電氣工程及其自動化-可控勵磁發(fā)電系統(tǒng)實驗設計

1、目 錄1 緒論41.1 發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)簡介41.2自動勵磁調(diào)節(jié)器的組成及功能51.2.1基本工作電路51.2.2輔助工作電路51.3同步發(fā)電機勵磁控制方式研究現(xiàn)狀61.3.1基于單變量控制方式61.3.2基于現(xiàn)代控制理論的多變量控制方式61.3.3非線性多變量勵磁控制方式71.3.4智能控制方法91.4國外研究及發(fā)展狀況92 勵磁系統(tǒng)的過勵限制112.1 過勵限制的主要特性112.2限制過程122.3級差122.4以勵磁機磁場電流作為過勵限制控制量的過勵限制整定132.5無發(fā)電機轉(zhuǎn)子過負荷保護的處理132.6過熱量的釋放和再次過勵的條件132.7過勵保護142.7.1頂值電流保護142.7

2、.2過勵反時限保護142.7.3過勵報警信號143 可控勵磁發(fā)電系統(tǒng)實驗裝置操作及維護143.1 實驗裝置操作說明143.2實驗的基本要求163.3可控勵磁發(fā)電系統(tǒng)操作運行及檢測維護173.3.1可控勵磁自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的投入運行的操作步驟173.3.2自動手動控制切換操作要點173.3.3可控勵磁自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的正常運行要點183.3.4勵磁調(diào)節(jié)裝置的退出及停機操作要點193.4控勵磁發(fā)電系統(tǒng)常見故障及處理方法203.4.1滅磁開關QFG的常見故障及處理方法203.4.2調(diào)試中常見故障及處理方法203.4.3起勵中常見故障及處理213.4.4空載運行中的常見故障及處理方法223.4.5負載運行中的

3、常見故障及處理方法224 過勵限制特性實驗234.1可控勵磁發(fā)電系統(tǒng)過勵限制電路原理及其工作特性234.2實驗設備254.3實驗內(nèi)容與步驟255 結(jié)論26致 謝28參考文獻29摘 要現(xiàn)代電力系統(tǒng)的發(fā)展，對同步發(fā)電機勵磁控制提出了更高要求。發(fā)電機在正常工作情況下，負載總在不斷地變化著。而不同容量的負載，以及負載的不同功率因數(shù)，對同步發(fā)電機勵磁磁場的反映作用是不同的，要維持同步發(fā)電機端電壓為一定水平，就必須根據(jù)負載的大小及負載的性質(zhì)隨時調(diào)節(jié)同步發(fā)電機的勵磁。在各類電站中，勵磁系統(tǒng)是保證同步發(fā)電機正常工作，提高電網(wǎng)穩(wěn)定水平的關鍵設備。同步發(fā)電機勵磁的自動控制在保證電能質(zhì)量、無功功率的合理分配和提高電

4、力系統(tǒng)運行的可靠性方面都起著十分重要的意義。本文主要對可控勵磁發(fā)電系統(tǒng)進行了實驗設計，首先對可控勵磁發(fā)電系統(tǒng)做了相關簡介并探討了可控勵磁發(fā)電系統(tǒng)的國內(nèi)外未來發(fā)展形勢。本文著重在可控勵磁系統(tǒng)中的過勵限制方面作了重點分析，并設計了相關的一個過勵限制特性試驗，對過勵限制系統(tǒng)加深了了解。 關鍵詞：電力系統(tǒng)；勵磁控制系統(tǒng)；過勵限制可控勵磁發(fā)電系統(tǒng)實驗設計及過勵限制研究1 緒論1.1 發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)簡介同步發(fā)電機的勵磁裝置是同步發(fā)電機的重要組成部分，它是供給同步發(fā)電機的勵磁電源的一套系統(tǒng)。勵磁裝置一般由兩部分組成，一部分用于向發(fā)電機提供直流電流以建立直流磁場，通常稱作勵磁功率輸出部分;另一部分用于在正

5、常運行或發(fā)電機發(fā)生故障時調(diào)節(jié)勵磁電流以滿足安全運行的需要，通常稱作勵磁控制部分(或稱控制單元，亦稱勵磁調(diào)節(jié)器)。 同步發(fā)電機的運行特性與它的氣隙電勢Eq值的大小有關，而Eq的值是發(fā)電機勵磁電流IL的函數(shù)，改變勵磁電流就可影響同步發(fā)電機在電力系統(tǒng)中的運行特性。因此對同步發(fā)電機的勵磁進行控制，是對發(fā)電機的運行實施控制的重要內(nèi)容之一。電力系統(tǒng)正常運行時，發(fā)電機勵磁電流的變化主要影響電網(wǎng)的電壓水平和并聯(lián)運行機組間無功功率的分配。在某些故障情況下，發(fā)電機端電壓降低將導致電力系統(tǒng)穩(wěn)定水平下降。為此，當系統(tǒng)發(fā)生故障時，要求發(fā)電機迅速增大勵磁電流，以維持電網(wǎng)的電壓水平及穩(wěn)定性。可見，同步發(fā)電機勵磁的自動控制在

6、保證電能質(zhì)量、無功功率的合理分配和提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性及可靠性的方面都起著重要的作用。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。如圖1-1所示。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)器根據(jù)輸入信號和給定的調(diào)節(jié)準則控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)。圖1-1 同步發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)構(gòu)成示意圖在電力系統(tǒng)發(fā)展初期，同步發(fā)電機容量較小，勵磁電流通常由與發(fā)電機組同軸的直流發(fā)電機供給，即直流勵磁機方式。隨著發(fā)電機容量的提高，所需勵磁電流也隨之增大，而直流勵磁機由于存在機械整流環(huán)，功率過大時

7、制造存在困難，因此在大容量的發(fā)電機組上很少采用。同步發(fā)電機半導體勵磁系統(tǒng)中的直流勵磁電流是通過把交流勵磁電源經(jīng)半導體整流后得到的。根據(jù)交流勵磁電源的不同種類，同步發(fā)電機半導體勵磁系統(tǒng)又可分為他勵半導體勵磁系統(tǒng)、自勵半導體勵磁系統(tǒng)。兩大類1.2自動勵磁調(diào)節(jié)器的組成及功能1.2.1基本工作電路基本工作電路是可控勵磁裝置向發(fā)電機提供勵磁電流并完成自動調(diào)節(jié)任務必不可少的單元電路，它包括如下工作電路：電源變換與無功調(diào)差：將發(fā)電機輸出電壓變換成自動檢測所需的電壓信號，并復合無功電流的變化量，輸出一個既可反映電壓差變化又能反映無功電流變化量的信號源。自動檢測比較：對電源變換與無功調(diào)差電路輸出的信號進行檢測，

