只要调节机组的自动励磁调节器中的整定电位器就可控制发电机外特性的上下移动，实现了无功负荷的转移。第三章同步发电机的自动调节励磁装置3.5.2并联运行发电机间无功功率的分配

同一母线上并联运行的几台发电机，如果改变其中一台发电机的励磁电流，不仅影响该机组无功电流的变化，而且还影响并联机组间的无功电流的分配，还会引起母线电压的改变。一、机端直接并联的发电机1、两台正调差特性发电机的并联运行I1G.Q、I2G.Q↑→调节器感受电压U'G↑（正调差）→调节器的输出↓I1G.Q、I2G.Q↓──────────────────发电机励磁↓无功电流减少时也有类似的过程。 第三章同步发电机的自动调节励磁装置第三章同步发电机的自动调节励磁装置调差系数小的承担的无功电流增量大；

要求机组承担无功电流的增量对各自额定无功电流的比值应相等。所以，机端直接并联的发电机具有相同的调差系数，且各机组的发电机外特性应重合。2、一台无差特性发电机和一台有差特性发电机并联运行第三章同步发电机的自动调节励磁装置1、无差调节特性2、正调差特性3、负调差特性正调差：无差调节的机组要承担全部的无功负荷变动。（分配不合理）负调差：这种方式运行不稳定。两台无差特性的发电机也不能在同一母线上运行3、一台负调差特性发电机和一台正调差特性发电机并联运行第三章同步发电机的自动调节励磁装置I1G.Q↑→调节器感受电压U'1G↓（负调差）→调节器的输出↑I1G.Q↑↑───────────────发电机励磁↑由2和3得出结论：负调差机组不能参与机端直接并联运行。4、发电机并列运行时无功负荷分配的计算例3-1

某电厂有两台发电机在公共母线上并联运行，一号机的额定功率为25MW，二号机的额定功率为50MW。两台机组的额定功率因数都是0.85，调差系数为0.05。如果系统无功负荷使电厂无功功率的增量为它们总无功容量的20%，问各机组阳春承担的无功负荷增量是多少？母线上的电压波动是多少？例3-2

在例3-1中，若一号机的调差系数为0.04，二号机调差系数仍为0.05。当系统无功负荷波动时仍使电厂总无功增加20%，问各机组的无功负荷增量是多少？母线上的电压波动是多少？第三章同步发电机的自动调节励磁装置二、经升压变压器后发电机组的并联运行第三章同步发电机的自动调节励磁装置Usys=U1G

－I1G.QXT1Usys=U2G

－I2G.QXT2第三章同步发电机的自动调节励磁装置负调差特性发电机的经变压器后，能够补偿变压器阻抗上的压降，在并联点仍具有正调差特性，能够稳定运行，提高并联点的电压水平。结论：第三章同步发电机的自动调节励磁装置1、机端直接并联的发电机组：无差特性的发电机不得多于一台；负调差特性的发电机不能参与并联运行；为使无功负荷按机组的容量比例分配，各机组的发电机外特性应重合，并具有正调差系数。2、经升压变压器后并联的发电机组：对机端电压来说，可以是负调差特性，但对并联运行点来说，应是正调差特性，此时仍能稳定无功负荷的分配。本次课小结第三章同步发电机的自动调节励磁装置励磁调节器的静特性调整（理解其目的）并列运行发电机间无功功率的分配（掌握负荷分配的计算）第三章同步发电机的自动调节励磁装置主要内容：同步发电机的继电强行励磁同步发电机的灭磁3.6同步发电机继电强行励磁电力系统短路故障母线电压降低时，为提高电力系统的稳定性，应迅速将发电机励磁增加到最大值，称为强行励磁，简称强励。强励有以下作用：有利于电力系统的稳定运行；有助于继电保护的正确动作；有助于用户电动机的自起动过程；缩短电力系统短路故障切除后母线电压的恢复时间。

