1、山东济南发电设备厂电控公司11 1、励磁控制系统的任务、励磁控制系统的任务 n励磁控制系统最基本和最重要的任务是维持发励磁控制系统最基本和最重要的任务是维持发电机端（或指定控制点）电压为给定值。电机端（或指定控制点）电压为给定值。 我国国家标准规定，自动电压调节器应保证同步发电机端电压静我国国家标准规定，自动电压调节器应保证同步发电机端电压静差率小于差率小于1%1%。 这就要求励磁控制系统的开环增益（稳态增益）不小这就要求励磁控制系统的开环增益（稳态增益）不小于于100p.u100p.u（对水轮发电机），或（对水轮发电机），或200p.u200p.u（对汽轮发电机）。（对汽轮发电机）。 山东济
2、南发电设备厂电控公司21 1、励磁控制系统的任务、励磁控制系统的任务n主要原因有主要原因有3 3个：个：n第一，保证电力系统运行设备的安全。第一，保证电力系统运行设备的安全。 发电机运行规程规定大型同步发电机运行电压正常变化范围为发电机运行规程规定大型同步发电机运行电压正常变化范围为 5%5%，最高电压不得高于额定值的，最高电压不得高于额定值的110%110%。n第二，保证发电机运行的经济性。第二，保证发电机运行的经济性。 规程规定，大型发电机运行电压不能低于额定值的规程规定，大型发电机运行电压不能低于额定值的90%90%，当发电，当发电机电压低于机电压低于95%95%时，发电机应限负荷运行，
3、其他电力设备也有这时，发电机应限负荷运行，其他电力设备也有这个问题。个问题。n第三，提高维持发电机电压能力的要求和提高电力系统稳定的要第三，提高维持发电机电压能力的要求和提高电力系统稳定的要求在许多方面是一致的。求在许多方面是一致的。 山东济南发电设备厂电控公司31 1、励磁控制系统的任务、励磁控制系统的任务n励磁控制系统的重要任务励磁控制系统的重要任务n励磁控制系统的重要任务是提高电力系统的稳定性。励磁控制系统的重要任务是提高电力系统的稳定性。n电力系统稳定可分为功角（机电）稳定、电压稳定和电力系统稳定可分为功角（机电）稳定、电压稳定和频率稳定等。频率稳定等。n功角稳定包括静态稳定、动态稳定
4、和暂态稳定。功角稳定包括静态稳定、动态稳定和暂态稳定。n励磁控制系统对静态稳定、动态稳定和暂态稳定的改励磁控制系统对静态稳定、动态稳定和暂态稳定的改善，都有显著的作用，而且也是改善电力系统稳定的善，都有显著的作用，而且也是改善电力系统稳定的措施中，最为简单、经济而有效的措施。措施中，最为简单、经济而有效的措施。 山东济南发电设备厂电控公司41 1、励磁控制系统的任务、励磁控制系统的任务n同步发电机励磁控制系统对提高静稳定的作用同步发电机励磁控制系统对提高静稳定的作用EqdsqXUEPesinsinEdsXUEPetUstXUUPesinLTTeLTTddLTTddXXXXXXXXXXXXXX2
5、12121山东济南发电设备厂电控公司51 1、励磁控制系统的任务、励磁控制系统的任务n设设UtUt=1.0,=1.0,UsUs=1.0,=1.0,发电机并网后运行人员不再手动去发电机并网后运行人员不再手动去调整励磁调整励磁, ,则无电压调节器时的静稳极限、有能维持则无电压调节器时的静稳极限、有能维持E E恒定的调压器时的静稳极限、有能维持发电机端电压恒定的调压器时的静稳极限、有能维持发电机端电压恒定的调压器时的静稳极限分别为：恒定的调压器时的静稳极限分别为：0.40.4、1.01.0和和1.431.43。 n维持发电机电压水平的要求与提高电力系统静态稳定维持发电机电压水平的要求与提高电力系统静
6、态稳定极限的要求是一致的，是兼容的。当励磁控制系统能极限的要求是一致的，是兼容的。当励磁控制系统能够维持发电机电压为恒定值时够维持发电机电压为恒定值时, ,不论是快速励磁系统不论是快速励磁系统, ,还是常规励磁系统还是常规励磁系统, ,静态稳定极限都可以达到线路极限。静态稳定极限都可以达到线路极限。 山东济南发电设备厂电控公司61 1、励磁控制系统的任务、励磁控制系统的任务n以某省电网外送断面为例，计算励磁控制对静态稳定的影响。以某省电网外送断面为例，计算励磁控制对静态稳定的影响。 该省发电机原采用该省发电机原采用EqEq恒定模型计算，后进行了励磁模型的参数实测，对恒定模型计算，后进行了励磁模
