1、-1-2-n 目录目录AVR涉网特性检测试验简介涉网特性检测试验简介常见问题分析常见问题分析 励磁相关新技术、新设备的性能测试励磁相关新技术、新设备的性能测试结束语结束语1 12 23 34 45 56 6引言引言测试结果分析与应对策略测试结果分析与应对策略-3-3-自自2004年开始进行励磁调节器入网检测方法的研究，经过近年开始进行励磁调节器入网检测方法的研究，经过近10年的艰苦努力，形成了年的艰苦努力，形成了一套完整的励磁调节器（简称一套完整的励磁调节器（简称AVR）性能检测方法，其主要技术特点如下：）性能检测方法，其主要技术特点如下：n 根据电力行业发展趋势，提出励磁调节器的入网检测是保
2、证根据电力行业发展趋势，提出励磁调节器的入网检测是保证“机网协调机网协调”的关键举的关键举措之一，也是确保产品质量的有效技术手段。措之一，也是确保产品质量的有效技术手段。n 根据国家和行业有关标准制定的励磁调节器涉网性能检测方案是励磁设备型式试验根据国家和行业有关标准制定的励磁调节器涉网性能检测方案是励磁设备型式试验的补充和完善。的补充和完善。n 用实时数字仿真机（用实时数字仿真机（Real Time Digital Simulator 简称简称 RTDS）与实际励磁调节器构）与实际励磁调节器构成闭环测试环境，可以定量检测励磁调节器在各种工况下的真实动作特性，解决现场成闭环测试环境，可以定量检
3、测励磁调节器在各种工况下的真实动作特性，解决现场不宜试验或测量的问题。不宜试验或测量的问题。引言引言-检测背景检测背景-4-4-截止截止2013年底，华北电科院在国家电网公司重点实验室年底，华北电科院在国家电网公司重点实验室“机机网协调运行仿真分析实验室网协调运行仿真分析实验室”利用实时数字仿真系统利用实时数字仿真系统RTDS技术技术对国内外对国内外18种种29套次数字励磁调节器（以下简称套次数字励磁调节器（以下简称AVR）进行了入）进行了入网性能检测的仿真试验。这网性能检测的仿真试验。这18种种AVR中具有独立知识产权的有中具有独立知识产权的有13种，包括进口设备种，包括进口设备6种，国产设
4、备种，国产设备7种，其余为改进型设备。在统种，其余为改进型设备。在统计的计的17种种AVR中共发现中共发现 6大类大类 20 余种问题，这些问题有些会引余种问题，这些问题有些会引起起AVR调节紊乱、有些会危及发电机安全，有些则会给系统稳定调节紊乱、有些会危及发电机安全，有些则会给系统稳定造成不利影响，应引起有关方面高度关注。造成不利影响，应引起有关方面高度关注。引言引言-目前测试开展的总体情况目前测试开展的总体情况-5-n 目录目录AVR涉网特性检测试验简介涉网特性检测试验简介常见问题分析常见问题分析 励磁相关新技术、新设备的性能测试励磁相关新技术、新设备的性能测试结束语结束语1 12 23
5、34 45 56 6引言引言测试结果分析与应对策略测试结果分析与应对策略2.1 RTDS数字仿真测试环境数字仿真测试环境n 利用利用RTDS建立包括发电机、调速系统、主变压器、主开关、输电线、大马达负建立包括发电机、调速系统、主变压器、主开关、输电线、大马达负荷以及等值无穷大电源的电力系统仿真环境，向荷以及等值无穷大电源的电力系统仿真环境，向AVR装置提供所需要电气量，装置提供所需要电气量，而而AVR仅需输出控制电压模拟信号仅需输出控制电压模拟信号Uc接入接入RTDS。2.2 测试接口设计测试接口设计n 检测试验采用物理动态模拟和数字动态模拟两种方法。使用RTDS（实时数字仿真系统）向AVR装
6、置提供所需要的发电机电压、电流、励磁电压、励磁电流、励磁机励磁电压、励磁机励磁电流、主开关位置节点等模拟、数字信号，将AVR装置输出的控制电压模拟信号Uc，输入RTDS，经过励磁机模型或描述整流器特性的一阶滞后环节，得到发电机转子电压Uf，构成闭环试验环境（见试验接线原理示意图）。2.3 检测层面：绿、黄框图内容检测层面：绿、黄框图内容-9-n 目录目录AVR涉网特性检测试验简介涉网特性检测试验简介常见问题分析常见问题分析 励磁相关新技术、新设备的性能测试励磁相关新技术、新设备的性能测试结束语结束语1 12 23 34 45 56 6引言引言测试结果分析与应对策略测试结果分析与应对策略3.1