第三章同步发电机的自动调节励磁装置一、继电强行励磁的接线及工作原理第三章同步发电机的自动调节励磁装置低电压继电器中间继电器信号继电器强励接触器QF的辅助触点灭磁开关ROV是强励装置动作后必须在励磁回路保留的电阻，用以防止励磁机的过电压，其阻值由制造厂规定；采用两个低电压继电器，用两个中间继电器的触点相串联起动强励接触器KM，这是为防止电压互感器的熔断时造成的误强励；串入发电机主开关的辅助触点和自动灭磁开关的辅助触点，用以保证发电机在起动时或事故掉闸后和发电机在灭磁过程中，强励装置不发生误动；为使强励装置动作后有关励磁设备不致过热，一般考虑强励时间为20s左右。第三章同步发电机的自动调节励磁装置二、继电强行励磁参数整定低压启动继电器返回电压Ur应满足

Ur<UN或Ur=UN/KrelUr=KrUactUact=UN/KrelKr

Uact=（80%~85%）UN

第三章同步发电机的自动调节励磁装置

这样整定后，对于机端故障的三相短路，继电强励装置能可靠动作，具有一定的灵敏度。但对发电机机端的两相短路，则灵敏度不够。

第三章同步发电机的自动调节励磁装置三、继电强行励磁接线原则第三章同步发电机的自动调节励磁装置并列运行各机组的继电强行励磁装置，应分别接入不同名的相间电压上，以保证发生任何类型的相间故障时，均有一定数量的机组能进行强行励磁。在某些类型的相间短路情况下，若自动调节励磁装置不能保证强行励磁，则继电强行励磁装置所接相别，应优先选择这些失灵的故障形式，以便有自动调节励磁装置不能反映时，继电强行励磁装置能够动作。

可采用正序电压或复合电压起动的继电强行励磁装置。电压互感器一次或二次侧发生断线故障时，继电强行励磁装置不应误动作。当备用励磁机代替工作励磁机时，继电强行励磁装置应切换到备用励磁机上。

四、强励指标第三章同步发电机的自动调节励磁装置强行励磁要求：强励顶值电压高、励磁响应速度快。

强励倍数和励磁电压响应比是衡量发电机强励能力的两项重要技术指标。（一）强励倍数KHSE=UEmax/UE.N

KHSE值愈大，强励效果愈好，但其值的大小，涉及制造和成本等因素，一般取1.6~2第三章同步发电机的自动调节励磁装置（二）励磁电压响应比通常将励磁电压在最初0.5s内上升的平均速率定义为励磁电压响应比。励磁电压响应比=

（电压标幺值/s）

第三章同步发电机的自动调节励磁装置3.7同步发电机的灭磁运行中的同步发电机或发电机—变压器组中的变压器绕组内部故障时，继电保护装置应快速动作，将发电机立即退出工作，在继电保护动作将发电机断路器跳开的同时，还应迅速灭磁。灭磁就是使发电机励磁组的磁场尽快的消失。

第一是灭磁时间要短；第二是灭磁过程中励磁电压不应超过允许值。常见的几种灭磁方法第三章同步发电机的自动调节励磁装置励磁绕组对常数电阻放电的灭磁

励磁绕组对非线性电阻放电的灭磁

全控整流桥的逆变灭磁

一、励磁绕组对常数电阻放电的灭磁方法

第三章同步发电机的自动调节励磁装置RL串联回路中的电流第三章同步发电机的自动调节励磁装置转子回路电压转子滑环最大电压电阻Rm增大时，UEmax也增大，最大电压是有限制的，所以电阻也是有限制的第三章同步发电机的自动调节励磁装置所以，为防止转子滑环间过电压，Rm的数值应受到限制，灭磁过程就慢些。手册规定Rm的数值一般为励磁绕组热状态电阻值的4~5倍，灭磁时间约为5~7s。二、励磁绕组对非线性电阻放电的灭磁方法

（一）理想灭磁条件分析第三章同步发电机的自动调节励磁装置恒电阻时电压、电流的变化理想灭磁电压、电流的变化（二）快速灭磁开关第三章同步发电机的自动调节励磁装置DM型灭磁开关带有灭弧栅，它利用串联短弧的端电压的特性控制灭磁过程，使之接近于理想灭磁条件。当灭磁开关通过的电流变化时，两端的电压基本不变，所以快速灭磁开关是一个较为理想的非线性灭磁电阻。

