励磁参数辨识试验方案概要

技术报告项目名称：#3机励磁系统模型参数现场测试试验方案委托单位：大唐国际龙马电站云南电力试验研究院（集团）有限公司电力研究院二○○七年六月工作人员：编写：校核：审定：批准：目录励磁系统模型参数现场测试试验组织措施 (1)1 概述 (1)2 发电机励磁系统设备参数及试验准备工作 (1)2.1 发电机规范 (1)2.2 励磁变压器规范 (2)2.3 PT、CT值 (2)2.4 试验准备工作 (2)2.5 试验使用仪器 (3)2.6 录波量测点配置 (3)3 励磁系统数学模型测辨 (3)3.1 PID和PSS数学模型测辨静态试验 (4)3.1.1 A VR及PSS模型 (4)3.1.2 PID和PSS模型频谱分析辨识 (4)3.1.3 PID模型静态时域分析辨识..................................................................错误！未定义书签。

3.2.1发电机空载特性试验 (7)3.2.2发电机空载时间常数试验 (7)3.2.3 A VR比例放大倍数测量 (8)3.2.4 20%大干扰阶跃试验 (8)3.2.5 发电机空载5%—10%小干扰阶跃响应试验 (9)3.3 发电机负载时动态试验 (9)3.3.1 调差极性校核 (9)3.3.2 调差系数校核 (10)3.3.3 静差率校核 (10)4 安全措施及安全注意事项 (10)励磁系统模型参数现场测试试验组织措施试验总协调：试验总指挥：试验副总指挥：当值值长安全负责：现场协调：工作负责人：技术负责：试验人员：电力试验研究院人员运行当值人员继保班人员试验设备：频谱分析仪、WFLC电量记录分析仪，三相继电保护测试仪。

1 概述发电机励磁控制系统对电力系统的静态稳定、动态稳定和暂态稳定性都有显著的影响。

在电力系统稳定计算中采用不同的励磁系统模型和参数，其计算结果会产生较大的差异。

因此需要能正确反映实际运行设备运行状态的数学模型和参数，使得计算结果真实可靠。

以前大部分电网采用E′q 恒定的发电机模型或与实际相差甚远的励磁系统模型和参数进行计算，随着我国电力系统全国联网和西电东送工程的实施，对电力系统稳定计算提出了更高的要求。

新的稳定导则要求发电机采用精确模型，也要求在计算中采用实际的励磁系统模型和参数。

通过对电网典型主力机组的发电机、励磁和调速系统模型和参数进行调查和测试，为系统稳定分析及电网日常生产调度提供准确的计算数据，是保证电网安全运行和提高劳动生产率的有效措施，具有重要的社会意义和经济效益。

2 发电机励磁系统设备参数及试验准备工作2.1 发电机规范2.2 励磁变压器规范2.3 PT、CT值2.4 试验准备工作将励磁调节器监视用计算机与被试调节器联接，以便试验时修改定值，并实时监视试验过程中调节器各参数的变化情况。

集控室设专人监视各参数，准备两对对讲机，用于试验时通讯联络。

现场安全措施由电厂负责安排。

2.5 试验使用仪器表12.6 录波量测点配置试验时对下列各电气量进行测量或录波1)发电机定子三相电压：频率响应特性测试时，经FLC-1 测试仪变换为直流电压后送至频谱分析仪；阶跃响应试验时，接入WFLC分析仪。

2)发电机A、C相电流：取自调节器屏上，接入WFLC分析仪。

3)发电机转子电压U fd：取自发电机转子，接入WFLC分析仪。

4)发电机转子电流I fd：取自发电机转子（分流器信号），接入WFLC分析仪。

3 励磁系统数学模型测辨发电机励磁系统的模型和参数测试现场试验包括发电机空载试验和发电机负载试验两部分，其中空载试验包括励磁机空载特性测量试验、励磁机空载时间常数测量试验、比例放大倍数测量试验、发电机20%大干扰阶跃试验、发电机饱和时间常数测量试验，发电机阶跃响应试验以及负载试验3.1 PID和PSS数学模型测辨静态试验3.1.1 A VR及PSS模型龙马电站3号发电机SA VR2000型双微机励磁调节器的控制规律为PID+PSS，数学模型见图1 。