8、將發(fā)電機端電壓的偏移和功率因數(shù)的變化量與給定值進行比較，輸出一個直流電壓偏差信號，經(jīng)過放大后去控制可控硅的導通角。電壓偏差和無功電流變量綜合放大：由于自動檢測比較電路的輸出信號比較微弱，為了滿足勵磁系統(tǒng)靜態(tài)與動態(tài)的自動調(diào)節(jié)精度，故必須加以放大。此外，由于除了自動檢測的偏差信號之外，還有其他輔助控制信號（如過勵限制、欠勵限制等）的綜合作用，共同作用于移相觸發(fā)電路。移相觸發(fā)電路：將綜合并放大的控制信號轉(zhuǎn)換為對應于各相可控硅的移相觸發(fā)脈沖。勵磁功率輸出電路：一般由勵磁電源和可控變流器件組成，可控變流器件由移相觸發(fā)脈沖進行控制。改變移相觸發(fā)脈沖的相位即可改變功率輸出單元的輸出電壓，以實現(xiàn)調(diào)節(jié)勵磁的目的

9、。1.2.2輔助工作電路輔助工作電路是為了使發(fā)電機安全運行而設置的各種保護電路和便于運行操作的附加裝置。主要有：1.起勵電路：啟動發(fā)電機時，當發(fā)電機轉(zhuǎn)子的剩磁無法建立電壓時，要利用起勵電路供給發(fā)電機初始勵磁電流。2.手動、自動控制方式切換電路：在發(fā)電機組進行試驗，線路遞升加壓和繼電保護試驗時，必須由手動方式調(diào)節(jié)勵磁。此外，手動調(diào)節(jié)勵磁電路還可作為自動調(diào)節(jié)勵磁電路故障時的備用。3.欠勵限制電路：為了防止勵磁電流過分降低時，發(fā)電機定子電流和電壓關系由滯后的功率因數(shù)角變?yōu)槌暗墓β室驍?shù)角，導致發(fā)電機發(fā)生進相運行，使機組失去穩(wěn)定或危及機組的安全運行，故設置欠勵限制電路。4.過勵限制電路：當系統(tǒng)電壓劇降

10、時，自動勵磁調(diào)節(jié)器將對發(fā)電機進行強勵，為了保證發(fā)電機和可控整流橋的安全，故設置過勵限制電路將轉(zhuǎn)子勵磁電流限制在安全范圍內(nèi)。5.低壓觸發(fā)電路：在自并勵型可控硅靜止勵磁系統(tǒng)中，當發(fā)電機端電壓過度降低時，會導致勵磁變壓器副邊電壓過低，使勵磁系統(tǒng)無法工作。這時裝設低電壓觸發(fā)電路可使可控硅元件在瞬間完全導通，迅速提升勵磁電流。1.3同步發(fā)電機勵磁控制方式研究現(xiàn)狀同步發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)對提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性起著重要的作用，隨著快速勵磁系統(tǒng)的廣泛應用，勵磁控制對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響效果越來越明顯，科技工作者對發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)進行了長期而廣泛的研究，取得了許多顯著的成果。研究主要集中在兩個方面:一是勵磁方式的改進

11、，二是勵磁控制方式的改進。這兩方面是相互聯(lián)系的。隨著控制理論的不斷發(fā)展，勵磁控制方式主要經(jīng)歷了三個發(fā)展階段，即單變量控制階段、線性多變量控制階段和非線性多變量控制階段。1.3.1基于單變量控制方式單變量控制階段的控制規(guī)律是按發(fā)電機端電壓偏差Vt的比例進行調(diào)節(jié)或Vt的比例一積分一微分進行調(diào)節(jié)(PID調(diào)節(jié)方式)。運用古典控制理論建立按Vt的比例進行的勵磁調(diào)節(jié)是由于無法對控制對象進行精確的數(shù)學模型描述而采取的一種簡單實用的控制方法，但對增益K的調(diào)整卻出現(xiàn)了矛盾。要使閉環(huán)系統(tǒng)成為穩(wěn)定系統(tǒng)，必須將增益K的值限制在一定范圍，而要提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度就得使增益K大于某一值，有時這二者是無法滿足的。隨之，就誕生

12、了PID調(diào)節(jié)方式，它在一定程度上緩和了對單反饋量的勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)，按系統(tǒng)穩(wěn)定性與按穩(wěn)態(tài)調(diào)壓精度對調(diào)節(jié)器放大倍數(shù)要求之間的矛盾，它就相當于一臺可自動改變增益的比例式調(diào)節(jié)器。1.3.2基于現(xiàn)代控制理論的多變量控制方式為了進一步改善與提高電力系統(tǒng)的動態(tài)品質(zhì)與小干擾穩(wěn)定性，多變量反饋的勵磁控制方式便逐步發(fā)展起來。具有代表性的方法就是增加了PSS環(huán)節(jié)的PID勵磁控制和LOEC線性最優(yōu)勵磁控制。所謂PSS的控制方式，實際上是采用雙狀態(tài)變量的反饋控制方式，就是在勵磁調(diào)節(jié)器中除了用狀態(tài)量Vt作為反饋量外再引入一附加鎮(zhèn)定參量。為了得到盡可能好的控制效果，所引的鎮(zhèn)定參量不是直接進行反饋于另一反饋量Vt相加，而是經(jīng)過

13、一定的校正環(huán)節(jié)后再與反饋量Vt相加，目前所采用的附加鎮(zhèn)定參量種類有轉(zhuǎn)速w，發(fā)電機端電壓的頻率f，發(fā)電機電磁功率pe。PSS環(huán)節(jié)的存在，在其參數(shù)設計和選取得比較合適的條件下，可使原有的PID控制系統(tǒng)主導特征值左移，起到改善電力系統(tǒng)阻尼特性和小干擾穩(wěn)定性的作用。為了進一步改善電力系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性及動態(tài)品質(zhì)，科學工作者提出了線性最優(yōu)勵磁控制方式，簡稱LOEC。該控制方式由于考慮了電力系統(tǒng)多個控制目標的綜合，并采用最優(yōu)化設計，因而具有更好的動態(tài)性能，在魯棒性和適應性上也有很大的改善。彌補了PSS控制方式的不足之處。最優(yōu)控制理論的主要特點是:不是建立在傳遞函數(shù)的基礎上，而是建立在空間狀態(tài)方程的基礎上，是

14、基于系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法;適用于多控制量的系統(tǒng);可以根據(jù)被控對象的實際要求，用解析的方法得出最優(yōu)控制規(guī)律，以保證要求的性能指標達到極值;不局限于常系數(shù)線性系統(tǒng)，而亦適用于時變的線性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)及離散系統(tǒng)等。描述發(fā)電機系統(tǒng)的運動方程是一系列非線性方程，線性最優(yōu)控制將這些非線性方程在時域內(nèi)逐點線性化，計算出最優(yōu)控制規(guī)律。控制效果與PSS相比，可提高發(fā)電機的靜穩(wěn)20%，提高暫穩(wěn)30%。其局限性之一是線性化的結(jié)果與實際的非線性方程有一定的偏離；其二是當電力系統(tǒng)的接線方式發(fā)生變化，其描述系統(tǒng)的狀態(tài)方程將和實際的系統(tǒng)出現(xiàn)偏差而導致控制性能出現(xiàn)微小的下降。但這種控制規(guī)律比起PID+PSS仍然具有明顯的優(yōu)勢。

