发电机自动励磁与自动并列
(完整版)电力系统自动装置原理思考题及答案
复习思考题第二章同步发电机的自动并列一、基本概念1、并列操作：电力系统中的负荷随机变化，为保证电能质量，并满足安全和经济运行的要求，需经常将发电机投入和退出运行，把一台待投入系统的空载发电机经过必要的调节，在满足并列运行的条件下经开关操作与系统并列，这样的操作过程称为并列操作。
2、准同期并列：发电机在并列合闸前已加励磁，当发电机电压的幅值、频率、相位分别与并列点系统侧电压的幅值、频率、相位接近相等时，将发电机断路器合闸，完成并列操作。
3、自同期并列：将未加励磁、接近同步转速的发电机投入系统，随后给发电机加上励磁，在原动转矩、同步力矩作用下将发电机拉人同步，完成并列操作。
4、并列同期点：是发电机发电并网的条件。
同期并列点是表示相序相同、电源频率同步、电压相同。
5、滑差、滑差频率、滑差周期：滑差：并列断路器两侧发电机电压电角速度与系统电压电角速度之差；滑差频率：并列断路器两侧发电机电压频率与系统电压频率之差，用fs 表示；滑差周期：并列断路器两侧发电机电压与系统电压之间相角差变化360°所用的时间。
6、恒定越前相角准同期并列：在Ug和Ux两个相量重合之前恒定角度发出合闸信号的叫恒定越前相角并列装置。
7、恒定越前时间准同期并列：在Ug和Ux两个相量重合之前恒定时间发出合闸信号的叫恒定越前时间并列装置。
8、整步电压、正弦整步电压、线性整步电压：包含同步条件信息的电压；正弦整步电压：与时间具有正弦函数关系的整步电压；线性整步电压：与时间具有线性函数关系的整步电压。
二、思考题1、同步发电机并列操作应满足什么要求？为什么？答：同步发电机并列操作应满足的要求：（1）并列断路器合闸时，冲击电流应尽可能小，其瞬时最大值一般不超过1~2倍的额定电流。
（2）发电机并网后，应能迅速进入同步运行状态，其暂态过程要短，以减少对电力系统的扰动。
因为：(1)并列瞬间，如果发电机的冲击电流大，甚至超过允许值，所产生的电动力可能损坏发电机，并且，冲击电流通过其他电气设备，还合使其他电气设备受损；(2)并列后，当发电机在非同步的暂态过程时，发电机处于振荡状态，遭受振荡冲击，如果发电机长时间不能进入同步运行，可能导致失步，并列不成功。
发电机升压并列和解列操作
发电机升压并列和解列操作一、发电机与系与统并列：1、接到值长令与汽机值班员联系。
2、检查发电机出口开关在“备用”位臵。
3、插上发电机测量PT小车的二次插头。
4、将发电机测量PT小车由“试验”摇至“工作”位臵;5、插上发电机测量PT小车的二次小开关及控制保险；6、插上发电机保护PT小车的二次插头；7、将发电机保护PT小车由“试验”摇至“工作”位臵;8、插上发电机保护PT小车的二次小开关及控制保险；9、查发电机出口601开关在“分闸”位臵；10、插上发电机出口601开关的二次插头；11、将发电机出口601开关由“试验”摇至“工作”位臵;12、插上发电机出口601开关的二次小开关及控制保险；13、查发电机出口联跳灭磁开关的保护压板在“退出”位臵；14、查发电机失磁保护压板在“退出”位臵；13、待发电机转速升至额定值（3000转/分）后，合上灭磁开关MK。
10、检查励磁输出下限指示灯亮，选择开关在手动位臵，按下启磁按钮。
11、手动调节可控硅输出，缓慢升高发电机定子电压至额定值，在升压过程中应注意监视发电机定子电压上升平稳并与励磁电流增加值对应，且三相静子电流指示均为零。
12、将同期控制方式开关扭至“就地”位臵。
13、将发电机同期开关扭至“投入”位臵。
14、将同步检查开关扭至“允许”位臵。
15、将同期方式开关扭至“自动”位臵。
16、调整发电机频率、电压与系统的一致。
17、将发电机主开关扭至闪光位臵。