图1 SAVR-2000型调节器传递函数框图A VR：主励磁调节环采用PID校正，调节参数见图1，此组A VR参数在机组投运试验时已调整好，主环调节是稳定的，符合PSS投运条件。

PSS：励磁调节器采用的电力系统稳定器为ω和P双输入信号的电力系统稳定器，ω和Pe输入信号是通过对发电机机端电压和定子电流采样，软件计算得到的。

3.1.2 PID和PSS模型频谱分析辨识3.1.2.1 PID的采样环节频谱辨识1)励磁调节器采集频谱分析仪输出的白噪声信号并作为被测量环节的输入信号，该环节的输出（实际为离散计算结果）用D/A输出到频谱分析仪的B通道。

2）PID比例积分微分全部推出，测量PID的AD－DA采样环节输入和输出信号的幅频特性和相频特性。

3.1.2.2 PID的比例放大环节频谱辨识1）励磁调节器采集频谱分析仪输出的白噪声信号并作为被测量环节的输入信号，该环节的输出（实际为离散计算结果）用D/A输出到频谱分析仪的B通道。

2）PID的两级超前/滞后环节设为0(KI=KD=0)，比例放大倍数分别设为5，20，用频谱分析仪测量该环节输入和输出信号的幅频特性和相频特性。

3）根据厂家提供的模型和测量结果用辨识的方法计算出参数，如与该环节给定的参数一致，说明模型是正确的。

4）用给定的模型和参数计算该环节的幅频特性和相频特性，如果与频谱仪测量的结果一致，说明模型是正确的特别要注意的是，由于频谱仪输出的白噪声信号是经过励磁调节器采样后作为被测量环节的输入，所以在计算时要考虑白噪声是经过一个时延环节再加到输入点，同时还要考虑输出环节D/A、A/D的时延环节(下同)。

3.1.2.3 PID的超前/滞后环节频谱辨识1)励磁调节器采集频谱分析仪输出的白噪声信号并作为被测量环节的输入信号，该环节的输出（实际为离散计算结果）用D/A输出到频谱分析仪的B通道。

2)PID的比例放大环节退出，KI=10,KD=0，用频谱分析仪测量该环节输入和输出信号的幅频特性和相频特性。

3)根据厂家提供的模型和测量结果用辨识的方法计算出参数，如与该环节给定的参数一致，说明模型是正确的。

4)用给定的模型和参数计算该环节的幅频特性和相频特性，如果与频谱仪测量的结果一致，说明模型是正确的3.1.2.4 PSS的隔直环节频谱辨识1)励磁调节器采集频谱分析仪输出的白噪声信号并作为被测量环节的输入信号，该环节的输出（实际为离散计算结果）用D/A输出到频谱分析仪的B通道。

2)PSS的比例放大设为1，Tw设为6，T1=T2=T3=T4=1，用频谱分析仪测量该环节输入和输出信号的幅频特性和相频特性。

3)根据厂家提供的模型和测量结果用辨识的方法计算出参数，如与该环节给定的参数一致，说明模型是正确的。

4)用给定的模型和参数计算该环节的幅频特性和相频特性，如果与频谱仪测量的结果一致，说明模型是正确的需要注意的是，由于频谱仪输出的白噪声信号是经过励磁调节器采样后作为被测量环节的输入，所以在计算时要考虑白噪声是经过一个时延环节再加到输入点，同时还要考虑输出环节D/A、A/D的时延环节（下同）。

