自動裝置論文

1、電力系統(tǒng)自動裝置課程報告報告題目：同步發(fā)電機勵磁自動控制系統(tǒng)簡介學 院：機電工程學院年 級：2013專 業(yè)：電氣工程及其自動化姓 名：郭佳偉學 號：201337142016年04月 一.概述 同步發(fā)電機的應(yīng)用十分廣泛，然而，對同步發(fā)電機的勵磁進行控制卻是對發(fā)電機的運行實行控制的重要內(nèi)容之一。根據(jù)同步發(fā)電機的運行特性與其空載電動勢的關(guān)系、空載電動勢與發(fā)電機勵磁電流的關(guān)系我們可以知道：改變勵磁電流就可以影響同步發(fā)電機在電力系統(tǒng)中的運動特性。 同步發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)一般由勵磁功率單元和勵磁調(diào)節(jié)器兩個部分組成。勵磁功率單元向同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子提供直流電流，即勵磁電流；勵磁調(diào)節(jié)器跟率輸入信號和給定的調(diào)節(jié)準則控

2、制勵磁功率單元的輸出。整個勵磁自動控制系統(tǒng)是由勵磁調(diào)節(jié)器、勵磁功率單元、和發(fā)電機構(gòu)成的一個反饋控制系統(tǒng)。 下面將會對同步發(fā)電機勵磁自動控制系統(tǒng)的幾個方面進行介紹。二.發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的任務(wù) 在電力系統(tǒng)的各個狀態(tài)運行當中，同步發(fā)電機的勵磁控制系統(tǒng)都起著重要的作用。優(yōu)良的勵磁控制系統(tǒng)不僅可以保證發(fā)電機的可靠運行，提供合格的電能，而且還可以有效的提高系統(tǒng)的技術(shù)指標。根據(jù)運行方面的要求，勵磁控制系統(tǒng)應(yīng)該要完成如下任務(wù)：（一） 電壓控制：在電力系統(tǒng)的正常運行中，負荷總是經(jīng)常波動的，同步發(fā)電機的功率也就發(fā)生相應(yīng)的變化，所以要對勵磁電流進行調(diào)節(jié)以維持機端或系統(tǒng)中某一點的電壓在給定的水平。而同步發(fā)電機的勵磁自動

3、控制系統(tǒng)就是通過不斷地調(diào)節(jié)勵磁電流來維持機端電壓為給定水平。（二） 控制無功功率的分配：由于發(fā)電機發(fā)出的有功功率只受調(diào)速器控制，與勵磁電流的大小無關(guān)。故無論勵磁電流如何的變化，發(fā)電機的有功功率為常數(shù)。而在實際運行當中，電廠輸出無功電流與他的母線電壓水平有關(guān)，若是改變其中一臺發(fā)電機的勵磁電流，不但影響發(fā)電機電壓和無功功率，還會影響與之并聯(lián)運行機組的無功功率，其影響程度與系統(tǒng)情況有關(guān)。所以發(fā)電機勵磁自動控制系統(tǒng)還擔負著并聯(lián)運行機組間無功功率合理分配的任務(wù)。（三） 提高同步發(fā)電機并聯(lián)運行的穩(wěn)定性：保持穩(wěn)定性是一個電力系統(tǒng)最為基本的特性。能夠穩(wěn)定輸出、可靠供電也是衡量一個電力系統(tǒng)最為基本的評測標準。在

4、受到各種擾動后，發(fā)電機組能夠恢復(fù)到原來的運行狀態(tài)或者過渡到另一個新的運行狀態(tài)，則稱系統(tǒng)是穩(wěn)定的。而勵磁自動控制系統(tǒng)是通過改變勵磁電流從而改變電壓，最終來確保系統(tǒng)的穩(wěn)定。（四） 強行勵磁以改善電力系統(tǒng)的運行條件：發(fā)電機勵磁自動控制系統(tǒng)能夠改善異步電動機的自啟動；為異步發(fā)電機運行創(chuàng)造條件；提高繼電保護工作的準確性。（五） 水輪發(fā)電機的強行減磁：當水輪發(fā)電機組發(fā)生故障突然跳閘時，其調(diào)速系統(tǒng)具有較大的慣性，不能迅速的關(guān)閉水葉，因此會使轉(zhuǎn)速急劇上升，發(fā)電機電壓會升高到危及到定子絕緣的程度，所以要求勵磁自動控制系統(tǒng)能實現(xiàn)強行減磁。三.對勵磁系統(tǒng)的要求（一）維持電壓水平和無功的合理分配（二）控制能力和調(diào)節(jié)范