18、待同步表指针按顺时针方向缓慢（3转/分）接近红线约5º左右，合上发电机主开关（此时应监视发电机三相静子电流表指示基本平衡，确证开关已合上）。
19、通知汽轮机发电机已并列。
20、按值长命令接待有、无功负荷。
21、断开发电机同期开关。
22、断开发电机准同期开关。
23、断开发电机同期闭锁开关。
24、投入励磁柜内主开关联动灭磁开关压板和失磁及空载过压压板。
25、投入失磁保护出口压板。
26、操作完毕，汇报值长。
发电机的自动并列
U sl
U slm
e
0 e
28
～
二、恒定越前时间形成
U sl
叠加 线性整步 电压 比例 越前时间整定 比例、微分环节
t
tYJ
微分
tYJ
0
e
0
e 0
e
29
越前时间位于： U sl
U slm
～
比例
微分
=
并列时： ①频率相等 ②电压幅值相等 ③相角差不等于零
当相角较小时，冲击电流与机端电压夹角为0 度，所以对于发电机来讲，冲击电流为有功
性冲击电流
发电机电压相位超前系统的时发出有功，否则吸收
e
i
" h max
1.8 2U x e " 2 sin Xq Xx 2
允许
e
5o～10o，国外2o～4o
ey 2 arcsin
sy ey
" " ih max X q X x
2 1.8 2U G
rad
tc tQF
rad / s
23
～
Ux X x
QF 1
例：某电厂发变组单元接线，高低压侧均为同期
点。系统等值参数归算到高压侧，以发电机容量 为基准。计算自动准同期并列时最大允许
一、脉动电压
Ux UG
us uG ux UGm sinGt G U xm sinxt x
12
～
（一）电压幅值相等
U Gm U xm G x 0 us uG ux UGm sinGt G U xm sinxt x
第一、二章同步发电机自动并列装置
整步电压信号 发生器单元 压差判 闭 别环节 锁
调压控制 执行环节
调频控制 执行环节
3
频率差 闭锁环节
恒定导前 时间环节
合闸执 行环节
频率差判 别环节
②不能保证发电机在Δδ= 0时并列。目前 电力系统中运行的恒定越前时间自动准同 期装置的恒定越前时间的获得大都是建立 在滑差角频率ωS为常数的基础上。而实际 运行时ωS 并不能保持常数而随时间有一 些变化，这就从原理上不能保证越前时间 恒定。同时加上断路器合闸时间存在的误 差，就使得从原理上不能保证发电机在 Δδ= 0时并列。
•2.4.2 直接比较usys 和uG周期的长短检测频差方向
fG
1 TG
fsy s
1 Tsy s
fG Tsys Nsys fs TG NG
2.5 压差大小和方向的鉴别 2.5.1 压差大小的鉴别： 作用：检查压差的大小。
ui U U set
当 U
U set
U
压差满足要求；
act
当 U
2.6.2调频部分
（1）作用：鉴别频差的方向，当发电机频 率高于系统频率，发减速脉冲；当发电机频 率低于系统频率发增速脉冲。 （2）构成 1）频差方向鉴别： 2）调速脉冲的形成：δ在0 °~180°发调 速脉冲。
(3)、频差大小检测： （一）比较导前时间和导前相角脉冲次序检 查频差大小
(4)频差方向鉴别 （一） 利用[usys]和[ug]的后沿与[ug]和 [usys]的电平的对应关系检出频差 （二）检测usys 和ug周期的长短检测频差 方向
电力系统自动化第1章_发电机的自动并列
➢计算公式： I h K M I m ，KM-冲击系数，发电机端取
1.8； I m—冲击电流有效值
I h. max K M . 2 I m
1.8 2 I m 2.55 I m
，Ih.max-冲击电流最大值。
➢物理意义：它会产生很大的电动力（在电气设备中产生的电动力与
其平方成正比），其大小可用来校验电工设备在发生短路时机械应力的
UG ，使它与UX间的电压差小于规定值。
(3)合闸信号控制单元