发电机正常运行时，DM的主触头1和弧触头2闭合，为励磁电流提供通路。灭磁时，DM的主触头1先断开，弧触头2仍闭合，故不产生电弧；经极短的时间后，灭弧触头2断开，在它上面产生了电弧，由于横向磁场H等的作用，电弧上升，被驱入灭弧栅3中，把电弧分割成很多串联的短弧，任其在灭弧栅燃烧，直到励磁绕组中电流降到接近零时才熄灭。由于这些短弧的长度不变，所以当电流在很大范围内变化时，其压降也不变。所以灭磁过程中，磁场电流就以等速衰减，直到为零，与理想的灭磁过程接近，故称为快速灭磁开关。第三章同步发电机的自动调节励磁装置快速灭磁开关在大型机组上得到了普遍运用。注意：当励磁电流过小时，由于磁场H的数值大为减小，吹弧能力也大为减弱，以致不能把电弧完全吹入灭弧栅3中，因而使快速灭磁过程失败，应注意这一实际问题。

第三章同步发电机的自动调节励磁装置（三）全控整流桥的逆变快速灭磁开关灭磁时励磁绕组两端电压第三章同步发电机的自动调节励磁装置励磁绕组两端加一反向电压，这是灭磁较快的原因。由三相全控整流桥的工作原理可知，当控制角90°＜α＜180°时，全控桥处于逆变状态，输出电压为负值。因此，在交流励磁机经三相全控整流桥供电的励磁系统中，可用改变控制角α的大小，实现发电机的逆变灭磁。第三章同步发电机的自动调节励磁装置为使逆变灭磁顺利进行，逆变角β一般取为40°，即α取140°，并设置限制元件，使α角不大于150°。其次是在逆变灭磁过程中，交流电源电压不能消失。

发电机的灭磁实际上是将励磁绕组储存的能量消耗掉。采用常数电阻灭磁时，储能转变为热能，消耗在该电阻上；采用非线性电阻（灭弧栅）灭磁时，储能转变为电弧消耗在灭弧栅中；采用整流桥逆变灭磁时，储能馈送给励磁电源。

第三章同步发电机的自动调节励磁装置本次课小结第三章同步发电机的自动调节励磁装置1、同步发电机的继电强行励磁（理解其原理）2、同步发电机灭磁（掌握其灭磁方法）第三章同步发电机的自动调节励磁装置同步发电机的励磁系统举例主要内容：1、半导体励磁调节器简单介绍2、微机型励磁调节器微机型励磁调节器的构成微机型励磁调节其的主要性能特点微机励磁调节器实例3.8.1半导体自动励磁调节器第三章同步发电机的自动调节励磁装置3.8.2微机型励磁调节器第三章同步发电机的自动调节励磁装置随着电力系统的发展、发电机的单机容量不断增加，系统越来越大，越来越复杂，对励磁调节器的要求也日益提高；同时随着计算机和大规模集成电路在电力工业中的广泛应用，微机型励磁调节器将逐渐替代模拟型励磁调节器；无论微机型或模拟型，励磁调节器构成的主要环节都是相似的；微机型励磁调节器借助其软件优势，在实现复杂控制和增加辅助功能等方面有很大的优越性和灵活性。

一、微机型励磁调节器的构成（一）硬件电路第三章同步发电机的自动调节励磁装置主机模拟量输入通道开关量输入、输出通道脉冲输出通道接口电路运行操作设备第三章同步发电机的自动调节励磁装置（二）软件框图第三章同步发电机的自动调节励磁装置发电机的励磁调节是一个快速实时的闭环调节，它对发电机机端电压的变化要有很高的响应速度，以维持端电压在给定水平。励磁调节器还必须具有对发电机及励磁系统起保护作用的一些限制功能，如强励和低励限制等。

微机型励磁调节器的调节和限制及控制等功能，都是通过软件实现的。微机型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。第三章同步发电机的自动调节励磁装置主程序：控制调节软件

限制及保护模块

数据采集及信号处理模块

移相及触发脉冲模块

手动/自动跟踪、系统电压跟踪模块

双机通信模块

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，另一个中断来自不可屏蔽中断源，它是由看门狗（WATCHDOG）电路发出的。第三章同步发电机的自动调节励磁装置第三章同步发电机的自动调节励磁装置二、微机型励磁调节装置的主要性能特点第三章同步发电机的自动调节励磁装置硬件简单，可靠性高