7、型的参数实测，对励磁性能不达标的机组进行整改，全面提高了励磁控制的技术性能。该省励磁性能不达标的机组进行整改，全面提高了励磁控制的技术性能。该省电网外送电力的主要通道共三回电网外送电力的主要通道共三回500kV500kV线路。发电机采用线路。发电机采用EqEq恒定和恒定和EqEq”、EdEd”变化（使用实测励磁模型参数）两种模型，外送断面的静稳极限示于变化（使用实测励磁模型参数）两种模型，外送断面的静稳极限示于 表表1-11-1 某省外送断面静稳定极限某省外送断面静稳定极限 发电机及励磁模型发电机及励磁模型EqEq恒定恒定详细模型及实测励磁详细模型及实测励磁静稳极限静稳极限3446 MW344
8、6 MW3864 MW3864 MW采用采用EqEq”、EdEd”变化模型和实测励磁参数的静稳极限比采用变化模型和实测励磁参数的静稳极限比采用EqEq恒定的静稳恒定的静稳极限增加极限增加418 MW 418 MW ，提高了，提高了12.112.1 。 山东济南发电设备厂电控公司71 1、励磁控制系统的任务、励磁控制系统的任务n同步发电机励磁控制系统对提高暂态稳定的作用同步发电机励磁控制系统对提高暂态稳定的作用 1 1、提高励磁系统强励倍数可以提高电力系统暂态稳定。、提高励磁系统强励倍数可以提高电力系统暂态稳定。 2 2、励磁系统顶值电压响应比越大，励磁系统输出电压达到顶、励磁系统顶值电压响应比
9、越大，励磁系统输出电压达到顶值的时间越短，对提高暂态稳定越有利。值的时间越短，对提高暂态稳定越有利。 3 3、充分利用励磁系统强励倍数，也是发挥励磁系统改善暂态稳、充分利用励磁系统强励倍数，也是发挥励磁系统改善暂态稳定作用的一个重要因素。定作用的一个重要因素。 山东济南发电设备厂电控公司81 1、励磁控制系统的任务、励磁控制系统的任务n励磁对暂态稳定性的影响仍用某省外送断面的暂稳极限说明。励磁对暂态稳定性的影响仍用某省外送断面的暂稳极限说明。计算故障为三回外送线路中的一回，送端三相短路、计算故障为三回外送线路中的一回，送端三相短路、0.10.1秒切秒切 除故障线。除故障线。n1 1、全网发电机
10、采用、全网发电机采用EqEq恒定模型恒定模型n2 2、全网发电机采用、全网发电机采用EqEq” 、EdEd”变化模型和实测励磁参数变化模型和实测励磁参数发电机励磁模型发电机励磁模型EqEq恒定恒定实测励磁参数实测励磁参数暂稳极限暂稳极限 MWMW2219221926662666不同发电机、励磁系统模型对输电断面暂态稳定的影响不同发电机、励磁系统模型对输电断面暂态稳定的影响全网采用实测的励磁参数全网采用实测的励磁参数, , 某省外送断面的暂稳极限比全网发电机某省外送断面的暂稳极限比全网发电机采用采用EqEq恒定的暂稳极限高恒定的暂稳极限高447 MW447 MW，暂稳极限提高，暂稳极限提高202
11、0 山东济南发电设备厂电控公司91 1、励磁控制系统的任务、励磁控制系统的任务n同步发电机励磁控制系统对提高动态稳定的作用同步发电机励磁控制系统对提高动态稳定的作用n分析证明，励磁控制系统中的自动电压调节作用，是造成电力系分析证明，励磁控制系统中的自动电压调节作用，是造成电力系统机电振荡阻尼变弱（甚至变负）的最重要的原因之一。在一定统机电振荡阻尼变弱（甚至变负）的最重要的原因之一。在一定的运行方式及励磁系统参数下，电压调节作用，在维持发电机电的运行方式及励磁系统参数下，电压调节作用，在维持发电机电压恒定的同时，将产生负的阻尼作用。压恒定的同时，将产生负的阻尼作用。n许多研究表明，在正常实用的范
12、围内，励磁电压调节器的负阻尼许多研究表明，在正常实用的范围内，励磁电压调节器的负阻尼作用会随着开环增益的增大而加强。因此提高电压调节精度的要作用会随着开环增益的增大而加强。因此提高电压调节精度的要求和提高动态稳定的要求是不兼容的。求和提高动态稳定的要求是不兼容的。 山东济南发电设备厂电控公司101 1、励磁控制系统的任务、励磁控制系统的任务n同步发电机励磁控制系统对提高动态稳定的作用同步发电机励磁控制系统对提高动态稳定的作用n解决这个不兼容性的办法有：解决这个不兼容性的办法有： n1 1、放弃调压精度要求，减少励磁控制系统的开环增益。这对静态稳定性、放弃调压精度要求，减少励磁控制系统的开环增益
13、。这对静态稳定性和暂态稳定性均有不利的影响，是不可取的。和暂态稳定性均有不利的影响，是不可取的。n2 2、电压调节通道中，增加一个动态增益衰减环节。这种方法可以达到既、电压调节通道中，增加一个动态增益衰减环节。这种方法可以达到既保持电压调节精度，又可减少电压调压通道的负阻尼作用的两个目的。保持电压调节精度，又可减少电压调压通道的负阻尼作用的两个目的。但是，这个环节使励磁电压响应比减少，不利于暂态稳定，也是不可取但是，这个环节使励磁电压响应比减少，不利于暂态稳定，也是不可取的。的。n3 3、在励磁控制系统中，增加附加励磁控制通道，即电力系统稳定器、在励磁控制系统中，增加附加励磁控制通道，即电力系