7、不符合标准要求的明显缺陷不符合标准要求的明显缺陷n 3.1 不符合标准要求的明显缺陷不符合标准要求的明显缺陷n（1）AVR结构问题：行业标准中明确规定，数字式自动励磁调节器结构问题：行业标准中明确规定，数字式自动励磁调节器，应能检测各环节的输出量，但是被检测的，应能检测各环节的输出量，但是被检测的17种种AVR中，只有三套中，只有三套AVR可部分满足要求。可部分满足要求。n（2）实际参数设置与数学模型不一致、有些）实际参数设置与数学模型不一致、有些AVR不按十进制表示参不按十进制表示参数的数值。数的数值。n（3）无功电流补偿率（无功电流调差率）范围不满足国标要求，新）无功电流补偿率（无功电流调
8、差率）范围不满足国标要求，新国标要求补偿率不小于国标要求补偿率不小于15%。n（4）电压检测环节测量时间过长：国标要求）电压检测环节测量时间过长：国标要求Tu30ms，但个别，但个别AVR最长时间常数可达最长时间常数可达100ms以上，使得以上，使得AVR整体动态性能不佳。整体动态性能不佳。（5）AVR自动切手动运行时，机端电压不能维持。自动切手动运行时，机端电压不能维持。3.1 不符合标准要求的明显缺陷不符合标准要求的明显缺陷3.2 判据或参数设置不合理判据或参数设置不合理3.2.1 TV断线问题断线问题 标准中要求标准中要求AVR的的2个独立自动通道不共用电压互感器（个独立自动通道不共用电
9、压互感器（TV），且要求），且要求TV回路失压时具有防止误强励功能。回路失压时具有防止误强励功能。常见的判别方法有：常见的判别方法有：1）计算三相电压平均值，当低于某设置值时，判）计算三相电压平均值，当低于某设置值时，判TV断线；断线；2）相电压分别计算，当单相电压低出现负序时，判）相电压分别计算，当单相电压低出现负序时，判TV断线；断线；3）主、从通道相对值比较，若两个通道均出现低电压时，再引入功率判据，）主、从通道相对值比较，若两个通道均出现低电压时，再引入功率判据，防止误强励；防止误强励；4）将）将TV电压与电压与SCR阳极电压或同步电压比较，差值大于设置，判阳极电压或同步电压比较，差值
10、大于设置，判TV断线；断线；共同问题：切换时间的整定。共同问题：切换时间的整定。3.2 判据或参数设置不合理判据或参数设置不合理整定时间偏长整定时间偏长(1s)造成的后果造成的后果-过电压过电压 波形波形1是先断主是先断主TV的的A相，相，后断从后断从TV的的A相；相；波形波形2是先断主是先断主TV的的A相，相，后断从后断从TV的的C相；相；波形波形3是先断主是先断主TV的的A相，相，后断从后断从TV的三相。的三相。由检测录波图可见由检测录波图可见:无论发生何种复合无论发生何种复合TV 故障，在故障，在AVR切换时，最切换时，最 大值都在大值都在1.2倍额定值以上。倍额定值以上。（一般（一般0
11、.2-0.5s)3.2 判据或参数设置不合理判据或参数设置不合理 TV断线时有些断线时有些AVR还发生其它的问题：还发生其它的问题：n AVR设备在发电机单相接地故障时，误判为设备在发电机单相接地故障时，误判为TV断线，虽然动作结果断线，虽然动作结果是切换到手动运行且机端电压也未超过是切换到手动运行且机端电压也未超过1.2倍额定值，但失去了倍额定值，但失去了AVR自动恒压能力；自动恒压能力；n AVR在任两相断线时，程序判据电压低于在任两相断线时，程序判据电压低于10%而切到手动环比例调节而切到手动环比例调节运行使机端电压稳态值跌至运行使机端电压稳态值跌至0.93p.u.；n AVR在发生双在
12、发生双PT断线时，若延用切换时间参数默认值（断线时，若延用切换时间参数默认值（0.24s），将），将导致机端电压较大扰动，稳态值在导致机端电压较大扰动，稳态值在1.093p.u.等。等。3.2 判据或参数设置不合理判据或参数设置不合理3.2.2 欠励限制（欠励限制（UEL）参数设置不合理）参数设置不合理 1）参数选择不合适）参数选择不合适 当当AVR中中UEL环节和环节和AVR的的PID环等效串联运行时，环等效串联运行时，UEL控控制策略和参数选择至关重要，制策略和参数选择至关重要，AVR采用并联的比例积分（采用并联的比例积分（PI）调节，调节，UEL也用也用PI控制，则控制，则UEL中参数很
13、难选择，配合不当时，中参数很难选择，配合不当时，会使发电机组进相运行中发生较会使发电机组进相运行中发生较大的不稳定扰动。下图是对机组大的不稳定扰动。下图是对机组进行进行-5%给定电压阶跃响应试验给定电压阶跃响应试验，反映了，反映了AVR中中UEL的投退及选的投退及选择不同参数的影响。择不同参数的影响。3.2 判据或参数设置不合理判据或参数设置不合理 2）与机组负荷相关）与机组负荷相关 UELUEL参数设置不合理时，当对机组参数设置不合理时，当对机组进行进行-10%-10%给定电压扰动阶跃响应给定电压扰动阶跃响应试验时，还会出现另一种情况，试验时，还会出现另一种情况，发电机带不同负荷时，发电机带