便于实现复杂的控制方式

硬件易实现标准化，便于产品更新换代

显示直观通信方便

三、微机励磁调节器实例

介绍一套双微机励磁调节器（A机和B机完全相同）。双机切换设有专门的切换电路。第三章同步发电机的自动调节励磁装置第三章同步发电机的自动调节励磁装置1、信号采集模拟量信号开关量信号2、调节控制：第三章同步发电机的自动调节励磁装置PID算法电力系统稳定器励磁系统稳定器线性最优控制非线性最优控制静态调差3、移相触发和脉冲放大4、辅助功能和励磁限制5、通道切换6、显示7、微机励磁调节器的电源第三章同步发电机的自动调节励磁装置通道切换一直是双微机励磁调节器的瓶颈问题，切换不可靠，双通道毫无意义电源监视是通道切换必备的功能，一般用光电隔离器来实现，较严格的用电压比较器来实现。双微机励磁调节器应用中存在的问题影响装置可靠性的因素第三章同步发电机的自动调节励磁装置切换不可靠机械损伤电气损伤电磁兼容温度漂移本次课小结第三章同步发电机的自动调节励磁装置了解半导体励磁调节器的框架了解微机励磁调节器5.1输电线路的自动重合闸的作用及基本要求第五章输电线路的自动重合闸主要内容自动重合闸装置在电力系统中的作用对自动重合闸装置的基本要求自动重合闸装置的分类装设自动重合闸装置的规定5.1.1自动重合闸装置在电力系统中的作用（FunctionofAutoreclosure）第五章输电线路的自动重合闸重合闸的成功率=重合闸成功的次数总动作次数自动重合闸装置(AutomaticReclosingDevice简称ARD

)

是当断路器跳开后按需要自动投入的一种自动装置输电线路的故障80%-90%都是瞬时性故障，故障断开后进行一次重合，成功恢复供电的可能性比较大一般在60~90%之间第五章输电线路的自动重合闸2003年全国220kV及以上系统线路主保护运行情况统计表

保护类型纵联距离零序重合闸动作总次数7312608325804026正确动作次数7244607425754016不正确动作次数误动64953拒动40072003年正确动作率（％）

99.0799.8599.8199.75第五章输电线路的自动重合闸采用自动重合闸的技术经济效果：

大大提高供电的可靠性提高系统并列运行的稳定性纠正断路器的误跳闸当重合于永久性故障上时的不利影响：

使电力系统又一次受到故障的冲击使断路器的工作条件恶化5.1.2对自动重合闸装置的基本要求(BasicRequirementsforAutoreclosure)

第五章输电线路的自动重合闸（1）重合闸的起动方式按控制开关位置与断路器位置不对应的原则起动由保护起动（2）重合闸不应动作的情况用控制开关或通过遥控装置将断路器跳开手动合闸于故障线路第五章输电线路的自动重合闸（3）动作次数应符合预先的规定（4）动作后应能自动复归（5）应能在重合闸以前或重合闸以后加速继电器的动作（6）应具有接收外来闭锁信号的功能（7）动作应迅速5.1.3自动重合闸的分类(ClassificationofAutoreclosure)

第五章输电线路的自动重合闸按组成元件的动作原理机械式电气式按控制断路器的方式单相重合闸三相重合闸综合重合闸分相重合闸第五章输电线路的自动重合闸按动作次数一次重合闸二次重合闸按运用线路的结构单侧电源ARD双侧电源ARD根据控制的电气元件不同线路重合闸母线重合闸变压器重合闸5.1.4装设重合闸的规定第五章输电线路的自动重合闸1kV及以上的架空输电线路和电缆与架空混合线路，在具有断路器的条件下，如用电设备允许且无备用电源自动投入时，应装设自动重合闸装置旁路断路器或兼作旁路断路器的母线联络断路器，应装设自动重合闸装置低压侧不带电源的降压变压器，可装设自动重合闸装置必要时，母线故障可采用母线自动重合闸装置5.2单侧电源线路三相一次自动重合闸第五章输电线路的自动重合闸故障→保护动跳三相→重合闸起动合三相永久性故障：保护再跳三相，不再重合瞬时性