检测并列条件，当待并机组的
频率和电压都满足并列条件时，
控制单元就选择合适的时间
(恒定越前时间）发出合闸信
号，使并列断路器的主触头接
通时，相角差为零。
注意：掌握每一个组成单元的任务！
第二节 准同期并列的基本原理
2、自动准同期装置的类型（按自动化程度分类）
大于某一个给定值。
第二节 准同期并列的基本原理
（三）利用脉动电压us检测准同期并列的条件
3、合闸相角差δe的控制
（1）越前时间
考虑到断路器操动机构和合闸控制回路的固有动作时间，必
须在两电压相量重和之前发出合闸信号，即取一提前量。这
一段时间一般称为“越前时间”。
（2）恒定越前时间
由于越前时间只需按断路器的合闸时间(准同期装置的动作
1、 uS U G sin(G t 1 ) - U X sin( x t 2 )
设初始角1 2 0，应用积化和差公式可得：
G x
G x
uS 2U G sin(
2
令U S 2U G sin(
则uS U Scos(
t）cos(
G x
只有相角差情况下并列时的冲击电流主要是有功分量。
同步发电机并列操作的概念
同步发电机并列操作的概念
同步发电机并列操作是指将多台同步发电机以并列的方式连接在一个电力系统中，共
同供电或接入电力系统运行。
并列操作可以有效地提高电力系统的可靠性和灵活性，实现
电能互换和负荷平衡。
在同步发电机并列操作中，各个发电机必须具备相同的额定电压、频率和相序。
通过
并列操作，可以实现多台发电机共同为负荷供电。
当一个发电机发生故障或需要停机维护时，其他发电机可以自动地接替其负荷，保持电力系统的稳定运行。
为了实现同步发电机的并列操作，需要进行以下步骤：
1. 调节发电机的电压和频率：各个发电机要经过调节，使其输出的电压和频率与其
他发电机一致。
可以通过调节发电机的励磁电流和机械负荷来实现。
2. 同步发电机的相序和相位调整：为了使多台发电机正常运行并列操作，需要对它
们的相序和相位进行调整。
可以通过调整发电机的同步装置来实现。
同步装置主要包括同
步器、同步变压器和同步电路等。
3. 并列操作的电流调节：在实际的并列操作中，需要对发电机输出的电流进行调节，以保持各个发电机的负荷平衡。
可以通过调整发电机的励磁电流和机械负荷来实现。
4. 同步发电机并列运行的保护措施：为了保护并列运行的发电机和电力系统，需要
配置合适的保护设备和控制系统。
常见的保护措施包括电流保护、电压保护、频率保护和
过载保护等。
通过以上步骤和措施，可以实现同步发电机的并列操作，提高电力系统的可靠性和灵
活性，满足不同负荷需求和故障情况下的电力供应要求。
图解发电机励磁原理
励磁系统类型与特点
直流励磁机励磁系统
采用直流发电机作为励磁电源，具有 结构简单、运行可靠的特点。
交流励磁机励磁系统
采用交流发电机作为励磁电源，通过 整流装置提供直流励磁电流，具有较 大的灵活性和适应性。
04
发电机励磁系统故障诊断与处理
常见故障类型及原因分析
励磁不足或失磁
可能是由于励磁电源故障 、励磁回路开路、励磁绕 组短路等原因导致。
励磁过流
可能是由于励磁回路短路 、励磁绕组接地等原因导 致。
励磁电压不稳定
可能是由于电源电压波动 、励磁调节器故障等原因 导致。
故障诊断方法与技巧
观察法
通过观察发电机运行时的励磁电 压、电流波形等参数，判断是否
下坚实基础。
关注前沿技术动态
关注发电机励磁技术的最新发 展动态，了解新技术、新方法 的应用情况，不断提升自己的 专业素养。
加强实践动手能力
通过参与实验、项目等方式加 强实践动手能力，培养解决实 际问题的能力。
拓展跨学科知识
学习与发电机励磁相关的跨学 科知识，如电力系统分析、电 机学等，提升综合分析和解决
如失磁、励磁不稳、励磁过流等故障，通过 案例分析学习相应的处理方法和预防措施。
