電力系統(tǒng)自動(dòng)化第5講 同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)及特性分析(3)

1、North China Electric Power University第五講 同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)及特性分析（3） 第五節(jié)第五節(jié) 勵(lì)磁控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)特性勵(lì)磁控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)特性同步發(fā)電機(jī)同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁功率勵(lì)磁功率單元單元?jiǎng)?lì)磁調(diào)節(jié)器勵(lì)磁調(diào)節(jié)器EFIREFUGIGU手動(dòng)手動(dòng)自動(dòng)自動(dòng)基準(zhǔn)基準(zhǔn)其他其他信號(hào)信號(hào)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的最基本功能勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的最基本功能是調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的端電壓是調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的端電壓輸出用于控制勵(lì)磁功率單元輸出用于控制勵(lì)磁功率單元常用的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器常用的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器是比例式調(diào)節(jié)器是比例式調(diào)節(jié)器主要輸入量是發(fā)電機(jī)端電壓主要輸入量是發(fā)電機(jī)端電壓North China Electric Power

2、Universitypage22022-3-23比例式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器閉環(huán)控制比例式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器閉環(huán)控制G勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁機(jī)baEFIGUEFIEEIGUGI在電力系統(tǒng)中運(yùn)行的各種比例式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器在電力系統(tǒng)中運(yùn)行的各種比例式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器都具有都具有負(fù)斜率調(diào)節(jié)特性負(fù)斜率調(diào)節(jié)特性這種調(diào)節(jié)器可以穩(wěn)定運(yùn)行！這種調(diào)節(jié)器可以穩(wěn)定運(yùn)行！North China Electric Power Universitypage32022-3-23自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的構(gòu)成環(huán)節(jié)自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的構(gòu)成環(huán)節(jié)North China Electric Power Universitypage42022-3-231 1 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性勵(lì)磁調(diào)節(jié)

3、器的靜態(tài)工作特性測(cè)量比較K1綜合放大K2移相觸發(fā)K3可控整流K4REFUGUdeUSMUAVRUGREFdeUUKU1deSMUKU2SMAVRUKKU43North China Electric Power Universitypage52022-3-23 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性的合成勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性的合成GUREFUdeUdeUSMUAVRUAVRUGUSMUNorth China Electric Power Universitypage62022-3-23勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性的調(diào)整勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性的調(diào)整GUREFUdeUdeUSMUAVRUAVRUGUSMUNor

4、th China Electric Power Universitypage72022-3-23勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的放大系數(shù)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的放大系數(shù)GREFAVRUUUK勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的特性曲線在工作區(qū)的陡度勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的特性曲線在工作區(qū)的陡度是調(diào)節(jié)器的主要指標(biāo)之一是調(diào)節(jié)器的主要指標(biāo)之一AVRUGU測(cè)量比較K1綜合放大K2移相觸發(fā)K3可控整流K4REFUGUdeUSMUAVRU4321KKKKUUUUUUUUUUKAVRSMdeSMGREFdeGREFAVRREFU勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的總放大倍數(shù)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的總放大倍數(shù)是各單元放大倍數(shù)的乘積是各單元放大倍數(shù)的乘積North China Electric Power Uni

5、versitypage82022-3-232 2 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的靜態(tài)工作特性發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的靜態(tài)工作特性G勵(lì)勵(lì)磁磁機(jī)機(jī)baEFIGUEFIEEIGUGIEFIQI1GUGNGUU23GU321GGGUUU發(fā)電機(jī)的調(diào)節(jié)特性就是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)的調(diào)節(jié)特性就是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流電流 與無功負(fù)荷電流與無功負(fù)荷電流 之間之間的關(guān)系的關(guān)系EFIQI勵(lì)磁機(jī)定子電流勵(lì)磁機(jī)定子電流 與勵(lì)與勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電流磁機(jī)的勵(lì)磁電流 之之間是線性關(guān)系間是線性關(guān)系EFIEEINorth China Electric Power Universitypage92022-3-23發(fā)電機(jī)無功調(diào)節(jié)特性發(fā)電機(jī)無功調(diào)節(jié)特性E