14、统稳定器PSSPSS。电力系统稳定器即电力系统稳定器即PSSPSS是使用最广、最简单而有效的附加励磁控制。是使用最广、最简单而有效的附加励磁控制。 山东济南发电设备厂电控公司111 1、励磁控制系统的任务、励磁控制系统的任务n在并列运行的发电机间合理分配无功功率在并列运行的发电机间合理分配无功功率n多台发电机组在母线上并列运行时，它们输出的有功决定于输入多台发电机组在母线上并列运行时，它们输出的有功决定于输入的机械功率，而发电机输出的无功则和励磁电流有关，控制并联的机械功率，而发电机输出的无功则和励磁电流有关，控制并联运行的发电机之间无功分配是励磁系统的一项重要功能。运行的发电机之间无功分配是
15、励磁系统的一项重要功能。n各并联发电机间承担的无功功率的大小取决于各发电机的调差特各并联发电机间承担的无功功率的大小取决于各发电机的调差特性，即发电机端电压性，即发电机端电压U Ut t和无功电流和无功电流I Iq q的关系。的关系。n当母线电压发生波动时，发电机无功电流的增量与电压偏差成正当母线电压发生波动时，发电机无功电流的增量与电压偏差成正比，与调差系数成反比。比，与调差系数成反比。n通常我们希望发电机间的无功电流应当按照机组容量的大小成比通常我们希望发电机间的无功电流应当按照机组容量的大小成比例地进行分配，即大容量机组担负的无功增量应大些，小容量机例地进行分配，即大容量机组担负的无功增
16、量应大些，小容量机组担负的无功增量应小些。由于励磁调节器可对调差系数进行调组担负的无功增量应小些。由于励磁调节器可对调差系数进行调节，所以就可以达到机组间无功功率合理分配的目的。节，所以就可以达到机组间无功功率合理分配的目的。 山东济南发电设备厂电控公司122 2、励磁系统的分类、励磁系统的分类n按结构分类按结构分类直流励磁机励磁系统直流励磁机励磁系统交流励磁机励磁系统交流励磁机励磁系统 交流励磁机不可控整流励磁系统交流励磁机不可控整流励磁系统 交流励磁机可控整流励磁系统交流励磁机可控整流励磁系统静止励磁系统静止励磁系统山东济南发电设备厂电控公司132 2、励磁系统的分类、励磁系统的分类n按励
17、磁电压响应速度分类按励磁电压响应速度分类常规励磁常规励磁快速励磁快速励磁高起始励磁高起始励磁山东济南发电设备厂电控公司14 1-1-发电机定子发电机定子 2-2-发电机励磁绕组发电机励磁绕组 3-3-灭磁开关灭磁开关 4-4-灭磁电阻灭磁电阻 5-5-直流励磁机直流励磁机 6-6-直流励磁机励磁绕组直流励磁机励磁绕组 7-7-手动调节电阻手动调节电阻 8-8-强励开关强励开关 9-9-自动励磁调节器自动励磁调节器 图图 2-1 2-1 直流励磁机励磁系统原理图直流励磁机励磁系统原理图2.1 2.1 直流励磁机励磁系统直流励磁机励磁系统山东济南发电设备厂电控公司152.2 2.2 交流励磁机不可
18、控整流器励磁系统交流励磁机不可控整流器励磁系统1-1-副励磁机副励磁机 2-2-调节器功率单元调节器功率单元 3-3-主励磁机励磁绕组主励磁机励磁绕组 4-4-主励磁机主励磁机 5-5-静止整流器静止整流器 6-6-发电机磁场绕组发电机磁场绕组 7-7-发电机发电机 8-8-电压互感器电压互感器 9-9-电流互感器电流互感器 K-K-灭磁开关灭磁开关 R-R-灭磁电阻灭磁电阻 图图 3-1 3-1 交流励磁机不可控整流器励磁系统原理图交流励磁机不可控整流器励磁系统原理图 山东济南发电设备厂电控公司162.3 2.3 交流励磁机可控整流器励磁系统交流励磁机可控整流器励磁系统ZLHZLH交流主励磁
19、机自励恒压系统交流主励磁机自励恒压系统 KZ-KZ-可控整流桥可控整流桥 FLQ-FLQ-发电机转子发电机转子 F-F-发电机定子发电机定子 YH-YH-电压互感器电压互感器 LH-LH-电流互感器电流互感器 图图4-1 4-1 交流励磁机可控正流器励磁系统原理图交流励磁机可控正流器励磁系统原理图 在我国使用的交流励磁机可控整流器励磁系统，绝大部分是随发电机一起从俄在我国使用的交流励磁机可控整流器励磁系统，绝大部分是随发电机一起从俄罗斯和捷克等国家进口的。发电机容量从罗斯和捷克等国家进口的。发电机容量从200MW200MW1000MW1000MW不等。国内基本没有不等。国内基本没有正式生产这种
