电气自动化专业毕业论文-可控励磁发电系统综合性实验的设计

本文主要对可控励磁发电系统进行了实验设计1.2励磁控制系统的作用21.2.1维持发电机端电压在给定水平21.2.2提高电力系统的静态稳定性21.2.3改善电力系统的暂态稳定性31.2.4改善电力系统的动态稳定性41.2.5在并列运行的发电机间合理分配无功功率51.3自动励磁调节器的组成及功能51.3.1基本工作电路51.4同步发电机励磁控制方式研究现状61.4.1基于单变量控制方式61.4.2基于现代控制理论的多变量控制方式61.4.3非线性多变量励磁控制方式81.4.4智能控制方法91.5国外研究及发展状况10第2章励磁系统的过励限制132.2限制过程132.3级差142.4以励磁机磁场电流作为过励限制控制量的过励限制整定152.5无发电机转子过负荷保护的处理152.6过热量的释放和再次过励的条件152.7过励保护162.7.1顶值电流保护162.7.2过励反时限保护16第3章可控励磁发电系统实验装置操作及维护173.1实验装置操作说明173.2实验的基本要求183.3可控励磁发电系统操作运行及检测维护193.3.1可控励磁自动调节系统的投入运行的操作步骤193.3.2自动?手动控制切换操作要点203.3.3可控励磁自动调节系统的正常运行要点203.3.4励磁调节装置的退出及停机操作要点213.3.5可控励磁自动调节装置的检查与维护223.4控励磁发电系统常见故障及处理方法233.4.1灭磁开关QFG的常见故障及处理方法233.4.2调试中常见故障及处理方法233.4.3起励中常见故障及处理243.4.4空载运行中的常见故障及处理方法263.4.5负载运行中的常见故障及处理方法26第4章过励限制特性实验304.1可控励磁发电系统过励限制电路原理及其工作特性304.2实验设备314.3实验内容与步骤32般由励磁功率单元和励磁调节器两个部分组成。如图1-1图1-1同步发电机励磁控制系统构成示意图这类励磁系统采用与主发电机同轴的交流发电这类励磁系统通常采用变压器提供交流励磁电1.2.1维持发电机端电压在给定水平在发电机正常运行条件下，励磁系统应维持发电机机端(或指定控制点)1.2.2提高电力系统的静态稳定性力系统的静态稳定性。现代电力系统的发展趋势是增大输送距离和提高输送功功功率P可用以下两式表示(1-5)由于同步发电机内电抗较大，通常PmUt要大于1.2.3改善电力系统的暂态稳定性力系统的静态稳定性。现代电力系统的发展趋势是增大输送距离和提高输送功提高暂稳极限的幅度不可能像提高静稳极限那么显著,动态稳定是研究电力系统受到扰动后，恢复原始1.2.5在并列运行的发电机间合理分配无功功率1.3.1基本工作电路基本工作电路是可控励磁装置向发电机提供励磁移相触发脉冲的相位即可改变功率输出单元的输出电压，以实现调节励磁的目1.3.2辅助工作电路辅助工作电路是为了使发电机安全运行而设1.4同步发电机励磁控制方式研究现状工作者对发电机励磁控制系统进行了长期而广泛的研究，取得了许多显著的成1.4.1基于单变量控制方式或Vt的比例一积分一微分进行调节PID调节方式。运用古典控制理论建立按Vt的比例进行的励磁调节是由于无法对控制对象进行精确的数学模型描述而采取1.4.2基于现代控制理论的多变量控制方式的最优运行状态下的动态响应与设计的最优运行状态下的动态响应之间相差甚其次所设计的控制器和网络结构相关，对系统1.4.3非线性多变量励磁控制方式由于电力系统是一个强非线性和结构多变的基于微分几何方法属于反馈线性化方法的一种，近年来，许多学者将微分几何方法引入到发电机非直接反馈线性化方法是另一种使非线性系统方法证明直接反馈线性化方法和微分几何法可以得到完全相同的非线性励磁控鲁棒励磁控制的主要目的是通过一种设计方法1.4.4智能控制方法1.5国外研究及发展状况励磁控制器是同步发电机励磁系统的重要部件。20的发展，电力系统开始采用由半导体元件组成的半导体励励磁控制理论的发展与自动控制理论本身的发展方面要求，于是便发展到按发电机端电压偏差的比例?积分?微分?调节的于1969年提出了电力系统稳定器的辅助励磁控制策略，从而形成了“AVR+PSS”加拿大学者余耀南先生在20世纪70年代首先提出将最优控制理论应用我国微机励磁控制器的研制和开发工作开展华大学分别与哈尔滨电机厂和北京重型电机厂合作，研制了全数字式励磁控制华中科技大学先后与东方电机股份有限公司和葛洲坝电厂能达通用电气有限公国外微机励磁控制器进入实用也是在20世纪80年代，1989年7月日本东芝公司在日本投入了双微机系统的数字式励磁调节器；加拿大通用电气公司(CGE)于1990年也开发出微机励磁调节器；瑞士ABB公司开发了UNITROL-D型微励磁系统和有刷交流励磁机励磁系统采用发电机磁过励反时限特性函数类型与发电机磁场过电流磁机饱和难以与发电机磁场过电流特性匹配时宜采用非函数形式的多点表述反励磁系统功率单元励磁变压器、整流桥、励磁机按照继电保护规定，转子绕组过负荷保护特过励反时限限制值一般比启动值减少5%~10%Ifn,以过励限制信号测量误差小于0.5%,时间误差小于0.05%,有良好的调节参2.2限制过程过励反时限限制动作转为定磁场电流控制，磁表1.回到110%的时间Is下降过程增加的热量I%回到110%Itm的时间Is下2.3级差2.过励反时限限制动作、电流回到长期值以下的过程中过热的积累不导3.较小的级差，即过励反时限限制设置较大的过热量有利于电力系统稳2.不良的限制失败的判断和通道切换在顶值电流下需要超过1s完成。考虑测量偏差和限制过程热量。如If2,保护和过励限制电流测量各有的过热量约4.77%。设定级差为2s。限制成功时刻离保护动作还有0.79S。上述条件下可以选择顶值电流下过励限制比保护提前2s动作。2.4以励磁机磁场电流作为过励限制控制量的过励限制整定确定顶值电流瞬时限制值时需要考虑励磁机的饱确定过励反时限限制的最大过热量时，可以不计1由励磁机负载特性得到发电机磁场电压倍数与励磁机磁场电流2按照励磁机的最大磁场电流、励磁机连续顶值电流持续时间计算励磁机磁场绕组过电流引起的最大过热量Ce:3检查励磁机磁场过电流持续时间与发电机磁场过电流持续时间的配合4按照Ce整定发电机转子过负荷保护。5按照级差2s选取过励限制最大过热量。2.5无发电机转子过负荷保护的处理2.6过热量的释放和再次过励的条件小等于0。再次过热的能力等于设定的最大过热量C减去剩余的过热量。因此，2.7过励保护保护动作的误强励时间是0.54s。在此期间有可能完成电压互感器断线、调节2.7.1顶值电流保护延时来判断限制是否失效，至切换的发电机磁场电流应远小于300%Ifn,附加发2.7.2过励反时限保护过热量累计超过设定值某个百分数如10%时判断过励反时限限制失败，进行通道切换。现在有的调节器采用延时2s观察电流是否回到110%额定值以2.7.3过励报警信号1开启电源前，要检查控制屏下方“直流操作电源”的“可调电