发电机励磁系统试验

励磁系统建模试验

静态试验


励磁调节器PID参数测定 励磁调节器静态工作在自动方式下，通过改变PID参数的设置，即 采用单独比例、积分和微分等环节参数时，在调节器的噪声通道 A/D口中加入白噪声，通过调节器输出控制电压的D/A输出获得输 入输出的幅频相频特性。 PSS环节测试 在调节器PSS的噪声通道A/D口中加入白噪声，通过调节器PSS输 出控制电压的D/A输出获得输入输出的幅频相频特性。
发电机励磁系统试验
福建省电力试验研究院
试验分类



型式试验 出厂试验 交接试验 大修试验
交接试验的主要项目



静态调试 发电机空载时的试验 发电机带负荷时的试验 PSS试验 励磁系统建模试验
静态调试

回路检查

和保护试验一样，应进行相关的查线工作 1）励磁主回路：使用2500V兆欧表测得的绝缘 电阻不低于0.5MΩ 2）直流操作回路、交流回路、低压电器及其 回路、二次回路：用500V或1000V兆欧表测得 的绝缘电阻均应不低于1MΩ，比较潮湿的地方 可以不小于0.5MΩ
测试并调整励磁调节器的PID参数，使得在线性范围内 的自动电压调节动态品质达到标准要求；发电机空载 给定阶跃试验也是励磁系统模型参数确认试验的重要 内容 设置自动方式，设置阶跃试验方式，设置阶跃量，发 电机转速达到额定并且保持稳定。为防止发生异常， 可现在低电压（90%Un）下进行5%阶跃试验，调整调 节器PID参数，阶跃响应品质合格后再在额定值下试验 录取发电机电压和调节器输出波形；计算发电机电压 阶跃的超调量、上升时间、调节时间和振荡次数，应 符合标准；如果不符合标准，修改PID参数，重做阶跃 试验，直到阶跃响应品质符合标准为止


调节器各单元特性试验

V/Hz限制
静态试验：将频率可调整的电压作为发电机电压输入 调节器，分别改变电压的幅值和频率进行试验。改变 电压幅值和频率获得的V/Hz比值应当相同 如果有反时限特性则应该测量反时限参数 动态校核：在发电机空载时进行；调节发电机电压幅 值和频率到整定值，调节器应发报警信号并闭锁发电 机增磁；发电机频率变化时，相应的电压幅值的变化 应符合设计的要求。当发电机频率低于45Hz时，调 节器应逆变灭磁

过励限制试验


PT断线保护试验

动态试验

起励、自动方式零起升压

包括自动方式下低定值零起升压、预置值（通常为额 定）升压，录取机端电压波形，分析发电机定子电压 调整时间、调整次数、超调量等数据 调节器发出逆变命令灭磁，机端电压降为0；录取机端 电压波形，分析励磁绕组灭磁时间 发电机处于并网状态时，应闭锁逆变灭磁 模拟保护动作跳开灭磁开关，机端电压降为0；录取机 端电压波形，分析励磁绕组灭磁时间 逆变灭磁失败时，应跳开灭磁开关进行灭磁
动态试验

手、自动方式调压范围试验


进行励磁系统空载时，分别切换到手动、自动 通道运行，调节定子电压至调节器可以稳定运 行的最大、最小值，进行调压范围试验 自动通道的调节范围为70%~110%Un，手动 通道的调节范围为20%~110%Un
动态试验

A、B套调节器之间的切换和手、自动运行 方式切换

无功调差率试验



动态试验

甩负荷试验



测试励磁调节器在发电机甩负荷时对发电机电压的控 制能力 试验时，解除发电机断路器联跳灭磁开关回路。试验 时，录取发电机电压、频率，励磁电压电流，确认甩 负荷过程电压给定值维持在原值或正常值；汽轮发电 机电压最大值不大于额定值的115%，水轮发电机电压 最大值不大于额定值的130%；发电机电压不产生连续 振荡 试验前临时加装过电压继电器，汽轮发电机120%Un时， 水轮发电机135%Un时，瞬时动作跳灭磁开关
励磁系统建模试验