20、励磁系统。正式生产这种励磁系统。 山东济南发电设备厂电控公司172.4 2.4 自并励励磁系统自并励励磁系统KZ-KZ-可控整流桥可控整流桥 FLQ-FLQ-发电机转子发电机转子 F-F-发电机定子发电机定子 YH-YH-电压互感器电压互感器 LH-LH-电流互感器电流互感器 LB-LB-励磁变压器励磁变压器 图图5-1 5-1 自并励静止励磁系统自并励静止励磁系统 山东济南发电设备厂电控公司182.4 2.4 自并励励磁系统自并励励磁系统n自并励静止励磁系统的主要优点是：自并励静止励磁系统的主要优点是：n无旋转部件，结构简单，轴系短，稳定性好；无旋转部件，结构简单，轴系短，稳定性好；n励磁变
21、压器的二次电压和容量可以根据电力系统稳定的要求而单励磁变压器的二次电压和容量可以根据电力系统稳定的要求而单独设计。独设计。n响应速度快，调节性能好，有利于提高电力系统的静态稳定性和响应速度快，调节性能好，有利于提高电力系统的静态稳定性和暂态稳定性。暂态稳定性。n自并励静止励磁系统的主要缺点是，它的电压调节通道容易产生自并励静止励磁系统的主要缺点是，它的电压调节通道容易产生负阻尼作用，导致电力系统低频振荡的发生，降低了电力系统的负阻尼作用，导致电力系统低频振荡的发生，降低了电力系统的动态稳定性。动态稳定性。n通过引入附加励磁控制（即采用电力系统稳定器通过引入附加励磁控制（即采用电力系统稳定器-P
22、SS-PSS）, , 完全完全可以克服这一缺点。电力系统稳定器的正阻尼作用完全可以超过可以克服这一缺点。电力系统稳定器的正阻尼作用完全可以超过电压调节通道的负阻尼作用，从而提高电力系统的动态稳定性。电压调节通道的负阻尼作用，从而提高电力系统的动态稳定性。这点，已经为国内外电力系统的实践所证明。这点，已经为国内外电力系统的实践所证明。 山东济南发电设备厂电控公司193 3、计算用励磁模型计算用励磁模型 （1 1）山东济南发电设备厂电控公司203 3、计算用励磁模型计算用励磁模型 （2 2）山东济南发电设备厂电控公司213 3、计算用励磁模型计算用励磁模型 （3 3）山东济南发电设备厂电控公司22
23、3 3、计算用励磁模型计算用励磁模型 （4 4）山东济南发电设备厂电控公司233 3、计算用励磁模型计算用励磁模型 （5 5）山东济南发电设备厂电控公司243 3、计算用励磁模型计算用励磁模型 （6 6）山东济南发电设备厂电控公司254 4、励磁调节及限制原理、励磁调节及限制原理（1 1）数字给定）数字给定n 给定是励磁调节器的控制目标，是加在励磁调节器比较环给定是励磁调节器的控制目标，是加在励磁调节器比较环节中的基准电压或电流。对电压调节器来说，基准电压对节中的基准电压或电流。对电压调节器来说，基准电压对应于发电机额定机端电压，对励磁电流调节器来说，基准应于发电机额定机端电压，对励磁电流调节
24、器来说，基准电流一般对应于额定励磁电流。电流一般对应于额定励磁电流。n在原始的模拟式励磁调节器中，给定是由电动机在原始的模拟式励磁调节器中，给定是由电动机电位器电位器单元组成的。可以自动或手动调整电位器的位置，从而改单元组成的。可以自动或手动调整电位器的位置，从而改变给定目标值。但是由于伺服电机的惯性，容易造成发电变给定目标值。但是由于伺服电机的惯性，容易造成发电机无功功率调节幅值变化过大，甚至出现大起大落的现象。机无功功率调节幅值变化过大，甚至出现大起大落的现象。另外由给定电位器炭刷的磨损而引起的炭刷接触不良，使另外由给定电位器炭刷的磨损而引起的炭刷接触不良，使得给定电压精度下降甚至于造成失
25、磁的严重后果。得给定电压精度下降甚至于造成失磁的严重后果。 山东济南发电设备厂电控公司264 4、励磁调节及限制原理、励磁调节及限制原理n在数字式励磁调节器中，利用微机的特点和优势可以实现在数字式励磁调节器中，利用微机的特点和优势可以实现方便灵活而可靠的数字给定。无论是恒机端电压（自动）方便灵活而可靠的数字给定。无论是恒机端电压（自动）运行方式下的发电机机端电压给定，恒励磁电流（手动）运行方式下的发电机机端电压给定，恒励磁电流（手动）运行方式下的励磁电流给定，还是恒无功功率运行方式下的励磁电流给定，还是恒无功功率/ /恒功率因数恒功率因数运行方式下的无功功率或功率因数给定，均可以通过远方运行方