14、不同负荷时，UELUEL动作行动作行为不一致，机组轻载时甚至出现为不一致，机组轻载时甚至出现振荡情况。振荡情况。进期研究表明，进期研究表明，UEL UEL动作后的稳动作后的稳定度很大程度与增益（斜率）相定度很大程度与增益（斜率）相关，关，UNITROLUNITROL60006000设计了自适应增设计了自适应增益。益。3.2 判据或参数设置不合理判据或参数设置不合理3）控制逻辑不正确）控制逻辑不正确n 检测中发现，有些检测中发现，有些UEL动作后，无功功率动作后，无功功率Q受控已返回正值以上时，受控已返回正值以上时，AVR仍不能切换到电压控制环正常运行，甚至在仍不能切换到电压控制环正常运行，甚至
15、在UEL作用下发生机作用下发生机端过电压现象，产生原因是端过电压现象，产生原因是AVR未停止在未停止在UEL控制环内的无功计算控制环内的无功计算，而正确的逻辑应是当，而正确的逻辑应是当Q0时，返回电压环。时，返回电压环。某某AVR检测报告摘录：检测报告摘录：n 投入投入UEL环节后，在短路故障期间，即使环节后，在短路故障期间，即使Q0，UEL仍参与计算仍参与计算和调节，结果导致发电机过电压达和调节，结果导致发电机过电压达24.21kV。n 初步结论：初步结论：UEL环节设计不够理想，主要体现在无功功率大于环节设计不够理想，主要体现在无功功率大于0时时，仍参与控制和调节，需要仔细调整其参数、严格
16、整定，仍参与控制和调节，需要仔细调整其参数、严格整定VFL定值并投定值并投入入PSS环节，才能确保环节，才能确保AVR的协调控制。的协调控制。3.2 判据或参数设置不合理判据或参数设置不合理 4）简单采用迭加控制策略）简单采用迭加控制策略n 某些某些AVR当采用电压给定点简单迭加控制策略时，无功调整时间当采用电压给定点简单迭加控制策略时，无功调整时间过长，对电压恢复及系统稳定也可能产生不利影响，如下图所示，过长，对电压恢复及系统稳定也可能产生不利影响，如下图所示，稳定时间达稳定时间达15秒以上。秒以上。3.2 判据或参数设置不合理判据或参数设置不合理5）UEL环节中设置控制死区环节中设置控制死
17、区n 有有AVR因在因在UEL环节中设置控制死区，当简单去掉死区后，系统发生环节中设置控制死区，当简单去掉死区后，系统发生振荡，如下图所示振荡，如下图所示3.2 判据或参数设置不合理判据或参数设置不合理6）关于）关于UEL环节特性的研究成果环节特性的研究成果n 研究表明，研究表明，UEL环节动作后，发电机和电网的稳定性与环节动作后，发电机和电网的稳定性与UEL环节增益环节增益、惯性滞后环节积分时间常数的选择及无功设置定值曲线的斜率相关、惯性滞后环节积分时间常数的选择及无功设置定值曲线的斜率相关。n 验证了错开法原理，当发电机电压控制主环采用验证了错开法原理，当发电机电压控制主环采用PI控制，而
18、控制，而UEL环环节无功或无功电流控制也采用节无功或无功电流控制也采用PI控制，即两个含有积分时间常数的控控制，即两个含有积分时间常数的控制环节串联运行时，必须使两个积分时间常数值相差制环节串联运行时，必须使两个积分时间常数值相差10倍以上，方能倍以上，方能取得较好稳定运行效果。取得较好稳定运行效果。n UEL环节采用自适应增益后，能有效提高控制稳定性。环节采用自适应增益后，能有效提高控制稳定性。3.2 判据或参数设置不合理判据或参数设置不合理3.3 程序设计不正确程序设计不正确n 3.3.1 控制逻辑不合理控制逻辑不合理在机组甩负荷检测试验中，发现在机组甩负荷检测试验中，发现有些有些AVR控
19、制异常，造成机端严控制异常，造成机端严重过电压情况，如下图所示。重过电压情况，如下图所示。调差系数调差系数 P0 Q0 Ut/p.u.3 266143.41.0700 266179.91.106-3 245235.21.760 原因：原因：V/Hz限制输出控制位置不对限制输出控制位置不对3.3.2程序设计时采用的标准与我国国情不符程序设计时采用的标准与我国国情不符n 国标要求发电机磁场绕组的过负荷特性应满足下式的关系国标要求发电机磁场绕组的过负荷特性应满足下式的关系n 式中：式中：If为发电机磁场电流，为发电机磁场电流，A；n IfN为发电机额定磁场电流，为发电机额定磁场电流，A；n t为发电