6、EI)(EFIGUQIQI發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電轉(zhuǎn)子電流直接流直接用勵(lì)磁用勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)機(jī)的勵(lì)磁電流磁電流來表示來表示1GU2GUa a a b b b North China Electric Power Universitypage102022-3-23發(fā)電機(jī)調(diào)差系數(shù)發(fā)電機(jī)調(diào)差系數(shù)GUQIa b 發(fā)電機(jī)帶有自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器發(fā)電機(jī)帶有自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器后，無功電流變化時(shí)，發(fā)電后，無功電流變化時(shí)，發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓基本維持不變機(jī)機(jī)端電壓基本維持不變 調(diào)節(jié)特性下傾的程度表征了發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)特性下傾的程度表征了發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)運(yùn)行特性的一個(gè)重要?jiǎng)?lì)磁控制系統(tǒng)運(yùn)行特性的一個(gè)重要參數(shù)參數(shù)調(diào)差系數(shù)調(diào)差系數(shù)*2*121GGGG

7、NGGUUUUUU 調(diào)差系數(shù)表征了無功電流從零調(diào)差系數(shù)表征了無功電流從零增加到額定值時(shí)發(fā)電機(jī)電壓的相增加到額定值時(shí)發(fā)電機(jī)電壓的相對(duì)變化對(duì)變化 調(diào)差系數(shù)表征了勵(lì)磁控制系統(tǒng)調(diào)差系數(shù)表征了勵(lì)磁控制系統(tǒng)維持發(fā)電機(jī)電壓的能力維持發(fā)電機(jī)電壓的能力當(dāng)調(diào)差單元退出運(yùn)行時(shí)，其當(dāng)調(diào)差單元退出運(yùn)行時(shí)，其固有的無功調(diào)節(jié)特性也是下固有的無功調(diào)節(jié)特性也是下傾的，稱為自然調(diào)差系數(shù)傾的，稱為自然調(diào)差系數(shù)North China Electric Power Universitypage112022-3-23發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)特性發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)特性勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的調(diào)整是為了滿足運(yùn)行要求勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的調(diào)整是為了滿足運(yùn)行要求：1、發(fā)電機(jī)投入和退出運(yùn)行

8、時(shí)，能夠平穩(wěn)地改變無功負(fù)荷，不致、發(fā)電機(jī)投入和退出運(yùn)行時(shí)，能夠平穩(wěn)地改變無功負(fù)荷，不致 于發(fā)生無功功率的沖擊。于發(fā)生無功功率的沖擊。2、保證并聯(lián)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組間的無功功率的合理分配。、保證并聯(lián)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組間的無功功率的合理分配。在勵(lì)磁調(diào)節(jié)器中在勵(lì)磁調(diào)節(jié)器中設(shè)置了設(shè)置了電壓整定電壓整定和和調(diào)差單元調(diào)差單元North China Electric Power Universitypage122022-3-23發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)特性的平移發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)特性的平移GUQIMU1QI2QIGUQIMU1QI2QI1MU通過調(diào)節(jié)特性的平移通過調(diào)節(jié)特性的平移可以實(shí)現(xiàn)機(jī)組退出時(shí)可以實(shí)現(xiàn)機(jī)組退出時(shí)無功功率的不突變無功功率

9、的不突變North China Electric Power Universitypage132022-3-233 3 并聯(lián)發(fā)電機(jī)組的無功功率分配并聯(lián)發(fā)電機(jī)組的無功功率分配 多臺(tái)發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，改變?nèi)魏我慌_(tái)機(jī)組的勵(lì)磁電流不僅影多臺(tái)發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，改變?nèi)魏我慌_(tái)機(jī)組的勵(lì)磁電流不僅影響本機(jī)組的無功電流，而且影響同一母線上并聯(lián)機(jī)組的無功電流，響本機(jī)組的無功電流，而且影響同一母線上并聯(lián)機(jī)組的無功電流，母線電壓也發(fā)生變化，這些變化與機(jī)組的調(diào)差特性有關(guān)。母線電壓也發(fā)生變化，這些變化與機(jī)組的調(diào)差特性有關(guān)。1、一臺(tái)無差調(diào)節(jié)特性機(jī)組與有差調(diào)節(jié)特性機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行、一臺(tái)無差調(diào)節(jié)特性機(jī)組與有差調(diào)節(jié)特性機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行穩(wěn)定