26、式下的无功功率或功率因数给定，均可以通过远方或当地给定按钮实现给定目标的增减。或当地给定按钮实现给定目标的增减。 山东济南发电设备厂电控公司274 4、励磁调节及限制原理、励磁调节及限制原理（2 2）有功、无功补偿）有功、无功补偿n为了补偿有功、无功负荷电流在机端变压器和或变压器引为了补偿有功、无功负荷电流在机端变压器和或变压器引线造成的压降，以及平衡各并联机组间的无功分配，减少线造成的压降，以及平衡各并联机组间的无功分配，减少机组无功推拉，改善机组无功稳定性。机组无功推拉，改善机组无功稳定性。n微机励磁装置设置了有功、无功补偿环节，此环节将与发微机励磁装置设置了有功、无功补偿环节，此环节将与
27、发电机有功、无功成一定比例的附加信号送入给定累加点，电机有功、无功成一定比例的附加信号送入给定累加点，通常称之为调差。可设置为正负极性，正常情况下，如果通常称之为调差。可设置为正负极性，正常情况下，如果发电机通过机端升压变压器和其它机组并联采用负调差，发电机通过机端升压变压器和其它机组并联采用负调差，发电机机端直接并联者采用正调差。发电机机端直接并联者采用正调差。 山东济南发电设备厂电控公司284 4、励磁调节及限制原理、励磁调节及限制原理（3 3）V/HzV/Hz限制限制 nV/HzV/Hz限制器亦称电压限制器亦称电压/ /频率限制器，其主要作用是限制发电频率限制器，其主要作用是限制发电机机
28、端电压和频率的比值，防止发电机及与其连接的变压机机端电压和频率的比值，防止发电机及与其连接的变压器由于电压过高或频率太低而引起过磁通。造成铁芯饱和器由于电压过高或频率太低而引起过磁通。造成铁芯饱和发热。因为发电机或机端变压器铁芯磁通正比于发电机机发热。因为发电机或机端变压器铁芯磁通正比于发电机机端电压和频率的比值，所以端电压和频率的比值，所以V/HzV/Hz值越大，发电机或机端变值越大，发电机或机端变压器铁芯饱和越严重。压器铁芯饱和越严重。n通常通常V/HzV/Hz限制器检测发电机机端电压和频率及限制器检测发电机机端电压和频率及V/HzV/Hz的比值，的比值，通过调节励磁给定值以维持通过调节励
29、磁给定值以维持V/HzV/Hz的比值在允许范围内。如的比值在允许范围内。如果对应于一定的发电机频率下的果对应于一定的发电机频率下的AVRAVR给定值过高，经过一定给定值过高，经过一定的时间延时后，的时间延时后，V/HzV/Hz限制器将根据预先设定的限制器将根据预先设定的V/HzV/Hz限制特限制特性曲线将给定值削减下来。性曲线将给定值削减下来。 山东济南发电设备厂电控公司294 4、励磁调节及限制原理、励磁调节及限制原理（4 4）软起励）软起励n缓起励功能可以有效地防止发电机机端电压建压缓起励功能可以有效地防止发电机机端电压建压( (起励起励) )过过程中的超调。一旦励磁投入，缓起励功能将以一
30、定的可灵程中的超调。一旦励磁投入，缓起励功能将以一定的可灵活整定的速率增加发电机机端电压，直至发电机机端电压活整定的速率增加发电机机端电压，直至发电机机端电压超过预先设定的给定目标电压。超过预先设定的给定目标电压。 山东济南发电设备厂电控公司304 4、励磁调节及限制原理、励磁调节及限制原理（5 5）通道间的跟踪）通道间的跟踪n微机励磁装置采用的随动式跟踪备用通道营造一种模拟闭微机励磁装置采用的随动式跟踪备用通道营造一种模拟闭环环境，备用通道的给定值和控制量输出在此环境下均可环环境，备用通道的给定值和控制量输出在此环境下均可保证与运行通道的一致和统一，人为切换平稳、无冲击，保证与运行通道的一致
31、和统一，人为切换平稳、无冲击，切换保护功能还可闭锁跟踪不平衡时的误切换，另外跟踪切换保护功能还可闭锁跟踪不平衡时的误切换，另外跟踪控制具有的时间常数和限制值还可以保证备用通道不会跟控制具有的时间常数和限制值还可以保证备用通道不会跟踪到运行通道的故障状态，为事故切换创造良好的初始条踪到运行通道的故障状态，为事故切换创造良好的初始条件。件。n当本通道在非运行状态下，由于另一自动通道或手动通道当本通道在非运行状态下，由于另一自动通道或手动通道正在运行，一个附加的称之为正在运行，一个附加的称之为Ufollow-upUfollow-up信号被加到给定信号被加到给定UrefUref输入端，其正比与运行通道