20、机磁场电流为发电机磁场电流If下允许持续运行的时间，下允许持续运行的时间，s；n C为磁场绕组过热常数。为磁场绕组过热常数。某产品原转子过负荷限制特性某产品原转子过负荷限制特性（C=33.75）Ifmaxl/Ifn(p.u.)2.082.01.81.51.21.1要求的过负荷能力（要求的过负荷能力（s)10.1511.2515.0727.076.7160.7实测实测OEL特性特性 （s)8.5810.0015.5039.2231当当If/Ifn小于小于1.5后，实测反时限延时时间值明显超过国标规定后，实测反时限延时时间值明显超过国标规定CtIIfNf123.3 程序设计不正确程序设计不正确 实
21、际上实际上ALSTOM、西门子和、西门子和ABB都采用的是欧洲标准，但前都采用的是欧洲标准，但前2个产品个产品可以通过软件设置尽量逼近国标要求，唯有可以通过软件设置尽量逼近国标要求，唯有ABB由于硬件方面的原因，由于硬件方面的原因，不易进行修改；近不易进行修改；近1、2年他们更新了部分软件，但使用前提是牺牲年他们更新了部分软件，但使用前提是牺牲2倍倍10秒的延时作为代价。秒的延时作为代价。ABB的新产品的新产品UNITROL6000则可以满足国标要求。则可以满足国标要求。新产品转子过负荷限制实测特性：新产品转子过负荷限制实测特性：Ifmaxl/Ifn(p.u.)1.981.731.451.30
22、1.211.15实测实测OEL特性（特性（s)10.115.227.144.065.894.0 按按1.15倍数据计算实测过热系数为倍数据计算实测过热系数为C=30.32.3.3 程序设计不正确程序设计不正确 3.3.3 控制策略有缺陷控制策略有缺陷 1 某AVR产品在自并励系统应用中采用了发电机转子电流全反馈的控制策略，即反馈系数等于1且不能调整，入网性能检测中，将此AVR与其他标准设计的AVR特性进行了比较，见下图。图中AVR1有下列问题：1）发电机磁场电压Uf在短路瞬间出现负值，与典型的AVR特性不同，后者是瞬间强励；2）发电机定子端电压Ut在短路故障后恢复时间过长，不利于电压稳定。项目
23、项目 恢复时间恢复时间 超调量超调量 Ut振荡次数振荡次数 fmax/p.uA1 150 5.74 2.5 5.97A2 130 1.20 1.5 6.17但西门子和伊林的设备不同。但西门子和伊林的设备不同。3.3 程序设计不正确程序设计不正确 3.3.3 控制策略有缺陷控制策略有缺陷 2 AVR不同辅助环节结构设计缺陷导致的缺陷。某AVR中PSS输出位于伏赫兹限制输出之前，当PSS增益整定较大时，则可能导致伏赫兹限制经常动作报警。部分电厂已经出现V/Hz限制频繁误动。3.3 程序设计不正确程序设计不正确3.4 功能设计不完善功能设计不完善3.4.1 强励电流瞬时限制功能不完善强励电流瞬时限制
24、功能不完善国标要求发电机励磁系统强励时，当励磁电压大于或等于国标要求发电机励磁系统强励时，当励磁电压大于或等于2倍额定值时，要求励倍额定值时，要求励磁电流不超过磁电流不超过2倍额定值，这对于自并励和交流励磁机励磁系统都是适用的，因此倍额定值，这对于自并励和交流励磁机励磁系统都是适用的，因此AVR设计时应有最大励磁电流瞬时限制功能，但是检测中发现相当数量的设计时应有最大励磁电流瞬时限制功能，但是检测中发现相当数量的AVR此此项功能设计并不完善，如下图所示。项功能设计并不完善，如下图所示。图中波形是发电机近端短路，机端电压已下降至图中波形是发电机近端短路，机端电压已下降至11.54kV(57.7%
25、),由于强励由于强励电流瞬时限制功能设计不完善，磁场电流最大限制已达电流瞬时限制功能设计不完善，磁场电流最大限制已达2.27倍额定值。倍额定值。3.4 功能设计不完善功能设计不完善3.4.2 未设计定子电流限制（未设计定子电流限制（SCL）环节或参数不易设置）环节或参数不易设置由于由于发电机的国标发电机的国标GB/T 7064于于2008年发布、年发布、2009年实施，而励磁年实施，而励磁系统系统的标准的标准中暂无相关的强制要求，因此前期检测中对此也重视不够，中暂无相关的强制要求，因此前期检测中对此也重视不够，在已在已检测的检测的17种种AVR中发现有中发现有9套有此功能或类似的设计，但有些套