5、圍（三）快速的反應(yīng)能力（四）結(jié)構(gòu)簡單，易于維護（五）足夠的阻尼能力 滿足這五項，才能夠保證整個電力系統(tǒng)高度的可靠性以及快速性。四.同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)類型 勵磁系統(tǒng)有三種勵磁方式，分別為直流勵磁、交流勵磁和靜止勵磁。下面進行簡單的介紹。（一）直流勵磁機系統(tǒng)：直流系統(tǒng)分為自勵式和他勵式兩種。故而勵磁機也分為兩種。在直流勵磁機勵磁系統(tǒng)中以往采用電磁型調(diào)節(jié)器，反應(yīng)速度較慢，但工作較為可靠。（二）交流勵磁機系統(tǒng)： 交流勵磁機系統(tǒng)分為很多種，而目前，容量在100MW以上的同步發(fā)電機組都采用此種方式。核心為勵磁機，其頻率一般都為100Hz或者更高。（三） 靜止勵磁系統(tǒng)： 靜止勵磁系統(tǒng)中發(fā)電機的勵磁電源不用勵

6、磁機，而是由機端勵磁變壓器供給蒸餾裝置。這類勵磁裝置采用大功率晶閘管元件，沒有轉(zhuǎn)動部分，故而稱為靜止勵磁系統(tǒng)。五.勵磁系統(tǒng)的整流電路 勵磁系統(tǒng)的整流電路分為三相橋式不可控整流電路、三相橋式半控整流電路和三相橋式全控整流電路。（一） 三相橋式不可控整流電路 對于三相橋式不可控整流電路來說，輸出電壓平均值Uav=1.35Up-p=2.34Up。（二） 三相橋式全控整流電路 對于該整流電路來說，Uav=1.35Up-p*cos=2.34Up*cos。三相全控橋式整流電路在0°90°時，處于整流工作狀態(tài)，改變角，可以調(diào)節(jié)發(fā)電即勵磁電流；在90°180°時，電路處

7、于逆變工作狀態(tài)，可以實現(xiàn)對發(fā)電機的自動滅磁。（三） 三相橋式半控整流電路：在全控式的基礎(chǔ)上，在電路中僅在橋的一側(cè)用可控的晶閘管，故稱為半控整流橋。其中Uav=2.34Up(1+cos)/2。六.勵磁控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)特性和并聯(lián)機組間無功分配（一） 勵磁控制系統(tǒng)框圖： 勵磁調(diào)節(jié)器檢測發(fā)電機的電壓、電流或者其他狀態(tài)量，然后按指定的調(diào)節(jié)準則 對勵磁功率單元發(fā)出控制信號，實現(xiàn)控制功能。 勵磁調(diào)節(jié)器最基本的功能是調(diào)節(jié)發(fā)電機的端電壓。常用的勵磁調(diào)節(jié)器是比例式調(diào)節(jié)器，他的主要輸入量是發(fā)電機端電壓，其輸出用來控制勵磁功率單元。電壓升高時輸出減小，電壓下降時輸出增大。 勵磁調(diào)節(jié)器的特性曲線在工作區(qū)內(nèi)的陡度，是調(diào)節(jié)器性

8、能的主要指標之一，即：其中K是調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)。（二） 勵磁控制系統(tǒng)的靜態(tài)特性： 在公共母線上并聯(lián)運行的發(fā)電機組間無功功率的分配主要取決于各臺發(fā)電機的無功調(diào)節(jié)特性。而無功調(diào)節(jié)特性是用調(diào)差系數(shù)來表征的。%=（Ug1-Ug2）/Ugn*100%。調(diào)差系數(shù)越小，說明Iq對Ug的影響越小。 （三） 并聯(lián)機組間的無功功率分配：無差調(diào)節(jié)特性：1.一臺無差調(diào)節(jié)特性的機組與有差調(diào)節(jié)特性機組的并聯(lián)運行 其中第一臺發(fā)電機為無差調(diào)節(jié)特性，其特性為I第二臺發(fā)電機為有差調(diào)節(jié)特性，其特性為II。其實由于具有無差調(diào)節(jié)特性的發(fā)電機將承擔無功功率的全部增量，一方面一臺機組的容量有限，另一方面，及組件無功功率的分配也十分不合理，所以這種運行方式實際上很難采用。 而兩臺無差調(diào)節(jié)特性的機組不能并聯(lián)運行。 有差調(diào)節(jié)特性： 圖為兩臺正調(diào)差特性的發(fā)電機在公共母線上并聯(lián)運行，由于兩臺發(fā)電機端電壓是相同的，每臺發(fā)電機所負擔的無功電流是確定的。當母線電壓降低時，發(fā)電機無功電流將增加。七.報告總結(jié) 由上面可知，同步發(fā)電機勵磁自動控制系統(tǒng)的作用在整個電力系統(tǒng)是十分重要的，并且隨著時代的發(fā)展，各種自動控制系統(tǒng)也相應(yīng)的出現(xiàn)。電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展，更新?lián)Q代，并不是這幾頁紙能夠概括的，是由無數(shù)的第一線學者進行