32、和备用通道之间的偏差。输入端，其正比与运行通道和备用通道之间的偏差。叠加这一信号的主要目的是使处于开环状态下的备用通道叠加这一信号的主要目的是使处于开环状态下的备用通道具有一个稳态的特性。具有一个稳态的特性。 山东济南发电设备厂电控公司314 4、励磁调节及限制原理、励磁调节及限制原理 这一信号将通过自动跟踪控制，进一步驱动备用通道软这一信号将通过自动跟踪控制，进一步驱动备用通道软件数字给定单元增减，削减备用通道和运行通道之间件数字给定单元增减，削减备用通道和运行通道之间UcUc的的偏差，确保通道切换过程的稳定。偏差，确保通道切换过程的稳定。 山东济南发电设备厂电控公司324 4、励磁调节及限
33、制原理、励磁调节及限制原理（6 6）过励和欠励限制原理）过励和欠励限制原理 最大励磁电流限制欠励区 过励区PQIfnIGN-1/Xq-1-1/Xd01(U2act-1)/Xd最小励磁电流限制P / Q 限制容性定子电流限感性定子电流限额 定 出力 图图4-3 4-3 隐极同步发电机功率圆图隐极同步发电机功率圆图山东济南发电设备厂电控公司334 4、励磁调节及限制原理、励磁调节及限制原理n过励区：过励区： 最大励磁电流限制器最大励磁电流限制器 感性定子电流限制器感性定子电流限制器n欠励区欠励区 P/QP/Q限制器限制器 容性定子电流限制器容性定子电流限制器 最小励磁电流限制器最小励磁电流限制器山
34、东济南发电设备厂电控公司344 4、励磁调节及限制原理、励磁调节及限制原理（7 7）限制机理）限制机理 n所有的限制器都有一个限制器动作设定值以及限制实施动所有的限制器都有一个限制器动作设定值以及限制实施动作后实际目标值，限制器以两者之间的偏差作为限制器的作后实际目标值，限制器以两者之间的偏差作为限制器的控制偏差。控制偏差。n当过励限制器动作时，其作用结果使励磁调节器减磁至最当过励限制器动作时，其作用结果使励磁调节器减磁至最大发电机允许工作点；当欠励限制器动作时，其作用结果大发电机允许工作点；当欠励限制器动作时，其作用结果使励磁调节器增磁至发电机允许工作点。正常工况下，发使励磁调节器增磁至发电
35、机允许工作点。正常工况下，发电机工作在功率圆图允许的范围内，电机工作在功率圆图允许的范围内，AVRAVR通道通道PIDPID输入的偏输入的偏差信号称为主偏差信号差信号称为主偏差信号act-ref(Uact-Uref)act-ref(Uact-Uref)。如果由于。如果由于某些操作的原因使得过励限制器偏差信号小于主偏差信某些操作的原因使得过励限制器偏差信号小于主偏差信号号act-refact-ref，山东济南发电设备厂电控公司354 4、励磁调节及限制原理、励磁调节及限制原理 在这种特殊工况下，这个较低的偏差信号将作为在这种特殊工况下，这个较低的偏差信号将作为AVRAVR通道通道PIDPID的输
36、入偏差信号优先起作用。欠励限制器动作机理类同，的输入偏差信号优先起作用。欠励限制器动作机理类同，只不过动作方向相反。只不过动作方向相反。 所有限制器的输出偏差信号和主偏差信号所有限制器的输出偏差信号和主偏差信号( (发电机给定电发电机给定电压和发电机实测电压之差压和发电机实测电压之差) )都输入至逻辑门控制，并由其确都输入至逻辑门控制，并由其确定优先级。为了保证限制器动作时的稳定性，限制器的输定优先级。为了保证限制器动作时的稳定性，限制器的输出偏差各自独立匹配了一个比例系数出偏差各自独立匹配了一个比例系数K K。 山东济南发电设备厂电控公司364 4、励磁调节及限制原理、励磁调节及限制原理（8
37、 8）最大励磁电流限制器）最大励磁电流限制器 n在在AVRAVR运行方式下，为了防止强励时间过长使机组转子过热，运行方式下，为了防止强励时间过长使机组转子过热，微机励磁调节器采用闭环励磁电流调节方法并与微机励磁调节器采用闭环励磁电流调节方法并与AVRAVR有机协有机协调，有效防止了限制进出的振荡和冲击，限制过程快速、调，有效防止了限制进出的振荡和冲击，限制过程快速、平稳。平稳。n微机励磁调节器按照反时限法计算转子热能积累，当热能微机励磁调节器按照反时限法计算转子热能积累，当热能积累达到限制值时进入限制，防止转子过热，同时计算转积累达到限制值时进入限制，防止转子过热，同时计算转子积存能量的释放。
38、在限制过程中（一般在第一次故障发子积存能量的释放。在限制过程中（一般在第一次故障发生后的生后的5050秒内）如果电力系统又发生故障，造成机端电压秒内）如果电力系统又发生故障，造成机端电压再次跌落，将允许再次强励，保证电力系统和电站机组的再次跌落，将允许再次强励，保证电力系统和电站机组的安全，该强励仍然在限制器的监控之下。安全，该强励仍然在限制器的监控之下。 山东济南发电设备厂电控公司374 4、励磁调节及限制原理、励磁调节及限制原理 任何有害于转子的强励或强励持续将被禁止，比起以往任何有害于转子的强励或强励持续将被禁止，比起以往采用的采用的“开关强励开关强励”和和“简单强励简单强励”模式，发电