发电机励磁技术发展趋势预测
数字化与智能化
随着电力电子技术和控制理论的发 展，未来发电机励磁系统将更加数 字化和智能化，实现更精确的控制 和优化。
多功能集成化
为满足不同应用场景的需求，发电 机励磁系统将向多功能集成化方向 发展，如集成无功补偿、谐波治理 等功能。
发电厂变电站电气设备智慧树知到答案章节测试2023年内蒙古机电职业技术学院
第一章测试1.水力发电是将水流的动能转换为机械能，再将机械能转换为电能的过程。
A:对B:错答案:A2.火力发电是将燃料的化学能转换为热能，再将热能转换为机械能，然后再将机械能转换为电能的过程。
A:错B:对答案:B3.风力发电是将空气的动能转换为机械能，再将机械能转换为电能的过程。
A:对B:错答案:A4.锅炉、汽轮机、发电机是常规火力发电厂的三大主机。
A:对B:错答案:A5.枢纽变电站位于电力系统的枢纽点，全站停电时将引起系统解列，甚至瘫痪。
A:错B:对答案:B6.中间变电站一般位于系统的主要环路线路中或系统主要干线的接口处，全站停电时，将引起区域电网解列。
A:对B:错答案:A7.地区变电站以对地区用户供电为主，是一个地区或城市的主要变电站，全站停电时，仅使该地区中断供电。
A:错B:对答案:B8.终端变电站位于输电线路终端，接近负荷点，经降压后直接向用户供电。
A:错B:对答案:B9.继电保护作用是当一次设备发生事故时，作用于断路器跳闸，自动切除故障元件，当一次系统出现异常时发出信号，提醒工作人员注意。
A:错答案:B10.自动装置用来实现发电机的自动并列、自动调节励磁、自动按事故频率减负荷、电力系统频率自动调节、按频率自动启动水轮机组,实现发电厂或变电站的备用电源自动投入、输电线路自动重合闸、变压器分接头自动调整、并联电容器自动投切等A:对B:错答案:A第二章测试1.变压器过负荷运行时也可以调节有载调压装置的分接开关。
A:错B:对答案:A2.把电容器串联在线路上以补偿电路电抗，可以改善电压质量，提高系统稳定性和增加电力输出能力。
A:对B:错答案:A3.变压器中性点接地,属于保护接地。
A:对B:错答案:A4.在实际运行中，三相线路的对地电容，不能达到完全相等，三相对地电容电流也不完全对称，这时中性点和大地之间的电位不相等，称为中性点出现位移。
A:对B:错答案:A5.10kV系统一相接地后，非接地相的对地电压为线电压。
电力系统自动装置原理思考题及答案 (2)
电力系统自动装置原理思考题及答案复习思考题第二章同步发电机的自动并列一、基本概念 1、并列操作:电力系统中的负荷随机变化，为保证电能质量，并满足安全和经济运行的要求，需经常将发电机投入和退出运行，把一台待投入系统的空载发电机经过必要的调节，在满足并列运行的条件下经开关操作与系统并列，这样的操作过程称为并列操作。
2、准同期并列:发电机在并列合闸前已加励磁，当发电机电压的幅值、频率、相位分别与并列点系统侧电压的幅值、频率、相位接近相等时，将发电机断路器合闸，完成并列操作。
3、自同期并列:将未加励磁、接近同步转速的发电机投入系统，随后给发电机加上励磁，在原动转矩、同步力矩作用下将发电机拉人同步，完成并列操作。
4、并列同期点:是发电机发电并网的条件。
同期并列点是表示相序相同、电源频率同步、电压相同。
5、滑差、滑差频率、滑差周期:滑差:并列断路器两侧发电机电压电角速度与系统电压电角速度之差;滑差频率:并列断路器两侧发电机电压频率与系统电压频率之差，用 fs表示; 滑差周期:并列断路器两侧发电机电压与系统电压之间相角差变化 360?所用的时间。
6、恒定越前相角准同期并列:Ux 两个相量重合之前恒定角度发出合闸信号的叫恒定越前相角并列装在 Ug 和置。
7、恒定越前时间准同期并列:在 Ug 和 Ux 两个相量重合之前恒定时间发出合闸信号的叫恒定越前时间并列装置。