15、它是基于電力系統(tǒng)狀態(tài)變量的線性組合，這種控制方式具有以下優(yōu)點:第一，可直接根據(jù)解析結(jié)果整定控制器的最優(yōu)參數(shù)。第二，系統(tǒng)在偏離設計的最優(yōu)運行狀態(tài)下的動態(tài)響應與設計的最優(yōu)運行狀態(tài)下的動態(tài)響應之間相差甚微。第三，最優(yōu)勵磁控制規(guī)律是全部狀態(tài)量的最優(yōu)線性組合。這種組合能夠保證系統(tǒng)在過渡過程中各狀態(tài)量對其穩(wěn)態(tài)值的平方誤差的積分最小，故其控制效果不受振蕩頻率的影響。第四，可使系統(tǒng)獲得高的微動態(tài)穩(wěn)定極限。但是，LOEC勵磁控制方式也存在一些不足，首先由于設計是基于平衡點處的近似線性化模型，因而當系統(tǒng)遠離所設計的平衡點時或在系統(tǒng)受大干擾引起的暫態(tài)過程中，不能夠保證具有很好的控制特性，即對系統(tǒng)的運行點變化的魯棒性

16、得不到保證。其次所設計的控制器和網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)相關，對系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)變化的適應能力也無法得到保證。再次在多機系統(tǒng)線性最優(yōu)分散協(xié)調(diào)勵磁控制中，由于只能獲取有限的狀態(tài)變量，因此只能獲得相對次最優(yōu)的控制效果。最后，與AVR/PSS式勵磁控制器相比，往往缺少足夠高的電壓反饋增益。1.3.3非線性多變量勵磁控制方式由于電力系統(tǒng)是一個強非線性和結(jié)構(gòu)多變的系統(tǒng)，大多數(shù)實際工程控制系統(tǒng)也都是非線性系統(tǒng)，非線性系統(tǒng)的問題最后要用非線性的控制理論來解決。隨著非線性控制理論的發(fā)展，如微分幾何法、直接反饋線性化法，李雅普諾夫函數(shù)法，變結(jié)構(gòu)控制、逆系統(tǒng)法等等，各種非線性勵磁控制方式也迅速發(fā)展起來。a)李雅普諾夫方法李雅普諾夫(

17、LyaPunov)穩(wěn)定性定理是關于運動穩(wěn)定性問題的一般理論和方法，提出一個多世紀以來，大量學者圍繞其應用作了系統(tǒng)的研究。該方法以李雅普諾夫第二穩(wěn)定性理論為基礎，通過構(gòu)造能反映機組運行規(guī)律的李雅普諾夫函數(shù)并以其為最小目標進行設計。它的特點是直接考慮系統(tǒng)的非線性特性從而進行控制。將李雅普諾夫函數(shù)法運用到單機無窮大系統(tǒng)勵磁控制器的設計，并取得了較為滿意的結(jié)果。另外，該方法具有原理簡單易于掌握等優(yōu)點，但缺點是LyaPunov函數(shù)不容易找到。且在多機系統(tǒng)的設計中難以實現(xiàn)分散控制。文獻將李雅普諾夫第二穩(wěn)定性理論應用到電力系統(tǒng)控制中，通過構(gòu)造反映機組運行規(guī)律的李雅普諾夫函數(shù)并以其為最小目標進行設計。這些方法

18、直接考慮系統(tǒng)的非線性特性，原理簡單，易于掌握。其中推導了以同步發(fā)電機機端電壓、功角(轉(zhuǎn)子運行角)和轉(zhuǎn)速等作為變量的非線性狀態(tài)方程，構(gòu)造出一個能反映機組運行規(guī)律的LyaPunov函數(shù)，并根據(jù)LyaPunov漸進穩(wěn)定原理設計發(fā)電機組的勵磁控制規(guī)律。用大范圍線性化方法將非線性系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為線性系統(tǒng)，然后利用線性系統(tǒng)的Lyapunov方法進行設計。但是使用這種方法有一個較大的局限就是李雅普諾夫函數(shù)不容易得到，尤其是對于復雜系統(tǒng)，當系統(tǒng)數(shù)學模型超過三階時，尋找李雅普諾夫函數(shù)非常困難。b)基于微分幾何數(shù)學方法基于微分幾何方法屬于反饋線性化方法的一種，它通過合理的坐標變換找到非線性反饋規(guī)律，引入虛擬控制量將非線

19、性系統(tǒng)映射為一個線性系統(tǒng)，使非線性系統(tǒng)在一定范圍內(nèi)實現(xiàn)精確線性化，線性控制理論所有的方法都可以直接加以利用，從而把非線性系統(tǒng)的分析與設計轉(zhuǎn)化為線性系統(tǒng)的分析與設計問題。直接反饋線性化方法是另一種使非線性系統(tǒng)實現(xiàn)線性化的方法，與微分幾何法相比，這種方法數(shù)學過程非常簡單，不需要進行復雜的坐標變換和數(shù)學推導，直接便可得到線性化的結(jié)果。通過變化系統(tǒng)的狀態(tài)方程，使非線性因素和控制量集中出現(xiàn)在某一高階微分方程中，通過虛擬控制輸入量的建立，直接找到非線性補償規(guī)律，從而使原非線性系統(tǒng)達到線性化的目的。該方法的優(yōu)點是數(shù)學過程簡單，物理概念清晰，且適用于所有非線性系統(tǒng)，易于工程應用。缺點是運用該方法設計的控制器與

20、網(wǎng)絡參數(shù)有關，因此無法保證對網(wǎng)絡變化的魯棒性。用解析的方法證明直接反饋線性化方法和微分幾何法可以得到完全相同的非線性勵磁控制規(guī)律。上述應用于電力系統(tǒng)的微分幾何方法，直接線性化和逆系統(tǒng)方法實質(zhì)上都是一種反饋線性化的方法。它們把非線性的電力系統(tǒng)控制問題，采用各種方法，線性化成線性系統(tǒng)，再利用線性控制理論加以分析與設計，克服了采用單點線性化模型產(chǎn)生的不足，對發(fā)電機運行點的變化和系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的改變具有較好的適應能力。c)非線性變結(jié)構(gòu)和魯棒控制設計方法八十年代以來，變結(jié)構(gòu)控制開始應用于電力系統(tǒng)同步發(fā)電機勵磁控制器的設計中，研究表明其能有效地解決電力系統(tǒng)控制的魯棒性問題。但目前這些方法還存在一些問題，如滑

21、動模態(tài)的到達條件比較嚴格，開關邏輯函數(shù)的設計比較困難等。特別是變結(jié)構(gòu)控制的抖動問題嚴重影響了它的廣泛應用。魯棒勵磁控制的主要目的是通過一種設計方法來保證得到的控制器在預定的參數(shù)和結(jié)構(gòu)擾動下仍然能保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可用性。目前，己有大量的文獻報導了以滑模變結(jié)構(gòu)控制、控制和綜合理論為代表的魯棒控制理論在發(fā)電機勵磁控制器設計中的應用。研究表明，它們具有良好的針對參數(shù)攝動、非線性項和不確定的魯棒性，有很樂觀的應用前景。但該設計方法有其不足之處，如控制理論本身有待進一步完善，而且在應用于發(fā)電機勵磁控制設計時，在模型和實現(xiàn)上還有許多實際問題需要進一步研究。1.3.4智能控制方法隨著智能控制理論的迅速發(fā)展，