26、有此功能或类似的设计，但有些AVR因参数因参数设置比较复杂、设置比较复杂、检测情况不够理想，真正从检测数据分析能满足检测情况不够理想，真正从检测数据分析能满足标准标准要求的仅有要求的仅有4套。套。下面下面两个表格比较了国标要求和两个表格比较了国标要求和UNITROL6000的实测特性的实测特性1）国标要求定子过流能力：）国标要求定子过流能力：（It/ItN)2-1=C，过热系数，过热系数C不能大于不能大于37.5。Itl/ItN (p.u.)2.151.971.831.571.351.251.19反时限延时（反时限延时（s)10.3513.015.9625.645.666.790.12）实测实
27、测UNITROL6000的的SCL性能性能Itl/Itn(p.u.)1.951.811.571.351.221.13反时限延时（反时限延时（s)12.5215.524.042.070.9123.0 实际系统中实际系统中SCL与与OEL有配合要求，有配合要求，SCL不能影响强励和造成不稳定不能影响强励和造成不稳定。3.4 功能设计不完善功能设计不完善 3.4.3 未设计励磁电流硬负反馈功能未设计励磁电流硬负反馈功能 在交流励磁机励磁系统中，为提高机端电压的响应速度，一般建议采用励磁机在交流励磁机励磁系统中，为提高机端电压的响应速度，一般建议采用励磁机励磁电流硬负反馈环节，一方面可补偿励磁机时间常
28、数，另一方面有利于机组励磁电流硬负反馈环节，一方面可补偿励磁机时间常数，另一方面有利于机组稳定运行。但受检的稳定运行。但受检的AVR中还是有部分没有此功能或不完善。中还是有部分没有此功能或不完善。已设计励磁电流硬负反馈环节的已设计励磁电流硬负反馈环节的AVR共发现三种结构，除原共发现三种结构，除原WKKL及改型设备及改型设备和和ABB产品选择相对独立的结构外，还有部分产品选择相对独立的结构外，还有部分AVR采用了下述不改变总增益的采用了下述不改变总增益的非独立结构的硬负反馈环节，由下面给出的实例可比较该反馈环节的效果。非独立结构的硬负反馈环节，由下面给出的实例可比较该反馈环节的效果。主控制环主
29、控制环PID参数：参数：200(1+s)/(1+10s)*(1+0.5s)/(1+0.05s)；励磁电流硬负反馈采用逻辑结构如下图所示。励磁电流硬负反馈采用逻辑结构如下图所示。图中参数选择为：图中参数选择为：K1=2，KE=1，TE=1，K2=0.5 3.4 功能设计不完善功能设计不完善 对该系统进行对该系统进行+2%电压阶跃响应试验，试验录波如下图所示。下图中电压阶跃响应试验，试验录波如下图所示。下图中主数据见下表。主数据见下表。n 状态状态 T1/sTp1/sMp/%Tp2/sn 无硬反馈无硬反馈0.430.9128.20.24n 投硬反馈投硬反馈0.270.5018.00.133.4 功
30、能设计不完善功能设计不完善下图展示了下图展示了UNITROL6080关于无刷高起始励磁控制的核心内容，其特关于无刷高起始励磁控制的核心内容，其特点是机端电压控制主环仅用点是机端电压控制主环仅用PI调整，而高起始部分有微分的效果。调整，而高起始部分有微分的效果。AVR电压控制的前向传递函数为：电压控制的前向传递函数为：KRI（1+sTC11）/(1+sTB11)KCR-HIR=500（1+2s）/(1+14.285s)*203.4 功能设计不完善功能设计不完善无刷高起始励磁系统空载阶跃响应性能比较（独立硬反馈环节）无刷高起始励磁系统空载阶跃响应性能比较（独立硬反馈环节）参数参数 试验数据试验数据
31、性能指标性能指标 比较量比较量 初始值初始值 最大值最大值 稳态值稳态值 Mp(%)顶值时间顶值时间Tp(s)上升时间上升时间Tr(s)1 Ut（kV）19.89 21.01 20.89 12.0 0.30 0.20 Ief (A)53.9 186.2 62.7 0.10 2 Ut（kV）19.89 20.94 20.88 6.1 0.29 0.18n Ief (A)53.9 205.2 62.7 0.08由表中数据分析无刷高起始励磁系统性能指标完全满足国标要求，以励磁机励磁电流由表中数据分析无刷高起始励磁系统性能指标完全满足国标要求，以励磁机励磁电流达到最大值的时间作为比较对象，其中参数达到