10、運(yùn)行點(diǎn)穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)不穩(wěn)定運(yùn)不穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)行點(diǎn)正調(diào)差正調(diào)差特性特性無差調(diào)無差調(diào)節(jié)特性節(jié)特性負(fù)調(diào)差負(fù)調(diào)差特性特性 一臺(tái)無差調(diào)節(jié)特性的發(fā)一臺(tái)無差調(diào)節(jié)特性的發(fā)電機(jī)可以和多臺(tái)正調(diào)差特電機(jī)可以和多臺(tái)正調(diào)差特性的發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行性的發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行 具有負(fù)調(diào)差特性的發(fā)電具有負(fù)調(diào)差特性的發(fā)電機(jī)是不能在公共母線上并機(jī)是不能在公共母線上并聯(lián)運(yùn)行的聯(lián)運(yùn)行的QIGUNorth China Electric Power Universitypage142022-3-23并聯(lián)發(fā)電機(jī)組的無功功率分配并聯(lián)發(fā)電機(jī)組的無功功率分配2、兩臺(tái)無差調(diào)節(jié)特性機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行、兩臺(tái)無差調(diào)節(jié)特性機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行無差調(diào)節(jié)特性無差調(diào)節(jié)特性1QIGU無差調(diào)節(jié)特性

11、無差調(diào)節(jié)特性2兩條曲線分離則無交點(diǎn)，實(shí)際運(yùn)行又很難做到曲線重合，兩條曲線分離則無交點(diǎn)，實(shí)際運(yùn)行又很難做到曲線重合，因此，因此，兩臺(tái)無差調(diào)節(jié)特性機(jī)組是不能并聯(lián)運(yùn)行兩臺(tái)無差調(diào)節(jié)特性機(jī)組是不能并聯(lián)運(yùn)行North China Electric Power Universitypage152022-3-23并聯(lián)發(fā)電機(jī)組的無功功率分配并聯(lián)發(fā)電機(jī)組的無功功率分配3、多臺(tái)正調(diào)差特性機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行、多臺(tái)正調(diào)差特性機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行GU1MU2MUQI1QI2QI1QI2QI1G2G1QI2QIGG1QI2QIQI1、母線電壓波動(dòng)時(shí)，發(fā)、母線電壓波動(dòng)時(shí)，發(fā)電機(jī)的無功電流增量與電機(jī)的無功電流增量與電壓偏差成正比，與調(diào)電壓偏

12、差成正比，與調(diào)差系數(shù)成反比，與電壓差系數(shù)成反比，與電壓整定值無關(guān)。整定值無關(guān)。2、在同一母線上并聯(lián)發(fā)、在同一母線上并聯(lián)發(fā)電機(jī)，無功負(fù)荷波動(dòng)時(shí)，電機(jī)，無功負(fù)荷波動(dòng)時(shí)，電壓偏差相同，調(diào)差系電壓偏差相同，調(diào)差系數(shù)小的發(fā)電機(jī)承擔(dān)多的數(shù)小的發(fā)電機(jī)承擔(dān)多的無功電流增量無功電流增量North China Electric Power Universitypage162022-3-23并聯(lián)發(fā)電機(jī)組的無功功率分配并聯(lián)發(fā)電機(jī)組的無功功率分配*GQUI*0*1GGQUUI3、為了滿足各臺(tái)發(fā)電、為了滿足各臺(tái)發(fā)電機(jī)無功負(fù)荷的波動(dòng)量與機(jī)無功負(fù)荷的波動(dòng)量與他們的額定容量成正比，他們的額定容量成正比，則要求并聯(lián)發(fā)電機(jī)組具則要