39、机的安全模式，发电机的安全和在电力系统中的作用由此得到最好保证。和在电力系统中的作用由此得到最好保证。 瞬时励磁电流限制，可防止励磁电流超过顶值电流，在顶瞬时励磁电流限制，可防止励磁电流超过顶值电流，在顶值电压倍数大于顶值电流倍数的系统中，以及自并激系统值电压倍数大于顶值电流倍数的系统中，以及自并激系统误强励时可提供有效的过流保护。最大励磁电流限制器在误强励时可提供有效的过流保护。最大励磁电流限制器在程序中，设置了两个基本功能，强励顶值限制和转子电流程序中，设置了两个基本功能，强励顶值限制和转子电流过负荷热限制。根据不同的限制机理又分为定时限限制和过负荷热限制。根据不同的限制机理又分为定时限限
40、制和反时限限制两种模式。反时限限制两种模式。具有定时限限制特性的最大励磁电流限制器具有定时限限制特性的最大励磁电流限制器 在这种限制模式下，磁场电流的发热坎值在这种限制模式下，磁场电流的发热坎值IthIth、强励、强励山东济南发电设备厂电控公司384 4、励磁调节及限制原理、励磁调节及限制原理 顶值电流顶值电流ImaxImax、理想的磁场电流强励时间、理想的磁场电流强励时间TceilingTceiling都可都可人为设定。一旦运行中的励磁装置检测到磁场电流大于发人为设定。一旦运行中的励磁装置检测到磁场电流大于发热坎值热坎值IthIth，此时的磁场电流仅允许维持预先设定的强励时，此时的磁场电流仅
41、允许维持预先设定的强励时间间TceilingTceiling，然后被强行减磁并维持在热值。在励磁装置，然后被强行减磁并维持在热值。在励磁装置工作在限制工况下，为了保证在发电机机端或网络短路故工作在限制工况下，为了保证在发电机机端或网络短路故障条件下，励磁装置仍具有足够的强励能力维持发电机机障条件下，励磁装置仍具有足够的强励能力维持发电机机端电压以保证相应的保护继电器动作。在励磁装置中，设端电压以保证相应的保护继电器动作。在励磁装置中，设置了置了dU/dtdU/dt检测功能。当励磁装置工作在限制工况时，一旦检测功能。当励磁装置工作在限制工况时，一旦检测到检测到dU/dtdU/dt的变化率大于设定
42、值，限制器设定值将被复位的变化率大于设定值，限制器设定值将被复位至顶值电流至顶值电流ImaxImax。 山东济南发电设备厂电控公司394 4、励磁调节及限制原理、励磁调节及限制原理具有反时限限制特性的最大励磁电流限制器具有反时限限制特性的最大励磁电流限制器 在这种限制模式下，以下参数可被设置：在这种限制模式下，以下参数可被设置： 强励顶值电流强励顶值电流ImaxImax磁场电流的发热坎值磁场电流的发热坎值IthIth转子过热等效热容时间转子过热等效热容时间TequivTequiv或热容或热容E E冷却时间冷却时间TcoolingTcooling 转子过热等效热容时间转子过热等效热容时间Tequ
43、ivTequiv可由下式表达：可由下式表达： TequivTequiv(Imax(Imax* * -Ith -Ith* *)2)2TceilingTceiling 利用以上设置，励磁装置将能够模拟发电机转子允许最大热利用以上设置，励磁装置将能够模拟发电机转子允许最大热容容EmaxEmax。山东济南发电设备厂电控公司404 4、励磁调节及限制原理、励磁调节及限制原理 正常工况下正常工况下( (无限制器动作无限制器动作) )，最大转子电流限制器的设定，最大转子电流限制器的设定设置为设置为ImaxImax。这意味着在任何必要时，。这意味着在任何必要时，AVRAVR都能达到系统设都能达到系统设计的强励
44、顶值电压。假定系统发生故障要求励磁装置强励，计的强励顶值电压。假定系统发生故障要求励磁装置强励，此时一旦转子电流超过热值设定值此时一旦转子电流超过热值设定值IthIth，转子过流检测功能，转子过流检测功能将启动正比与转子热容将启动正比与转子热容E E的对的对I2(=Ifact-Ifth)I2(=Ifact-Ifth)的积分的积分器。如果转子电流长时间超过热值设定值，积分器的输出器。如果转子电流长时间超过热值设定值，积分器的输出I2 dtI2 dtE E将不断增加。一旦积分器输出超过转子最将不断增加。一旦积分器输出超过转子最大热容允许值大热容允许值Emax,Emax,最大转子电流的设定值将从最大