22、模糊邏輯勵磁控制、基于規(guī)則(專家系統(tǒng))的勵磁控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡勵磁控制、基于迭代學習算法的勵磁控制等許多先進控制策略被廣泛地應用到發(fā)電機勵磁控制中。在人工智能應用于勵磁控制時，并不需要被控對象精確的數(shù)學模型，其控制效果是由控制規(guī)則及其對系統(tǒng)運行變化的適應能力決定的。近年來，模糊控制技術得到了越來越多的重視，模糊控制不依賴對象的數(shù)學模型，魯棒性好，簡單實用，可以離線形成控制表存儲在控制器中，可以很好地滿足勵磁控制系統(tǒng)快速反應的要求，因而在發(fā)電機勵磁控制器的設計上受到關注，并取得了一定的實際效果。1.4國外研究及發(fā)展狀況大型同步發(fā)電機勵磁控制研究長期以來是一個非常活躍的領域，成為各種控制理論和方法

23、的“試金石”,經(jīng)過多年的探索，在理論和實踐上,都已取得了豐碩的成果；而在目前和將來,隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大及其對安全穩(wěn)定性水平要求的提高，以及控制理論的推陳出新,這一領域的研究將繼續(xù)深入發(fā)展。作者認為，在當前,應該對此進行一些實事求是和“承上啟下”的分析和小結(jié)，以明確：哪些問題已得到了比較圓滿的解決，不需要再花精力去研究了哪些關鍵問題還沒有得到滿意的解答，是今后研究的著力點；哪些問題仍然模糊不清，亟待明確;而哪些問題乃細枝末節(jié)，不必沉溺于其中等等，將是大有裨益的事。誠然,想完成這件有益的事并非一兩個研究組發(fā)表一兩篇文章所能勝任的。需要不同學派同仁各抒己見、集思廣益，方能奏效。文章嘗試對大型發(fā)電

24、機組勵磁控制發(fā)展的歷史和現(xiàn)狀作一簡要概括，并從工程角度對已經(jīng)比較好地解決了的問題、尚存在的問題以及未來大致走向發(fā)表拙見?！耙闪x相與析”，僅供廣大電力科研人員特別是長期從事勵磁控制研究的學者參考。勵磁控制器是同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的重要部件。20世紀50年代以來，磁放大器出現(xiàn)后，常被用用直流勵磁機系統(tǒng)。20世紀60年代初期，隨著半導體技術的發(fā)展，電力系統(tǒng)開始采用由半導體元件組成的半導體勵磁調(diào)節(jié)器。到20世紀70年代初期，半導體勵磁調(diào)節(jié)器已獲得廣泛應用。勵磁控制理論的發(fā)展與自動控制理論本身的發(fā)展是息息相關的，控制理論總的發(fā)展趨勢是由單變量到多變量，由線性到非線性，再到智能化控制。同樣，勵磁控制方式的發(fā)

25、展也經(jīng)歷了一條與之相應的道路。勵磁控制發(fā)展的第一階段可稱之為古典勵磁控制方式。在這一階段，勵磁控制首先從單機系統(tǒng)的分析和設計開始，提出了按發(fā)電機端電壓偏差進行比例式調(diào)節(jié)的單輸入單輸出地勵磁控制方式，即比例調(diào)節(jié)方式。由于比例調(diào)節(jié)方式不能很好滿足大電力系統(tǒng)對抑制震蕩、提高靜態(tài)穩(wěn)定極限以及穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)節(jié)精度等方面要求，于是便發(fā)展到按發(fā)電機端電壓偏差的比例積分微分調(diào)節(jié)的PID（Proportional-Intergral-Differential）調(diào)節(jié)方式。這兩種調(diào)節(jié)方式都是基于線性傳遞函數(shù)數(shù)學模型上的單變量設計方法。加拿大學者余耀南先生在20世紀70年代首先提出將最優(yōu)控制理論應用到電力系統(tǒng)中。國內(nèi)則是

26、清華大學盧強教授等首先建立和完善了線性最優(yōu)勵磁控制器（Linear Optimal Excitation Controller，LOEC）的理論體系，并與天津電氣研究所共同研制出了第一臺基于線性最優(yōu)勵磁控制理論的模擬式LOEC裝置。但是應當指出，這種勵磁控制器是針對電力系統(tǒng)局部線性化模型來設計的，這樣設計出的勵磁控制器能保證在運行點附近具有良好的控制性能，當偏離運行點時，控制性能就會變差。迄今為止，線性最優(yōu)勵磁控制器已進入實用階段，成為兼有AVR和PSS功能，可供大型發(fā)電機組優(yōu)選的勵磁控制方案之一。我國在微機勵磁控制器的研究開發(fā)領域取得了豐碩的成果，這些離不開各大專院校，科研院所的共同努力，同

27、時也離不開諸如池覃、映秀灣、烏溪江、葛洲壩等電廠的創(chuàng)新精神和大力支持，各地中試所也為微機勵磁控制器的推廣應用做出了重要貢獻。國外微機勵磁控制器進入實用也是在20世紀80年代，1989年7月日本東芝公司在日本投入了雙微機系統(tǒng)的數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器；加拿大通用電氣公司（CGE）于1990年也開發(fā)出微機勵磁調(diào)節(jié)器；瑞士ABB公司開發(fā)了UNITROL-D型微機勵磁調(diào)節(jié)器。此外奧地利ELIN公司、德國SIEMENS公司和英國的GEC公司等也都相繼生產(chǎn)出微機勵磁調(diào)節(jié)器。這些大公司均有很強的科研開發(fā)能力。其中有很多公司如瑞士ABB、加拿大CGE、奧地利ELIN、英國GEC的產(chǎn)品在我國的大中型發(fā)電廠得到應用。這些

28、微機勵磁控制器大多采用PID+PSS控制，各種控制限制功能較完善，裝置整體制造水平高。從整體上看，我國在微機勵磁控制系統(tǒng)的控制算法的研究處在國際前列，所開發(fā)的微機勵磁控制裝置的功能也非常強大，但裝置所選用的元器件的可靠性以及生產(chǎn)制造工藝水平與國外相比尚存在一定差距。2 勵磁系統(tǒng)的過勵限制2.1 過勵限制的主要特性勵磁系統(tǒng)和有刷交流勵磁機勵磁系統(tǒng)采用發(fā)電機磁場電流作為過勵限制的控制量,無刷交流勵磁機勵磁系統(tǒng)采用勵磁機勵磁電流作為過勵限制的控制量。過勵反時限特性函數(shù)類型與發(fā)電機磁場過電流特性函數(shù)類型一致。因勵磁機飽和難以與發(fā)電機磁場過電流特性匹配時宜采用非函數(shù)形式的多點表述反時限特性。隱極式同步發(fā)