8、整步电压、正弦整步电压、线性整步电压:包含同步条件信息的电压;正弦整步电压:与时间具有正弦函数关系的整步电压;线性整步电压:与时间具有线性函数关系的整步电压。
二、思考题 1、同步发电机并列操作应满足什么要求,为什么, 答: 同步发电机并列操作应满足的要求:(1)并列断路器合闸时，冲击电流应尽可能小，其瞬时最大值一般不超过 12 倍的额定电流。
(2)发电机并网后，应能迅速进入同步运行状态，其暂态过程要短，以减少对电力系统的扰动。
因为:1并列瞬间，如果发电机的冲击电流大，甚至超过允许值，所产生的电动力可能损坏发电机，并且，冲击电流通过其他电气设备，还合使其他电气设备受损;2并列后，当发电机在非同步的暂态过程时，发电机处于振荡状态，遭受振荡冲击，如果发电机长时间不能进入同步运行，可能导致失步，并列不成功。
发电机同期并网及励磁系统操作
发电机同期并网及励磁系统操作一、同期：1、同期方式：同步发电机并列方式主要有两种，准同期和自同期。
a、准同期：发电机并列前已加励磁，当发电机频率、电压、相位和运行系统的频率、电压、相位均近似相同时，将发电机出口断路器合闸。
这种操作的优点正常情况下并列时冲击电流小，不会使系统电压降低；缺点是并列时间长，如果并列时机不准，可能会造成非同期并网而引起发电机损坏。
准同期按同期过程的自动化程度一般分为手动准同期和自动准同期。
目前我厂使用自动准同期。
b、自同期：发电机先不起励，当其转速接近同步转速时，将其投入系统，然后给发电机加上励磁，在原动机转矩和同步转矩的作用下将发电机拉入同步。
自同期实质上是先并列后同期，因此不会造成非同期合闸且并列过程快，特别是在系统发生事故需紧急投入备用发电机组时，减少并列操作时间。
此外自同期更容易实现自动化，在系统电压和频率降低很多时仍可将发电机投入。
但也存在缺点：未加励磁的发电机并入系统时产生较大的冲击电流。
此电流可能对发电机绕组产生不利影响以及使机组的震动加剧；未加励磁的发电机投入系统相当于一台大容量电动机，将从系统吸收很大的无功电流，将引起系统电压和频率下降。
2、同期点和同期方式的设置在发电厂中并不是每个断路器都必须进行同期操作，只有当某个断路器跳闸后其两侧均有电压，且两侧电压又有可能不同期时，才讲此断路器设为同期点。
设为同期点的断路器只有满足同期条件才允许合闸操作。
具体发电厂同期点和同期方式的设置原则如下：a、直接与母线连接的发电机引出端的断路器、发电机--双绕组变压器单元接线的断路器、发电机—三绕组变压器单元接线各电源测断路器，应设为同期点。
其同期方式对火电厂一般是手动准同期和自动准同期。
b、双侧有电源的双绕组变压器的低压侧或高压测断路器（一般设在低压侧）、三绕组变压器有电源的各侧断路器应设为同期点。
同期方式一般为手动准同期。
c、母线分段断路器、母线联络断路器、旁路断路器应设为同期点。
电力系统自动化基础知识总结
绪论1、了解电力系统自动化的重要性。
①被控对象复杂而庞大。
②被控参数很多。
③干扰严重。
2、掌握电力系统自动化的基本内容。
在跨地区的电力系统形成后，必须建立一个机构对电力系统的运行进行统一管理和指挥，合理调度电力系统中各发电厂的出力并及时综合处理影响整个电力系统正常运行的事故和异常情况，这个机构称为电力系统调度中心。
①按运行管理的区域划分：☞电网调度自动化☞发电厂自动化（火电厂自动化、水电厂自动化）☞变电站自动化☞配电网自动化。
②从电力系统自动控制的角度划分：☞电力系统频率和有功功率控制☞电力系统电压和无功功率控制☞发电机同步并列的原理。
第1章发电机的自动并列1、掌握并列操作的概念及对并列操作的要求。
☞并列的概念：将一台发电机投入电力系统并列运行的操作，称并列操作。
发电机的并列操作又称为“并车”、“并网”、“同期”。