32、最大值的时间作为比较对象，其中参数1的的Tp=0.10s,而参数而参数2的的Tp=0.08s。实际。实际上上UNITROL6080设置的前向暂态增益并不高，参数设置的前向暂态增益并不高，参数1为为1400p.u.，参数，参数2为为2100 p.u。这和过去常将此增益设置为。这和过去常将此增益设置为30005000 p.u还不易满足高起始要求形成了鲜明的还不易满足高起始要求形成了鲜明的对比，值得国内同行借鉴。对比，值得国内同行借鉴。3.4 功能设计不完善功能设计不完善3.4.4 AVR和辅助环节特性配合不佳和辅助环节特性配合不佳AVR和辅助环节特性配合不佳在实验室检测中主要体现在下述4个方面：1
33、）AVR辅助限制环节动作后屏蔽了PSS的功能，这主要是由于AVR软件在控制结构方面的原因造成；2）定子过流限制（SCL）在OEL前动作，解决该问题主要应依靠SCL环节动作门坎的设置和参数的精细调整（南瑞继保有此方面专利技术）；3）UEL与OEL同时动作，因不能使磁场电流限制在规定值，危机发电机安全，但该问题比较复杂，还需仔细和深入的研究；4）V/Hz(VFL)限制环节在某些大扰动中效果不佳，且采用符合发电机和变压器过激磁反时限特性的AVR极少，仅UNITROL6000比较完善，有多条控制曲线可选择。3.4 功能设计不完善功能设计不完善 3.5 PSS问题问题 在受检的AVR中，有半数以上的PS
34、S2型电力系统稳定器在低频段无抑制效果或提供阻尼欠佳，详细检查AVR中PSS的具体计算和处理方法，并和国外先进技术比较，未发现大的差异。最新试验研究表明，PSS2在低频段的阻尼效果与2个因素有关，其一是对发电机转速的处理，其二与AVR硬件处理速度相关。前期检测的国内AVR硬件对相关信息的处理速度一般为20ms,，国外处理速度可达45ms，而最新技术国外为0.6ms，国内可达0.15ms。在检测的17种AVR中，凡是国产品牌在有功低频振荡的试验中都不同程度的出现阻尼减弱、不佳或发散情况，下表反映了这种情况。3.5 PSS问题问题数字数字AVR的的PSS2在有功低频振荡时阻尼情况的统计在有功低频振
35、荡时阻尼情况的统计n序号序号检测时频率范围（检测时频率范围（Hz)备注测试时间制造厂备注测试时间制造厂n0.8以上以上 0.3.0.6 0.3以下以下n1试验时试验时PSS2功能设计不完善未检测功能设计不完善未检测 2006 AVR1n2试验时试验时PSS2功能设计不完善未检测功能设计不完善未检测 2006 AVR2n3有阻尼效果有阻尼效果阻尼减弱阻尼减弱 阻尼减弱甚至变负阻尼减弱甚至变负 2006 AVR3n4有阻尼效果有阻尼效果零阻尼零阻尼 零阻尼等幅振荡零阻尼等幅振荡 2006 AVR4n5有阻尼效果有阻尼效果有阻尼效果有阻尼效果阻尼减弱甚至变负阻尼减弱甚至变负 2006 AVR5n6试
36、验时试验时PSS2功能设计不完善未检测功能设计不完善未检测 2007 AVR6n7阻尼效果好阻尼效果好阻尼效果好阻尼效果好阻尼效果好阻尼效果好 2007 AVR7n8有阻尼效果有阻尼效果无阻尼效果无阻尼效果无阻尼效果无阻尼效果 2007 AVR8n9阻尼效果好阻尼效果好阻尼弱化阻尼弱化 阻尼减弱阻尼减弱 2008 AVR9n10有阻尼效果有阻尼效果阻尼减弱阻尼减弱 阻尼减弱阻尼减弱 2008 AVR10n11阻尼效果好阻尼效果好阻尼效果好阻尼效果好0.2Hz以下阻尼弱以下阻尼弱 2008 AVR11n12阻尼效果好阻尼效果好阻尼效果好阻尼效果好阻尼效果好阻尼效果好 2008 AVR12n13阻
37、尼效果好阻尼效果好阻尼减弱阻尼减弱 阻尼减弱至零阻尼阻尼减弱至零阻尼 2009 AVR13n14阻尼效果好阻尼效果好阻尼弱化阻尼弱化 0.15HZ以下阻尼弱以下阻尼弱 2010 AVR14n15阻尼效果好阻尼效果好阻尼减弱阻尼减弱 0.2Hz以下负阻尼以下负阻尼 2011 AVR15n16阻尼效果好阻尼效果好阻尼弱化阻尼弱化 阻尼减弱阻尼减弱 2011 AVR16n17阻尼效果好阻尼效果好阻尼效果好阻尼效果好阻尼效果好阻尼效果好 2011 AVR17下图是下图是AVR检测中检测中PSS2性能较好的波形图性能较好的波形图3.6 AVR软件版本管理问题软件版本管理问题 励磁调节器励磁调节器软件版本
38、管理问题由来已久，软件版本管理问题由来已久，90年代以来数字年代以来数字AVR发展迅速，发展迅速，但是但是实际实际应用中管理跟不上，尤其是国内厂商现场改动软件随意性很大，经常应用中管理跟不上，尤其是国内厂商现场改动软件随意性很大，经常造成造成同一型号同一型号AVR却运行不同软件的局面，更有甚者同机组的两个通道却运行不同软件的局面，更有甚者同机组的两个通道AVR用用不同不同版本软件。早版本软件。早在在2007年华北电网调度中心就已提出了励磁调节器软件版本年华北电网调度中心就已提出了励磁调节器软件版本管理管理问题，当时出于以问题，当时出于以下几方面的原因没有执行：下几方面的原因没有执行：1）技术上