29、電機轉(zhuǎn)子過電流特性表達式如下： (2-1)式中:為發(fā)電機磁場電流對額定磁場電流的比值;t為許可的過電流持續(xù)時間。水輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子僅有承受的持續(xù)時間的描述,缺少過電流特性的函數(shù)描述。勵磁系統(tǒng)功率單元(勵磁變壓器、整流橋、勵磁機等)的過電流能力應保證實現(xiàn)發(fā)電機轉(zhuǎn)子過電流能力,但是某些交流勵磁機勵磁系統(tǒng)的頂值電流可能小于發(fā)電機轉(zhuǎn)子過電流能力,當兩者不相同時按小者確定。按照繼電保護規(guī)定,轉(zhuǎn)子繞組過負荷保護特性與發(fā)電機轉(zhuǎn)子過電流特性一致。過勵反時限特性與發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組過負荷保護特性之間留有級差,確保在保護動作之前限制動作。過勵反時限啟動值小于發(fā)電機轉(zhuǎn)子過負荷保護的啟動值,大于Ifn,一般為(105%110

30、%)Ifn。啟動值不影響反時限特性,并當磁場電流大于啟動值后進入反時限計算。過勵反時限限制值一般比啟動值減少(5%10%)Ifn,以釋放積累的熱量,也可限制到啟動值,再由操作人員根據(jù)過勵限制動作信號減少磁場電流。限制環(huán)節(jié)可以有不大于0.3 s時間常數(shù)的慣性環(huán)節(jié),以減少有功功率波動和無功功率超調(diào)。過勵限制信號測量誤差小于0.5%,時間誤差小于0.05%,有良好的調(diào)節(jié)參數(shù),使得限制過程快速而穩(wěn)定,過勵限制特性能夠通過試驗證實。2.2限制過程過勵反時限限制動作轉(zhuǎn)為定磁場電流控制,磁場電流給定值(即限制值)瞬間給出,或者經(jīng)過一階慣性給出,有不同的響應,見表1。表1. 自并勵和交流勵磁機勵磁系統(tǒng)過勵反時

31、限限制突限和緩限方式的差別勵磁系統(tǒng)突限方式緩限方式回到110%的時間Is下降過程增加的熱量I(%)回到110%Itm的時間Is下降過程增加的熱量I（%）自并勵勵磁系統(tǒng)0.421.80.474.66交流勵磁機勵磁系統(tǒng)0.241.11.151.30由仿真可見,突限方式或者小延遲的緩限方式都可以接受。緩限方式可以減少有功波動,而緩限過程增加的熱量不大。2.3級差發(fā)電機轉(zhuǎn)子過負荷保護按照發(fā)電機特性設定。過勵反時限與發(fā)電機轉(zhuǎn)子過負荷保護之間的級差需要考慮以下原則：1.測量偏差不至于引起保護先于限制動作；2.過勵反時限限制動作、電流回到長期值以下的過程中過熱的積累不導致保護動作；3.較小的級差,即過勵反時

32、限限制設置較大的過熱量有利于電力系統(tǒng)穩(wěn)定。級差暫不考慮過勵保護的理由是：1.完善的監(jiān)測可以提前發(fā)現(xiàn)和處理將導致過勵的故障,使得過勵限制動作的時刻發(fā)生故障的概率大為減少；2.不良的限制失敗的判斷和通道切換在頂值電流下需要超過1 s完成?？紤]測量偏差和限制過程熱量。如If=2,保護和過勵限制電流測量各有1.5%和-1.5%的誤差,并且各有0.2%和-0.2%的時間誤差,限制過程磁場繞組增加的過熱量約4.77%。設定級差為2 s。限制成功時刻離保護動作還有0.79S。上述條件下可以選擇頂值電流下過勵限制比保護提前2 s動作。提高電流測量準確度,適當減少限制過程時間,改進限制失敗判斷方法,有可能將頂值

33、電流下的級差進一步減少。2.4以勵磁機磁場電流作為過勵限制控制量的過勵限制整定1.頂值電流瞬時限制值確定頂值電流瞬時限制值時需要考慮勵磁機的飽和。從勵磁機負載特性曲線上,由頂值電流倍數(shù)決定的發(fā)電機磁場電壓,獲得頂值電流瞬時限制值。2.過勵反時限限制的最大過熱量確定過勵反時限限制的最大過熱量時,可以不計發(fā)電機磁場回路時間常數(shù)。其步驟如下：1)由勵磁機負載特性得到發(fā)電機磁場電壓倍數(shù)與勵磁機磁場電流倍數(shù)的關系。2)按照勵磁機的最大磁場電流、勵磁機連續(xù)運行最大磁場電流和發(fā)電機頂值電流持續(xù)時間計算勵磁機磁場繞組過電流引起的最大過熱量Ce： （2-2）式中:Iefmax為勵磁機的最大磁場電流;Ief為勵磁

34、機連續(xù)運行最大磁場電流;tP為發(fā)電機的頂值電流持續(xù)時間。3)檢查勵磁機磁場過電流持續(xù)時間與發(fā)電機磁場過電流持續(xù)時間的配合情況,如不配合則調(diào)整Ce。4)按照Ce整定發(fā)電機轉(zhuǎn)子過負荷保護。5)按照級差2 s選取過勵限制最大過熱量。2.5無發(fā)電機轉(zhuǎn)子過負荷保護的處理當不采用發(fā)電機轉(zhuǎn)子過負荷保護時,過勵限制仍按照上述方法確定,即過勵限制與發(fā)電機過電流特性留有級差。2.6過熱量的釋放和再次過勵的條件一次過電流帶來的過熱量經(jīng)電流小于額定值而得到逐步釋放,過熱量最小等于0。再次過熱的能力等于設定的最大過熱量C減去剩余的過熱量。因此,較大的過熱量設定值在連續(xù)多次電網(wǎng)故障時提供較多的支持。2.7過勵保護GB/T

35、 7409.12008中的過勵保護包含調(diào)節(jié)器的頂值電流保護和過勵反時限保護2種。勵磁調(diào)節(jié)器內(nèi)的過勵保護主要完成通道切換,保持閉環(huán)控制運行。仿真600 MW汽輪發(fā)電機自并勵系統(tǒng)誤強勵過程,120%Un(Un為額定電壓)延時0.2 s保護動作的誤強勵時間是0.54 s。在此期間有可能完成電壓互感器斷線、調(diào)節(jié)器死機、電源故障、同步故障等的判斷和通道切換。由于完善的監(jiān)測可以提前發(fā)現(xiàn)和處理過勵問題,過勵保護實際起后備保護作用。2.7.1頂值電流保護勵磁調(diào)節(jié)器的頂值電流保護對于高頂值勵磁系統(tǒng)是必備功能。實現(xiàn)運行通道和非運行通道同時進行檢測,以提高檢測的可靠性。當頂值電流瞬時限制失效時發(fā)出信號,切換通道,在