☞对并列操作的基本要求：①并列断路器合闸时，冲击电流应尽可能的小，其瞬时最大值不宜超过1~2倍的额定电流。
②发电机组并入电网后，应能迅速进入同步运行状态，进入同步运行的暂态过程要短，以减少对电力系统的扰动。
2、掌握并列操作的两种方式及各自的特点。
☞并列操作的两种方式：准同期并列（一般采用）、自同期并列（很少采用）。
☞准同期并列的概念：发电机在并列合闸前已励磁，当发电机频率、电压相角、电压大小分别和并列点处系统侧的频率、电压相角、电压大小接近相等时，将发电机断路器合闸，完成并列操作，这种方式称为准同期。
☞自同期并列概念：将一台未加励磁的发电机组升速到接近于电网频率，在滑差角频率不超过允许值，机组的加速度小于某一给定值的条件下，先合并列断路器QF，接着合励磁开关，给转子加励磁电流，在发电机电势逐步增长的过程中，由电力系统将并列机组拉入同步运行。
优点：操作简单，并列迅速，易于实现自动化。
缺点:冲击电流大，对电力系统扰动大，不仅会引起电力系统频率振荡，而且会在自同期并列的机组附近造成电压瞬时下降。
第2章同步发电机的自动并列
系统电压
U sin( t ) U X mX X 2
U U U sin( t ) U sin( t ) 两者的电压差称为滑差电压U S G X mG G 1 mX X 2
●发电机电压角频率 G ●电网电压角频率 X 二者之间的电压相量差为 US UG U X 冲击电流决定于合闸瞬间的 U S ，要求： （1） U S 尽可能小； （2）并列后迅速进入同步运行状态，对电网扰 动小。
合闸后，发电机处于发电状态，受到制动。发电机发出功率， 沿着功角特性到达b点时，有
G x
s 0
此时，仍为发电机状态， G 继续减小， s 为负值， 使得 e 逐渐减小，发电机发率沿着功角特性往回摆动，到达 原点时， e 为负，交换功率变负，发电机处于电动机状态， 有重新加速，交换功率沿特性曲线变到c点， G x 来回摆动，直到进入同步运行为止。 进入同步运行状态的暂态过程与合闸时的滑差角频率的初始大 小 s 0 有关，若 s 0 较小，到达最大相角b点的相角差变化 较小，可很快进入同步运行。
可采用两种方式
恒定越前相角准同期 恒定越前时间准同期
准同期并列的基本原理
二、准同期并列装置
频率差控制单元
并列装置的构成
电压差控制单元
合闸信号控制单元
半自动：无频率差、电压差控制功能。
自动化程度一般分为
全自动
自动准同期并列装置 三个控制单元
频率差允许 电压差允许
与 门
QF
并列断 路器
TVX
TVG
一、脉动电压变化
UG U X
US
S1
TS1
S 2
G X
两电压相量做相 对运动
第3章：同步发电机的自动并列
后三个条件必须同时满足，否则有可能产生很大 的冲击电流，甚至引起发电机的强烈振荡。
（二）准同期并列误差对并列的影响 1．合闸电压幅值差对并列的影响
分析条件：UG U X ，G X ，e G X 0
冲击电流的有效值：
I
h
UG
X
d
UX XX
U
X
d
X
X
X
为发电机直轴次暂态电抗；
d
三. 准同期并列
准同期并列时先将待并列双方（系统或发电机）的电 压加到并列断路器主触头两侧，然后调整两侧电压，使电 压幅值、频率和相角分别相等时闭合断路器主触头，使并 列双方并联在一起运行。
（一）准同期并列的理想条件
发电机侧电压
uG UG sin(Gt 0G )
系统侧电压
uX U X sin(X t 0X )
又从最大值变到 0。相角差 e变动2 的时间周期就是脉动
周期TS （滑差周期）。
（二）UG与U X 两电压幅值不相等
US
U
2 G
U
2 X
2UGU X
cos S t
当St 0时，U S UG U X 为两电压幅值差； 当St 时，U S UG U X 为两电压幅值和。
（三）利用脉动电压U S检测准同期并列的条件 1．电压幅值差