39、有难度）技术上有难度 励磁调节器与发电机组的继电保护设备不同，继电保护设备是闭环测量、开环控励磁调节器与发电机组的继电保护设备不同，继电保护设备是闭环测量、开环控制，控制结果是两种状态制，控制结果是两种状态-动作和拒动，当然动作情况中有误动发生，但励磁调节动作和拒动，当然动作情况中有误动发生，但励磁调节器就完全不同，是闭环测量和闭环控制，本身具有自适应性特点，因此相关的技术器就完全不同，是闭环测量和闭环控制，本身具有自适应性特点，因此相关的技术指标和数据缺少现成的技术依据；指标和数据缺少现成的技术依据；2）对国内设备情况并未完全掌握，对国外进口设备的先进特点了解程度也不够，不）对国内设备情况并
40、未完全掌握，对国外进口设备的先进特点了解程度也不够，不容易提出统一的要求；容易提出统一的要求；3）缺少必要的技术支撑。如对于线路继电保护设备，调度中心有目前已投入运行的）缺少必要的技术支撑。如对于线路继电保护设备，调度中心有目前已投入运行的设备的全套备件，可用制造厂提供的控制字经过相关的试验检测所用版本的正确性设备的全套备件，可用制造厂提供的控制字经过相关的试验检测所用版本的正确性，但励磁设备当时不具备这种条件。，但励磁设备当时不具备这种条件。4）经过一段时间的工作，对于励磁调节器本身目前已初步具备一定的条件，可以考）经过一段时间的工作，对于励磁调节器本身目前已初步具备一定的条件，可以考虑开展
41、虑开展AVR软件版本管理的工作，拟以控制字、执行时间和校验码三种方式解决长软件版本管理的工作，拟以控制字、执行时间和校验码三种方式解决长期以来国内期以来国内AVR软件版本管理的混乱局面。软件版本管理的混乱局面。-37-n 目录目录AVR涉网特性检测试验简介涉网特性检测试验简介常见问题分析常见问题分析 励磁相关新技术、新设备的性能测试励磁相关新技术、新设备的性能测试结束语结束语1 12 23 34 45 56 6引言引言测试结果分析与应对策略测试结果分析与应对策略4、测试结果分析及应对策略、测试结果分析及应对策略4.1 测试结果分析测试结果分析序号序号 发现问题内容发现问题内容 问题问题AVR数
42、量数量 比例（比例（%）1 电压采样时间过长电压采样时间过长 3 17.62 AVR实际增益与设置不符实际增益与设置不符 3 17.63 无功调差范围不满足要求无功调差范围不满足要求 3 17.64 TV断线设计不完善或程序默认参数不合理断线设计不完善或程序默认参数不合理 9 52.95 V/Hz设计有缺陷或程序默认参数不合理设计有缺陷或程序默认参数不合理 8 47.16 UEL设计和参数设置不当设计和参数设置不当 9 52.97 OEL设计有问题设计有问题 9 52.98 未设计定子电流限制（未设计定子电流限制（SCL）环节或参数不易设置）环节或参数不易设置 13 76.59 无硬反馈或时间
43、常数补偿措施无硬反馈或时间常数补偿措施 7 41.210 PSS2低频段效果欠佳低频段效果欠佳 12 70.611 AVR异常扰动、逆变、跳机等异常扰动、逆变、跳机等 6 35.312 AVR和辅助环节特性配合不佳和辅助环节特性配合不佳 6 35.313 AVR软起励程序有缺陷软起励程序有缺陷 3 17.614 采用非标准结构设计性能不佳采用非标准结构设计性能不佳 2 11.815 对软件结构进行改动对软件结构进行改动 13 76.5检测结果表明检测结果表明:（1）近年来随着发电机励磁系统参数实测工作的大范围普及和相关管理措施的出）近年来随着发电机励磁系统参数实测工作的大范围普及和相关管理措施
44、的出台，数字式台，数字式AVR中电压控制主环的基本性能已能满足国标相关要求，中电压控制主环的基本性能已能满足国标相关要求，RTDS的的仿真检测实践也充分证明了这一点。仿真检测实践也充分证明了这一点。（2）表中除）表中除5套套AVR未改动软件程序外，其余未改动软件程序外，其余13套为满足电气性能、稳定性、安全套为满足电气性能、稳定性、安全性等方面的要求，都对软件结构和程序进行了修改，软件改动率达性等方面的要求，都对软件结构和程序进行了修改，软件改动率达76.5%,表明表明目前已在现场运行的目前已在现场运行的AVR均不同程度的存在安全隐患。均不同程度的存在安全隐患。（3）使用）使用PSS2型的型的