36、備用通道中實現(xiàn)頂值電流限制。備用通道可以是自動通道,也可以是獨立的手動通道。由越過限制值的某個百分數(shù)和延時來判斷限制是否失效,至切換的發(fā)電機磁場電流應遠小于300%Ifn,附加發(fā)熱應可以忽略。仿真無刷交流勵磁機勵磁系統(tǒng)在超過頂值電流10%Ifn、延時0.15 s完成通道切換時,磁場電流達到235%Ifn,轉(zhuǎn)子繞組附加發(fā)熱量約2.8%。對于高頂值勵磁系統(tǒng),也可以采取獨立的第2套過勵限制功能,設置相同的特性和參數(shù)。高頂值勵磁系統(tǒng)具有勵磁系統(tǒng)內(nèi)部或者外部的過電流切除調(diào)節(jié)器停機功能。2.7.2過勵反時限保護過熱量累計超過設定值某個百分數(shù)(如10%)時判斷過勵反時限限制失敗,進行通道切換?，F(xiàn)在有的調(diào)節(jié)器

37、采用延時2 s觀察電流是否回到110%額定值以內(nèi),因其判斷時間長,勢必降低過勵反時限過熱量設定值,這樣,發(fā)電機轉(zhuǎn)子過電流能力被削弱,對電力系統(tǒng)穩(wěn)定不利。2.7.3過勵報警信號為了及時調(diào)整勵磁以避免跳機,可以設置過勵報警,如1.2倍額定電流延時5 s報警,其相當于轉(zhuǎn)子過負荷定時限保護功能。3 可控勵磁發(fā)電系統(tǒng)實驗裝置操作及維護3.1 實驗裝置操作說明實驗開啟及關閉交流或直流電源都在控制屏上操作。1.開啟三相交流電源的步驟1)開啟電源前，要檢查控制屏下方“直流操作電源”的“可調(diào)電壓輸出”開關（右下角）及“固定電壓輸出”開關（左下角）都須在“關”的位置。控制屏左側(cè)安裝的自耦調(diào)壓器必須調(diào)在零位，即必須

38、將調(diào)節(jié)手柄沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)到底。2)檢查無誤后開啟“電源總開關”，“停止”按鈕指示燈亮，表示實驗裝置的進線已接通電源，但還不能輸出電壓。此時在電源輸出端進行實驗電路接線操作是安全的。3)按下“啟動”按鈕，“啟動”按鈕指示燈亮，只要調(diào)節(jié)自耦調(diào)壓器的手柄，在輸出口U、V、W處可得到0450V的線電壓輸出，并可由控制屏上方的三只交流電壓表指示。當屏上的“電壓指示切換”開關撥向“三相電網(wǎng)輸入電壓”時，三只電壓表指示三相電網(wǎng)進線的線電壓值；當“指示切換”開關撥向“三相調(diào)壓輸出電壓”時，表計指示三相調(diào)壓輸出之值。4)實驗中如果需要改接線路，必須按下“停止”按鈕以切斷交流電源，保證實驗操作的安全。實驗完畢，

39、須將自耦調(diào)壓器調(diào)回到零位，斷總開關。 2.開啟單相交流電源的步驟1)開啟電源前，檢查控制屏下方“單相自耦調(diào)壓器”電源開關須在“關”位置，調(diào)壓器必須調(diào)至零位。2)打開“電源總開關”，按下“啟動”按鈕，并將“單相自耦調(diào)壓器” 開關撥到“開”位置，通過手動調(diào)節(jié)，在輸出口a、x兩端，可獲得所需的單相交流電壓。3)實驗中如果需要改接線路，必須將開關撥到“關”位置，保證操作安全。實驗完畢，將調(diào)壓器調(diào)回到零位，最后，關斷“電源總開關”。3. 開啟直流操作電源的步驟1)在交流電源啟動后，接通“固定直流電壓輸出”開關，可獲得220V（額定電流為1.5A）不可調(diào)的直流電壓輸出。接通“可調(diào)直流電壓輸出”開關，可獲得

40、40220V（額定電流為3A）可調(diào)節(jié)的直流電壓輸出。固定電壓及可調(diào)電壓值可由控制屏下方中間的直流電壓表指示。當將該表下方的“電壓指示切換”開關撥向“可調(diào)電壓”時，指示可調(diào)電源電壓的輸出值，當將它撥向“固定電壓”時，則指示輸出固定的電源電壓值。2)“可調(diào)直流電源”是采用脈寬調(diào)制型開關穩(wěn)壓電源，輸入端接有濾波用的大電容，為了不使過大的充電電流損壞電源電路，采用了限流延時保護電路。所以本電源在開機時，約需有34秒鐘的延時后，進入正常的輸出。3)可調(diào)直流穩(wěn)壓輸出設有過壓和過流保護告警指示電路。當輸出電壓調(diào)得過高時（超過240V），會自動切斷電路，使輸出為零，并告警指示。只有將電壓調(diào)低（約240V以下）

41、，并按“過壓復位”按鈕后，才能自動恢復正常輸出。當負載電流過大（即負載電阻過小），超過3A時，也會自動切斷電路，并告警指示，此時若要恢復輸出，只要調(diào)小負載電流（即調(diào)大負載電阻）即可。有時候在開機時出現(xiàn)過流告警，這說明在開機時負載電流太大，需要降低負載電流。若在空載下開機，發(fā)生過流告警，這是由于氣溫或濕度明顯變化，造成光電耦合器TIL117漏電使過流保護起控點改變所致，一般經(jīng)過空載開機(即開啟交流電源后，再開啟“可調(diào)直流電源”開關)預熱幾十分鐘，即可停止告警，恢復正常。3.2實驗的基本要求可控勵磁發(fā)電系統(tǒng)實驗的目的在于培養(yǎng)學生掌握系統(tǒng)的實驗方法與操作技能。通過實驗使學生能夠根據(jù)實驗目的，實驗內(nèi)容

42、及實驗設備擬定實驗線路，選擇所需儀表，確定實驗步驟，讀取實驗所需數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)和現(xiàn)象進行分析研究，得出必要的結(jié)論，從而完成實驗報告。在整個實驗過程中，學生必須集中精力，及時認真做好實驗?，F(xiàn)按實驗過程提出下列基本要求。1.實驗前的準備實驗前應復習教科書有關章節(jié)內(nèi)容，認真研讀實驗指導書，了解實驗目的、項目、方法與步驟，明確實驗過程中應注意的問題（有些內(nèi)容可到實驗室對照實驗設備進行預習，熟悉組件的編號，使用及其規(guī)定值等）。實驗前應寫好預習報告，經(jīng)教師檢查認為確實做好了實驗前的準備，方可開始實驗。認真作好實驗前的準備工作，對于培養(yǎng)學生獨立工作能力，提高實驗質(zhì)量和保護實驗設備、保證人身安全等都具有十分重要

43、的作用。2.實驗的進行1)建立小組，合理分工每次實驗都以小組為單位進行，每組由23人組成。實驗過程中的接線、接通或切斷負載、調(diào)節(jié)電壓或電流、記錄數(shù)據(jù)等項工作每人應有明確的分工，以保證實驗操作的協(xié)調(diào)和記錄數(shù)據(jù)的準確。2)選擇組件和儀表實驗前先熟悉本次實驗所用的組件，記錄繼電器銘牌數(shù)據(jù)和選擇合適的儀表量程，然后依次排列組件和儀表，便于讀取數(shù)據(jù)。3)按圖正確接線根據(jù)實驗線路圖及所選組件、儀表，按圖接線，接線力求簡單明了。接線原則應是先接串聯(lián)主回路，再接并聯(lián)支路。為方便檢查線路的正確性，實驗線路圖中的直流回路、交流回路、控制回路等應分別用不同顏色的導線連接。4)試運行在正式實驗開始之前，先熟悉儀表，然