自动监视电压表、频率差及选择的时间发出 合闸脉冲，使断路器在零相角差时合闸；同时设 有自动调节电压和频率单元，在压差和频差不合 格时发出控制脉冲。
频差不满足要求时，自动调节原动机的转速， 减小或增加频率，即通过控制原动机的调速器实 现。
压差不满足要求时，自动调节发电机的电压 使待并电压接近系统电压，即通过调节控制发电 机励磁调节装置来实现。
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第9章 同步发电机的励磁调节与自动并列
4 2020/9/15
一、AER作用
（6）励磁限制 （过励磁）
m (P)
O
θ d
φ
IG
p
Eq
B
φ
A jIG X d (Q)
jIG X T
UG
q
US
(a)电流限制图
n
弧线mBn为励磁电流限制， 弧线pBq为定子电流限制。
第9章 同步发电机的励磁调节与自动并列
同时乘以UG/Xd。镜面图
电流测量——用于计 算无功功率
第9章 同步发电机的励磁调节与自动并列
12 2020/9/15
2.调差单元 获得合理的调差系数
正调差（m>0）
U 'G K (UG mQ)
负调差（m>0）
U 'G K (UG mQ)
正调差：无功输出增加时，相当于机端电压下降。
第9章 同步发电机的励磁调节与自动并列
第9章 同步发电机的励磁调节与自 动并列
励磁调节：通过改变励磁电流来改变发电机 电压与输出无功功率。 并列：发电机与系统并网，与解列相反。
第9章 同步发电机的励磁调节与自动并列
1 2020/9/15
9.1 发电机自动调节励磁装置AER
9.1.1 AER的作用与要求
IGE
GLE
UG T
US
IG
(a)系统接线图
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3. PID调节
由输入的偏差电压信号 确定输出的调整信号
y(t) KPu(t) KI
t
0 u(t)dt KD
d u(t ) dt
比例调节 反应电压的波动； 积分调节 反应误差的累积效应；、 微分调节 反应电压的剧烈变化。
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4. 移相放大单元
改变可控整流的控制角 大小，从而改变励磁电压
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9.1.3 发电机励磁ຫໍສະໝຸດ 式与励磁调节方式励磁方式：励磁电流的来源（直流或交流励磁）
励磁调节方式：改变励磁电流的依据。（根 据机端电压、电流与无功等）
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B(t) 2B sin t
u(t) d d (BS) 2BS cost
dt dt
U 2 fBS 可见，U/f反应了磁场强度。
U kB f
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二、 对AER的要求
（1）发电机均应装设自动调节励磁装置，并且自动调节 励磁装置应具备下列功能： a.在电力系统发生故障时，按给定的要求强行励磁； b.在正常运行情况下，按给定要求保持电压； c.在并列运行发电机之间，按给定要求分配无功负荷； d.提高静态稳定极限； e.对200MW及以上的发电机，还应具有过励限制、低励 限制和功角限制等功能。 （2）AER应能够迅速反应系统故障时电压的降低，实现 强行励磁。作为AER强行励磁作用的后备措施，并作为 某些不能满足强行励磁要求的AER的补充措施，发电机 应装设继电强行励磁装置。