3.1.2.5 PSS的超前环节频谱辨识1)励磁调节器采集频谱分析仪输出的白噪声信号并作为被测量环节的输入信号，该环节的输出（实际为离散计算结果）用D/A输出到频谱分析仪的B通道。

2)PSS的比例放大设为1，Tw设为9999，T1=0.2，T2=0.02，T3=T4=1，用频谱分析仪测量该环节输入和输出信号的幅频特性和相频特性。

3)根据厂家提供的模型和测量结果用辨识的方法计算出参数，如与该环节给定的参数一致，说明模型是正确的。

4)用给定的模型和参数计算该环节的幅频特性和相频特性，如果与频谱仪测量的结果一致，说明模型是正确的3.1.2.6 PSS的滞后环节频谱辨识1)励磁调节器采集频谱分析仪输出的白噪声信号并作为被测量环节的输入信号，该环节的输出（实际为离散计算结果）用D/A输出到频谱分析仪的B通道。

2)PSS的比例放大设为1，Tw设为9999，T1=T2=1，T3=1,T4=10，用频谱分析仪测量该环节输入和输出信号的幅频特性和相频特性。

3)根据厂家提供的模型和测量结果用辨识的方法计算出参数，如与该环节给定的参数一致，说明模型是正确的。

特别要注意的是，由于频谱仪输出的白噪声信号是经过励磁调节器采样后作为被测量环节的输入，所以在计算时要考虑白噪声是经过一个时延环节再加到输入点，同时还要考虑输出环节D/A、A/D的时延环节。

4)用给定的模型和参数计算该环节的幅频特性和相频特性，如果与频谱仪测量的结果一致，说明模型是正确的3.2 PID和PSS数学模型测辨静态试验3.2.1发电机空载特性试验试验目的：测量交流发电机空载情况下，给定参考电压、励磁电压、励磁电流和发电机电压的关系。

试验条件：发电机保持额定转速；发电机励磁系统完善可控、出口PT一、二次保险齐全、测量回路完好，发电机具备升压条件。

由外部临时电源向励磁变供电，将励磁变高压侧与分支母线连接临时断开并可靠隔离，选厂内6kV备用开关柜，从备用开关柜引接3х80mm2的6kV高压电缆接至励磁变高压侧。

试验准备：将发电机定子电压、励磁电压、励磁电流接入WFLC电量记录分析仪。

试验方法：（1）平稳调整发电机励磁电流使发电机电压升至130%额定电压，再降到最低。

（2）用WFLC电量记录分析仪测录转子电流及发电机电压上升和下降的曲线。

使用仪器：WFLC电量记录分析仪，高精度万用表。

安全注意事项发电机电压不超过额定值的122%，发电机电压在1.22倍额定值停留记录时间不超过30秒。

试验结束后，发电机过电压保护的整定值恢复到原来的定值，投入运行。

3.2.2发电机空载时间常数试验试验目的：测量发电机空载时间常数。

试验条件：发电机维持额定转速，使用励磁调节器“定角度方式”试验。

发电机保持额定转速；发电机励磁系统完善可控、出口PT一、二次保险齐全、测量回路完好，发电机具备升压条件。

由外部临时电源向励磁变供电，将励磁变高压侧与分支母线连接临时断开并可靠隔离，选厂内6kV备用开关柜，从备用开关柜引接3х80mm2的6kV高压电缆接至励磁变高压侧。

试验方法：在发电机空载条件下，励磁调节器运行在“定角度方式”，采用突然送出励磁调节器触发脉冲的方法，使励磁机转子电压阶跃，用WFLC电量记录分析仪测录发电机电压上升的曲线，计算发电机转子时间常数。

使用仪器：WFLC电量记录分析仪。

3.2.3 A VR比例放大倍数测量试验条件：发电机维持额定转速，发电机空载，使用自动励磁方式，由外部临时电源向励磁变供电，将励磁变高压侧与分支母线连接临时断开并可靠隔离，选厂内6kV备用开关柜，从备用开关柜引接6kV高压电缆接至励磁变高压侧。