44、后按有關規(guī)定起動繼電保護電路，觀察所有儀表是否正常。如果出現(xiàn)異常，應立即切斷電源，并排除故障；如果一切正常，即可正式開始實驗。5)讀取數(shù)據(jù)預習時對繼電器及其保護裝置的試驗方法及所測數(shù)據(jù)的大小作到心中有數(shù)。正式實驗時，根據(jù)實驗步驟逐個讀取數(shù)據(jù)。6)認真負責，實驗有始有終實驗完畢，須將實驗結(jié)果交指導老師審查。經(jīng)指導老師認可后，才允許拆線，并把實驗所用的組件、導線及儀器等物品整理好，放至原位。3.3可控勵磁發(fā)電系統(tǒng)操作運行及檢測維護3.3.1可控勵磁自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的投入運行的操作步驟1將控制方式切換開關置于“自動”位置，將勵磁整定電位器旋至最低勵磁輸出端。2按起勵試驗步驟將發(fā)電機電壓UF建立至最低整定

45、值。3向勵磁電流增加方向緩慢旋動勵磁整定電位器，使UF上升至額定值UFe；觀察控制電壓表、勵磁電壓表、勵磁電流表及發(fā)電機電壓表、勵磁電流表，各參數(shù)應平滑均勻上升，無跳躍突變現(xiàn)象。4穩(wěn)定運行幾分鐘，檢查勵磁系統(tǒng)各部分有無異常現(xiàn)象。5按并列操作要求和步驟，將發(fā)電機并入電網(wǎng)。6往增方向緩慢旋動勵磁整定電位器，發(fā)電機逐漸帶上無功負載、觀察勵磁電流表、無功功率表（或cos表）亦應平滑均勻上升，無跳躍突變現(xiàn)象。此外，系統(tǒng)也允許按類似步驟用手控方式起勵及運行。3.3.2自動手動控制切換操作要點1正常運行中的切換：當需要從自控切換到手控，或者相反操作時，可按如下步驟進行：按下UK校準按鈕SB將控制電壓表切換至

46、運行控制檔，讀取運行控制電壓。迅速松開UK校準按鈕SB，將控制電壓表投至待用控制檔，立即調(diào)整待用控制電壓，使之等于運行控制電壓。重復上述操作12次，盡可能使兩種控制電壓相等。迅速將控制方式切換開關切換至待用控制方式。2切換操作注意事項：正常運行中，是否允許切換及在什么條件下才能切換，應嚴格按等UK值切換原則行事。有的調(diào)節(jié)器手控電路中未引入負反饋環(huán)節(jié)，手控時調(diào)節(jié)系統(tǒng)運行于開環(huán)狀態(tài)，無自動穩(wěn)定作用；這時手控只能作自控的事故或緊急備用控制，正常運行中不得隨意切換，否則容易使整個系統(tǒng)失去穩(wěn)定。（本實驗裝置在運行中可按等UK原則進行切換）正常運行中，宜盡可能使用自控方式。因為即使是具有負反饋閉環(huán)運行的手

47、控電路，其自動調(diào)節(jié)能力也遠不如自控方式強，當發(fā)電機突然大量減少負載時，很容易產(chǎn)生過電壓。此外，只要自控方式運行正常，就不要隨意切至手控，以免操作不當引起機組振蕩或失步解列。正常運行中的切換，宜在負載穩(wěn)定、運行情況良好時進行，一般不宜在輕載時。處于自控方式運行中的勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)，必須經(jīng)常注意保持手控、自控電壓相等，特別當負載發(fā)生較大變化后，更應及時調(diào)節(jié)手控電壓，使之等于自控值，以便自控電路故障或緊急時，立即切至手控方式。3自動控制失控時的切換操作。由于運行中經(jīng)常保持了手控和自控電壓相等，故當自控方式失控時，處于備用狀態(tài)的手控電壓接近于故障前的自控電壓，應立刻從自動切換到手控。注意，這時決不可在按上

48、述正常運行中的切換步驟，校準兩種控制電壓后才作切換。因為這時的自控電壓已經(jīng)不是調(diào)節(jié)裝置實際需要之值了，如果再作調(diào)整，切換后可能引起機組振蕩甚至失步解列。3.3.3可控勵磁自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的正常運行要點1正常重載運行下的可控勵磁自動調(diào)節(jié)裝置，特別當電網(wǎng)電壓偏低，在低功率因數(shù)下運行時，應注意裝置的輸出電流不得超過額定值，以免主電路各元件（特別是可控整流元件）過載，影響使用壽命。同時應著重監(jiān)視過勵限制單元的運行情況。2當電網(wǎng)電壓較高，調(diào)節(jié)裝置長期在高功率因數(shù)下輕載運行時，應注意勵磁裝置的輸出電流不得低于最小允許值，以免發(fā)電機進相，影響運行穩(wěn)定性。同時應著重監(jiān)視低勵限制單元的運行情況。若無低勵限制電路，則

49、應注意防止發(fā)電機進相運行。3當發(fā)電機外部短路，或由于其他原因電網(wǎng)電壓過低時，調(diào)節(jié)裝置應強行增加勵磁。在強勵電流倍數(shù)及強勵動作時間允許范圍（一般為50秒）內(nèi)，運行人員不得干涉強勵裝置的正常工作。4正常運行中的無功整定調(diào)節(jié)，應通過勵磁整定電位器進行。當需要改變機組間的無功分配比例關系時，應改變調(diào)差電阻。5運行中應經(jīng)常檢查勵磁系統(tǒng)各部分的發(fā)熱情況，注意監(jiān)視其溫升不得超過允許值；其中，應特別注意勵磁主電路中各整流元件及勵磁電源變壓器的溫升。6正常運行中，注意監(jiān)視勵磁繞組的接地檢查裝置運行情況，防止因接地而引起整流裝置輸出端短路，燒壞整流元件。7當發(fā)電機由于某種原因低頻運行時，應特別注意可控橋輸出電流不

50、得超過允許值，可控硅的溫升應符合要求。8正常運行中，不允許隨意斷開處于運行狀態(tài)的組件，以免引起可控橋失控；亦不允許隨意更改各自動裝置的整定值。9運行中的勵磁調(diào)節(jié)裝置失控或故障時，應冷靜處理，不宜慌張草率，以免事故擴大，危及設備及人身安全。3.3.4勵磁調(diào)節(jié)裝置的退出及停機操作要點當勵磁調(diào)節(jié)裝置需要退出運行時，其操作步驟隨機組的運行方式（單機還是并網(wǎng)）、起勵方式（剩磁自激，還是外接直流電源助磁或它激起勵）以及勵磁主電路接線方式的不同而有所差別，分述如下：單機運行時采用自激起勵的機組，在勵磁調(diào)節(jié)裝置退出運行操作中，應注意防止剩磁過低甚至消失。其操作步驟如下：1.對配有滅磁開關QFG且負載可逐漸卸去