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三、 发电机励磁调节示意图
跳闸 停机
自动灭磁
IE
功率 单元
G TA
GLE
TV
IE
AER
UG (a)工作特性
继电强行励磁 (b)励磁调节系统组成
机端电压下降，增大励磁电流
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9.1.2 AER工作原理
P
UG Eq X
sin d
C
Eq
sin d
C
滞相运I行G
US
定子电流变化
O
θ
d φ
Eq sin d C
jIG X T
Eq jIG X d
UG
IG
US
励磁电流变化
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一、AER作用
（6）励磁限制 （磁通密度）
磁感应强度不能直接测量，但可以通过U/f间接测量。
Q
n
q
B
UG IG
A
φ
U
2 G
Xd
EqU G Xd
p
O
(b)功率限制图
P
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一、AER作用
（6）励磁限制 （欠励磁） 如果发电机发出的有功功率
IG cos C
Eq 为常数，机端电压额定。
进相运行
O
θ d
φ
jIG X T
jIG X d UG
P UG IG cos C IG cos C
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二、 对AER的要求
（3）发电机应按下列规定装设自动灭磁装置： a入.1灭M磁W电以阻下。的发电机，可仅在励磁机励磁回路内串联接 b.1MW及以上、6MW以下的发电机，可采用对电阻放电 的灭磁方式，也可采用只在发电机励磁回路和励磁机励 磁回路串联电阻的方式。 c.6MW及以上的发电机，可采用对电阻放电的灭磁方式， 也可以采用对灭弧栅放电的灭磁方式。在励磁机励磁回 路内可采用串联接入电阻的方式。对于大、中型汽轮发 电机和水轮发电机、励磁机励磁回路，可采用对电阻放 电逆变灭磁、非线性电阻灭磁等灭磁方式。 （4）应有足够的调整容量。 （5）简单可靠，操作方便。
Eq
IG
jXd
jXT
UG
US
(b)等值电路
Eq φ
jIG X d
UG jIG X T
US θ d φ IG
(c)相量图
Eq (UG IG Xd sin)2 (IG Xd cos)2
2
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9.1.1 AER的作用与要求
Eq cos UG IG sin X d
UG
UG Eq IGQ X d
UN U G1
发电机发出的无功功率↑，导 致机端电压↓。改变励磁电流 ，就改变了无功输出
1 I G.Q1
3 IE1 IE2
2
I G.Q2
I E2 I E1
I G.Q
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一、AER作用
（1）维持系统中某点电压的稳定。 （2）在并列运行的发电机间合理有效地分配 无功功率。 （3）提高发电机的静态稳定性。 （4）提高系统的暂态稳定性。 （5）在发电机故障时，对发电机的快速灭磁， 可以减小发电机的损坏。
TA2
+
起励 电源
-
G
T
TA1
U
GLE
TV1
TV2
调差单元
各种励磁限制
U 'G Uset
升 降
脉冲放大 移相单元 y PID调节
U
机端电压下降，增大励磁电流
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1.测量单元
电压测量——用两组 TV为了提高可靠性， 并利用正序分量（反应 各种故障）。