13、求并聯(lián)發(fā)電機(jī)組具有相同的調(diào)差系數(shù)。有相同的調(diào)差系數(shù)。4、需要改變發(fā)電機(jī)組、需要改變發(fā)電機(jī)組的無功負(fù)荷時(shí)，調(diào)整的無功負(fù)荷時(shí)，調(diào)整調(diào)節(jié)器的整定元件，調(diào)節(jié)器的整定元件，使得特性曲線上下移使得特性曲線上下移動(dòng)即可。動(dòng)即可。GUQIMU1QI2QINorth China Electric Power Universitypage172022-3-234 4 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的輔助控制勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的輔助控制勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)輔助控制滿足勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)輔助控制滿足：1、發(fā)電機(jī)在進(jìn)相運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)最小勵(lì)磁電流值應(yīng)該限制在發(fā)、發(fā)電機(jī)在進(jìn)相運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)最小勵(lì)磁電流值應(yīng)該限制在發(fā)電機(jī)靜態(tài)穩(wěn)定極限和發(fā)電機(jī)定子端部發(fā)熱允許的范圍內(nèi)，

14、為此需電機(jī)靜態(tài)穩(wěn)定極限和發(fā)電機(jī)定子端部發(fā)熱允許的范圍內(nèi)，為此需要設(shè)立要設(shè)立“最小勵(lì)磁限制器最小勵(lì)磁限制器”2、為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，勵(lì)磁系統(tǒng)具有高起始響應(yīng)特性，勵(lì)、為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，勵(lì)磁系統(tǒng)具有高起始響應(yīng)特性，勵(lì)磁電流過大，則會(huì)危及發(fā)電機(jī)的安全，故而需要限制強(qiáng)勵(lì)頂值電磁電流過大，則會(huì)危及發(fā)電機(jī)的安全，故而需要限制強(qiáng)勵(lì)頂值電流，為此需要設(shè)置流，為此需要設(shè)置“瞬時(shí)電流限制器瞬時(shí)電流限制器”輔助控制與正?？刂频膮^(qū)別在于：輔助控制與正?？刂频膮^(qū)別在于： 輔助控制不參與正常調(diào)節(jié)，僅在發(fā)生非正常工況時(shí)，特定的輔助控制不參與正常調(diào)節(jié)，僅在發(fā)生非正常工況時(shí)，特定的限制輔助功能才起作用。限制輔助功能才起作用

15、。輔助控制包括輔助控制包括：瞬時(shí)勵(lì)磁電流控制、最大勵(lì)磁限制器、最小勵(lì)磁限制器瞬時(shí)勵(lì)磁電流控制、最大勵(lì)磁限制器、最小勵(lì)磁限制器電壓電壓/ /頻率限制與保護(hù)、發(fā)電機(jī)失磁監(jiān)控頻率限制與保護(hù)、發(fā)電機(jī)失磁監(jiān)控North China Electric Power Universitypage182022-3-23（1 1）瞬時(shí)勵(lì)磁電流控制）瞬時(shí)勵(lì)磁電流控制 為了滿足電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的要求，大容量發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)為了滿足電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的要求，大容量發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)必須具有高起始響應(yīng)的性能。必須具有高起始響應(yīng)的性能。 通常采用高勵(lì)磁頂值的方通常采用高勵(lì)磁頂值的方法來提高勵(lì)磁機(jī)輸出電壓的法來提高勵(lì)磁機(jī)輸出電壓的起

16、始增長(zhǎng)速度起始增長(zhǎng)速度 高值勵(lì)磁電壓將會(huì)危及勵(lì)磁高值勵(lì)磁電壓將會(huì)危及勵(lì)磁機(jī)及發(fā)電機(jī)的安全，為此設(shè)機(jī)及發(fā)電機(jī)的安全，為此設(shè)置了置了“瞬時(shí)勵(lì)磁電流控制器瞬時(shí)勵(lì)磁電流控制器”具體控制具體控制當(dāng)勵(lì)磁電流超當(dāng)勵(lì)磁電流超過發(fā)電機(jī)允許的勵(lì)磁頂值，過發(fā)電機(jī)允許的勵(lì)磁頂值，立即限制勵(lì)磁電流為立即限制勵(lì)磁電流為max. fINorth China Electric Power Universitypage192022-3-23（2 2）最大勵(lì)磁限制器）最大勵(lì)磁限制器最大勵(lì)磁限制最大勵(lì)磁限制是為了防止轉(zhuǎn)子繞組是為了防止轉(zhuǎn)子繞組長(zhǎng)時(shí)間過勵(lì)磁長(zhǎng)時(shí)間過勵(lì)磁而采取的措施。而采取的措施。為了保證發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)熱的安全，勵(lì)磁系統(tǒng)