45、转子电流的设定值将从Imax Imax 减减小至小至 IthIth。如果转子电流下降至正常值。如果转子电流下降至正常值( (小于热值小于热值) )，积分，积分器的输出将以冷却时间常数器的输出将以冷却时间常数TceilingTceiling减少。减少。 山东济南发电设备厂电控公司414 4、励磁调节及限制原理、励磁调节及限制原理 如果在一次强励及强励限制过程后，冷却过程结束前，另一如果在一次强励及强励限制过程后，冷却过程结束前，另一要求强励的系统事故发生。很明显允许的强励时间要比第要求强励的系统事故发生。很明显允许的强励时间要比第一次短，这是由于最大热容允许值一次短，这是由于最大热容允许值Ema
46、xEmax将会较早地达到。将会较早地达到。只有在强励及限制退出且有足够的冷却时间后，才可能达只有在强励及限制退出且有足够的冷却时间后，才可能达到预先设定的强励时间。到预先设定的强励时间。 山东济南发电设备厂电控公司424 4、励磁调节及限制原理、励磁调节及限制原理（9 9）最小励磁电流限制器）最小励磁电流限制器 当发电机进相过深时（励磁电流太小时），其吸收的无功当发电机进相过深时（励磁电流太小时），其吸收的无功电流增大，由于容性定子电流是助磁的，使发电机端部合电流增大，由于容性定子电流是助磁的，使发电机端部合成磁通加大，有可能引起发电机端部过热。最小励磁电流成磁通加大，有可能引起发电机端部过热
47、。最小励磁电流限制器既是一个对应于最小允许转子电流的设定值，其作限制器既是一个对应于最小允许转子电流的设定值，其作用是瞬时限的。用是瞬时限的。山东济南发电设备厂电控公司434 4、励磁调节及限制原理、励磁调节及限制原理（1010）容性定子电流和感性定子电流限制器）容性定子电流和感性定子电流限制器 类似于最大转子电流限制器，发电机定子电流限制器通类似于最大转子电流限制器，发电机定子电流限制器通过控制发电机磁场电流使得定子电流不超过设定允许值，过控制发电机磁场电流使得定子电流不超过设定允许值，避免发电机定子由于过载而发热。避免发电机定子由于过载而发热。 发电机冷却条件允许时，可以在高于额定有功的工
48、况下运发电机冷却条件允许时，可以在高于额定有功的工况下运行，这时，定子电流有可能超过额定值引起定子发热，微行，这时，定子电流有可能超过额定值引起定子发热，微机励磁装置特别加装的这一功能可以保证发电机在进相和机励磁装置特别加装的这一功能可以保证发电机在进相和滞相区内运行时定子绕组不至于过热。设有反时限和瞬时滞相区内运行时定子绕组不至于过热。设有反时限和瞬时限两种限制模式，在进相区（容性区）由于关乎到发电机限两种限制模式，在进相区（容性区）由于关乎到发电机的稳定，限制器是瞬时动作的；在滞相区（感性区）则是的稳定，限制器是瞬时动作的；在滞相区（感性区）则是按反时限方式工作的。按反时限方式工作的。 山
49、东济南发电设备厂电控公司444 4、励磁调节及限制原理、励磁调节及限制原理 这两个限制器的基本机理类同于最大和最小励磁电流限这两个限制器的基本机理类同于最大和最小励磁电流限制器，两者主要不同就在于定子电流限制器定子电流无最制器，两者主要不同就在于定子电流限制器定子电流无最大值设定限定大值设定限定(Imax=)(Imax=)。两个限制器的实时测量值都为发。两个限制器的实时测量值都为发电机定子电流测量值，当发电机过励电机定子电流测量值，当发电机过励( (感性定子电流限制感性定子电流限制) )时，欠励时，欠励( (容性定子电流限制容性定子电流限制) )被阻塞，反之亦然。软逻辑被阻塞，反之亦然。软逻辑
50、控制将确保两个定子电流限制器的正确动作。控制将确保两个定子电流限制器的正确动作。 励磁装置的定子电流限制器并不能改变发电机有功电流。励磁装置的定子电流限制器并不能改变发电机有功电流。为了避免限制器的不正确作用，在发电机有功电流大于预为了避免限制器的不正确作用，在发电机有功电流大于预先设定值之后，限制器将把发电机无功减至零。先设定值之后，限制器将把发电机无功减至零。 山东济南发电设备厂电控公司454 4、励磁调节及限制原理、励磁调节及限制原理（1111）P/QP/Q限制器限制器 通过励磁调节装置，同步发电机可以在整个通过励磁调节装置，同步发电机可以在整个P-QP-Q平面上运行。平面上运行。当系统