51、的機組：（A）在保持f、UF不變的條件下，逐漸減小負載，直至斷開發(fā)電機斷路器QF不致使機組飛車時，即可斷開QF，聯(lián)跳QFG。（B）對于斷開QF后不能立刻聯(lián)跳QFG的裝置，在斷QFG以前，即使發(fā)電機短時空載運行，亦應注意維持f、UF額定值不變，防止發(fā)電機過壓。（C）停止風機運轉(zhuǎn)（實際設備可控橋部分有降溫風機）。（D）將勵磁整定電位器退至最低位置。（E）將控制方式切換開關置于截止位置。注意：斷開QFG前，f不能過低，否則調(diào)節(jié)器將在低頻下強勵，可能產(chǎn)生過流或過壓；對于自激起勵的發(fā)電機，在跳開QFG前，不能過分降低UF，否則剩磁過低或消失，將給下次起勵帶來困難。2.對未配QFG且不能逐漸卸載的機組：為

52、了避免勵磁裝置低頻強勵過電流，一般不宜帶負載停機，但應注意防止甩負載飛車。步驟是：（A）適當降低轉(zhuǎn)速，使機組短期在4547Hz低頻下運行，以防甩負載飛車。（B）斷開QF，迅速調(diào)節(jié)原動機的調(diào)速器，維持f額定，同時迅速調(diào)節(jié)勵磁整定電位器，保持UF額定。（C）斷開勵磁電源開關。其余操作同中的（C）（E）。3.對于沒有QFG但可逐漸卸載的發(fā)電機：先按（A）項操作，逐漸卸去負載，再按（B）項及以后步驟操作。采用外接直流電源助磁或它激起勵的機組。由于采用了外接起勵電源，發(fā)電機有無剩磁，對起勵關系不大。其操作除斷開QFG后，應將勵磁電流降至零（UF相應降至接近殘壓值）。3.4控勵磁發(fā)電系統(tǒng)常見故障及處理方法

53、3.4.1滅磁開關QFG的常見故障及處理方法1QFG合不上?？赡苁牵汉祥l電源消失，應首先檢查熔斷器是否熔斷，然后檢查電路是否故障；傳動機構(gòu)調(diào)整不當；合閘或分閘電路故障。2合閘線圈燒毀。原因：操作機構(gòu)故障或調(diào)整不當，致使線圈通電時間過長；連續(xù)頻繁操作次數(shù)過多；線圈嚴重受潮、腐蝕或機械損傷，造成匝間或?qū)娱g短路。處理：檢查并調(diào)整操作機構(gòu)及延時元件的時延；更換損壞線圈。3.4.2調(diào)試中常見故障及處理方法1無三相觸發(fā)脈沖及控制信號：測量回路未接入調(diào)試電源；檢測放大電路故障，無控制信號輸出；穩(wěn)壓電路故障無輸出。2三相觸發(fā)脈沖正常，但可控橋直流輸出及交流輸入均為零。原因：可控橋交流側(cè)開路，可能是交流側(cè)電源開

54、關未合上；熔斷器熔斷；可控橋輸入或輸出短路。處理：合上交流側(cè)電源開關；熔斷器熔斷可能由于QFG未跳閘，或勵磁電源變壓器未斷開所致。應分別斷開QFG或電源變壓器，然后更換熔絲排除故障。3三相觸發(fā)脈沖正常、手調(diào)正常，但自動勵磁整定電位器從最小到最大時，可控橋輸出無變化。原因是檢測放大電路故障。處理：旋動勵磁整定電位器，檢查比較電路輸出電壓U是否在要求范圍內(nèi)變化；否則應著重檢查測量電路的整流二極管、濾波電容及比較電路的穩(wěn)壓管是否損壞，電路中是否有虛焊及脫焊現(xiàn)象，連接導線是否正確或開斷；若U正常，則應檢查放大電路輸出的控制電壓UK是否在要求范圍內(nèi)變化；否則應著重檢查晶體管是否損壞、工作電壓是否正常。4

55、三相觸發(fā)脈沖及控制信號UK均正常，但當UK從某值開始逐漸增大時，可控橋輸出電壓不是平滑上升，而是忽大忽小，用示波器觀察波形雜亂。原因是可控橋交流側(cè)相序接錯，或者是同步電壓相序或相位有錯。處理：檢查可控橋電源與觸發(fā)插件的相序是否一致；檢查勵磁電源變壓器及同步變壓器的接線組別及輸入、輸出相序是否符合要求；若同步變壓器通過電壓互感器接入，則應檢查互感器的接線組別及相序。5三相觸發(fā)脈沖及手控均正常，但當自控電壓從某值起逐漸上升時，可控橋輸出電壓上下波動。原因：放大器或控制方式切換電路輸出端并聯(lián)的平滑電容損壞開路，致使自控電壓含有大量交流成份；放大電路中的負反饋回路故障，如電容變質(zhì)或開路等引起自激振蕩。

56、6可控橋輸出電壓三相不對稱?？赡苁侨嘤|發(fā)脈沖不對稱，或者某相或某兩相觸發(fā)電路故障無輸出。處理：調(diào)整或修復移相觸發(fā)組件，使三相脈沖對稱。3.4.3起勵中常見故障及處理1按起勵按鈕，勵磁電流表擺動一下，再按按鈕就沒有反應了。原因：可能是機組轉(zhuǎn)速太低，起勵電流太大，將熔斷器熔斷?？筛鼡Q熔絲（注意不能加大），將機組增速至額定轉(zhuǎn)速后起勵。2按起勵按鈕，勵磁電流表反擺。原因：是勵磁繞組極性接反，其情況一般發(fā)生在無外接直流電源的自激起勵方式在安裝或檢修后第一次起勵時。只要將勵磁繞組兩引出線對換即可。3按起勵按鈕無反應，勵磁電流及電壓表絲毫不動。原因甚多，應分別處理。若為無外接電源的自激起勵，可能是剩磁不足

57、甚至消失，應外接直流電源充磁，或者勵磁繞組極性與殘壓不一致，可對換勵磁繞組兩引出線；若為外接電源助磁起勵，可能是電源電壓過低，應提高電壓；勵磁回路開路，可能是集電環(huán)與電刷接觸不良、有的聯(lián)接點聯(lián)接不良、勵磁繞組或連線有斷線、滅磁開關接觸不良或未合上；起勵控制回路故障，如起勵按鈕接觸不良、起勵接觸器線圈或控制回路斷線或短路；起勵二極管損壞；調(diào)試運行切換插件位置有誤，應切至運行位置；勵磁電源變壓器高壓側(cè)開關未合。4按起勵按鈕后，起勵接觸器工作正常，但機組不能起勵。處理：控制電路故障，無觸發(fā)脈沖；可切至另一種控制方式，若能起勵，則故障在前一控制方式電路中；起勵限制閉鎖元件62KV整定值太低，而可控硅起始觸發(fā)所需電壓又太高，以致可控硅尚未觸發(fā)導通，而閉鎖裝置卻已切斷起勵回路；應按要求重新調(diào)整起勵閉鎖繼電器62KV整定值，并檢查可控硅最低觸發(fā)電壓是否符合要求。續(xù)流二極管短路或整