17、強(qiáng)勵(lì)時(shí)間不允許超過為了保證發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)熱的安全，勵(lì)磁系統(tǒng)強(qiáng)勵(lì)時(shí)間不允許超過規(guī)定值。若超過允許時(shí)間，勵(lì)磁電流仍然降不下來，則執(zhí)行最大規(guī)定值。若超過允許時(shí)間，勵(lì)磁電流仍然降不下來，則執(zhí)行最大勵(lì)磁限制。勵(lì)磁限制。他有兩個(gè)設(shè)定值：他有兩個(gè)設(shè)定值：1、強(qiáng)勵(lì)頂值電流限制值、強(qiáng)勵(lì)頂值電流限制值 2、連續(xù)運(yùn)行允許的過熱限制值、連續(xù)運(yùn)行允許的過熱限制值maxIrINorth China Electric Power Universitypage202022-3-23（2 2）最大勵(lì)磁限制器）最大勵(lì)磁限制器 只要?jiǎng)?lì)磁電流超過過熱限制值，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器就會(huì)啟動(dòng)一個(gè)過只要?jiǎng)?lì)磁電流超過過熱限制值，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器就會(huì)啟動(dòng)一個(gè)過熱

18、電力積分器：熱電力積分器：dtIIKdtiKWrfRR22erRTIKW2maxmaxWWmaxWW勵(lì)磁電流限制值為勵(lì)磁電流限制值為調(diào)節(jié)器按恒勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)器按恒勵(lì)磁電流 運(yùn)行運(yùn)行max. fImax. fI勵(lì)磁電流限制值為勵(lì)磁電流限制值為rI調(diào)節(jié)器按恒勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)器按恒勵(lì)磁電流 運(yùn)行運(yùn)行rINorth China Electric Power Universitypage212022-3-23（3 3）最小勵(lì)磁限制器）最小勵(lì)磁限制器發(fā)電機(jī)在實(shí)現(xiàn)欠勵(lì)限制時(shí)，考慮留有發(fā)電機(jī)在實(shí)現(xiàn)欠勵(lì)限制時(shí)，考慮留有一定的穩(wěn)定儲(chǔ)備后，限制值為一直線一定的穩(wěn)定儲(chǔ)備后，限制值為一直線1QPKQKP1QPKQKP調(diào)節(jié)器發(fā)

19、出欠勵(lì)限制信號(hào)，調(diào)節(jié)器發(fā)出欠勵(lì)限制信號(hào)，勵(lì)磁電流不再減少勵(lì)磁電流不再減少North China Electric Power Universitypage222022-3-23（4 4）電壓）電壓/ /頻率限制與保護(hù)頻率限制與保護(hù)通常情況下，并網(wǎng)發(fā)電機(jī)的電壓通常情況下，并網(wǎng)發(fā)電機(jī)的電壓/頻率比不會(huì)超過限制值，出現(xiàn)頻率比不會(huì)超過限制值，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因：這種現(xiàn)象的原因：1、發(fā)電機(jī)甩負(fù)荷或者解列、發(fā)電機(jī)甩負(fù)荷或者解列2、發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)時(shí)誤投勵(lì)磁開關(guān)、發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)時(shí)誤投勵(lì)磁開關(guān)3、系統(tǒng)故障使頻率降低、系統(tǒng)故障使頻率降低*06. 1GGfU*06. 1GGfU*1 . 1GGfU*06. 1GGfU在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，仍然在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，仍然 ，則跳主開關(guān)滅磁，則跳主開關(guān)滅磁*1 . 1GGfUNorth China Electric Power Universitypage232022-3