45、AVR，其低频段的阻尼性能不能令人满意，由表中统计这类问，其低频段的阻尼性能不能令人满意，由表中统计这类问题占题占70.6%，位居问题，位居问题AVR的排名第二，应引起有关方面足够重视。的排名第二，应引起有关方面足够重视。（4）RTDS仿真检测表明，尽管仿真检测表明，尽管AVR中电压控制主环特性能基本满足要求，但是中电压控制主环特性能基本满足要求，但是AVR的辅助限制环节设计及性能不佳也是存在的事实，这与长期以来对其重视的辅助限制环节设计及性能不佳也是存在的事实，这与长期以来对其重视程度不够和现场试验手段不足有关。程度不够和现场试验手段不足有关。4、测试结果分析及应对策略、测试结果分析及应对策
46、略 4.2应对策略应对策略针对针对AVR性能检测中出现的问题，建议采取下列应对策略：性能检测中出现的问题，建议采取下列应对策略：（1）认真执行国标，强化发电机励磁系统的管理，规定重要电压控制枢纽点）认真执行国标，强化发电机励磁系统的管理，规定重要电压控制枢纽点和重要发电设备使用的和重要发电设备使用的AVR必须经过有资质机构的电气性能检测方准许进入必须经过有资质机构的电气性能检测方准许进入电网运行。电网运行。（2）设备选型时应注意）设备选型时应注意AVR有无强励电流瞬时限制功能，过励限制的设计是有无强励电流瞬时限制功能，过励限制的设计是否超过发电机的承受能力，有无定子过流限制功能、性能如何；对已
47、运行但否超过发电机的承受能力，有无定子过流限制功能、性能如何；对已运行但证明有问题的设备应有补救措施，确保机组安全。证明有问题的设备应有补救措施，确保机组安全。（3）当遇到）当遇到UEL和和AVR的的PID校正都采用纯积分时，在确保动作值正确的前校正都采用纯积分时，在确保动作值正确的前提下，建议提下，建议UEL中考虑采用较小的增益和较大的时间常数，以减小运行中的中考虑采用较小的增益和较大的时间常数，以减小运行中的扰动。扰动。（4）双套）双套AVR中应避免两组中应避免两组TV混用，既要防止混用，既要防止TV断线时扰动过大和误强励断线时扰动过大和误强励，也能在电网需要时提供充分的无功功率。，也能在
48、电网需要时提供充分的无功功率。4、测试结果分析及应对策略、测试结果分析及应对策略3.1应对策略应对策略 （5）各制造厂在完成）各制造厂在完成AVR入网性能检测后，原则上严禁再对软件进行改动，入网性能检测后，原则上严禁再对软件进行改动，各使用单位应保管好经过运行考核的应用软件，配合电网逐渐过渡到软件版各使用单位应保管好经过运行考核的应用软件，配合电网逐渐过渡到软件版本管理。本管理。（6）关注现场交接试验项目和内容，特别是发电机负载运行时，对）关注现场交接试验项目和内容，特别是发电机负载运行时，对AVR各辅各辅助限制环节的特性应做动态检查，发现问题时应查明原因，必要时进行仿真助限制环节的特性应做动
49、态检查，发现问题时应查明原因，必要时进行仿真分析。分析。（7）新机投产和发电设备进行更新改造时，应尽量选择经过检验的且硬件设）新机投产和发电设备进行更新改造时，应尽量选择经过检验的且硬件设备已经换代的备已经换代的AVR产品，对阻尼特性低频段有特别要求的机组更应如此。产品，对阻尼特性低频段有特别要求的机组更应如此。（8）对数字）对数字AVR的软件版本管理应提到议事日程上来。的软件版本管理应提到议事日程上来。4、测试结果分析及应对策略、测试结果分析及应对策略-42-n 目录目录AVR涉网特性检测试验简介涉网特性检测试验简介常见问题分析常见问题分析 励磁相关新技术、新设备的性能测试励磁相关新技术、新
50、设备的性能测试结束语结束语1 12 23 34 45 56 6引言引言测试结果分析与应对策略测试结果分析与应对策略-43-n 励磁调节器在励磁调节器在SEDC信号接入后对电网影响的性能检测信号接入后对电网影响的性能检测n 上都电厂发电机组投入上都电厂发电机组投入SEDC后的特性仿真后的特性仿真5、新技术应用测试、新技术应用测试-44-SEDC（SUPPLEMENT EXCIATATION DAMPING CONTROL）简介）简介 SEDC工作原理图工作原理图-45-n SEDC性能检测性能检测-试验内容试验内容n试验模型试验模型n静态通过性试验静态通过性试验nSEDC特性评估特性评估nSED