并网后带负载试验

调差率试验 保持电压给定值及有功值不变，逐步改变调差系数，记录相应的 机端电压和无功值在表3中。
励磁系统建模试验

并网后带负载试验

调差率试验 在发电机空载试验中得到的机端电压Ut与给定电压UREF的曲线上 由UREF1求出Ut0。然后按下式计算。
励磁系统建模试验

静态试验
在进行AVR模型建模仿真之前，需要对该模型进行静态 验证。静态验证的含义就是在调节器处于静态状态下， 通过试验手段，对调节器传递函数中每个环节的参数 进行理论验证的过程。试验方法可采用时域法或频域 法。


励磁系统测量环节时间常数Tr测定 在调节器柜的PT端子中加入模拟电压信号（注意防止该交流信号 加至外回路中）获得该PT采样量值的D/A输出的纯滞后时间，通 过多次试验获得该测量环节时间常数Tr的平均值。 励磁调节器A/D、D/A频率特性 在调节器的噪声通道A/D口中加入白噪声，从D/A输出口中获得模 数和数模转换的幅频和相频特性。
பைடு நூலகம்
和DCS、发变组保护的联调



调节器各单元特性试验

低励限制
静态试验：按照中调提供的低励限制整定值设置低励 限制动作线，通常情况下定值为发电机有功功率等于 0和额定时相应的无功功率值。试验时，模拟发电机 电压电流输入到调节器，调整发电机电流幅值和相角， 测量调节器发出“低励限制”动作时的有功功率和无 功功率关系曲线。在中调给出定值的两点，应该保证 与定值相一致，同时测量得出的曲线应该符合调节器 整定的数学表达式。 动态校核：在发电机并网后带不同有功负荷时进行， 一般校核一、两点即可，确认实际动作曲线和静态试 验结果相一致
励磁系统建模试验

动态试验

励磁调节器小扰动阶跃响应特性试验 励磁调节器运行在自动方式，将发电机机端电压升压到空载额定 值的90%，分别进行5%和10%阶跃响应试验，录取发电机电压、 转子电压（直流平均值）、转子电流变化曲线。同时测定调节器 动态响应参数值，并记录在表2。
励磁系统建模试验

动态试验 发电机开路时间常数Tdo’测试 发电机励磁系统采用它励空载方式运行，将发电机机 端电压升至额定电压值，然后跳开临时电源开关，录 取发电机机端电压、励磁电压（直流平均值）和励磁 电流波形，取机端电压下降至0.368额定值的时间为 Tdo’时间。


调节器各单元特性试验

低励限制
低励限制曲线
0 0 -50 -100 -150 -200 -250
100
200
300
400
500
600
700

调节器各单元特性试验

过励限制
静态试验：一般在整定的过励限制值下进行。模拟励 磁电流（分流器输出或整流桥交流侧的CT回路）， 增加励磁电流至过励限制启动值（通常为1.1倍额定 励磁电流），调节器发出过励限制信号 有的调节器不是以励磁电流判断过励，而是根据发电 机无功功率判断过励，这时的试验方法和低励限制的 静态试验相类似，只是功率因数角不同而已 动态校核：在发电机空载或带负荷后进行。此时只能 通过临时修改定值的方法进行。增加励磁电流到临时 定值后，调节器应发出过励限制信号并闭锁增磁操作。 试验结束后应恢复原定值
动态试验

阶跃试验

Δ=偏差； ts－调节时间； tp－峰值时间； Um－峰值电压； U0－稳态电压. 超调量
M P (%) U m U 02 100 U 02 U 01
动态试验

电压/频率特性（V/Hz限制）试验

调节发电机机端电压幅值或频率，检查V/Hz限 制动作的准确性 临时修改定值，进行过励限制试验，检查调节 器报警和动作的正确性 模拟励磁PT或测量PT断线，检查调节器动作的 正确性

动态试验

配合高压专业进行的发电机短路、空载特 性试验


在进行短路和零起升压试验时，应将调节器设 置为手动或定角度方式进行。有的调节器允许 自动方式下进行零起升压试验 励磁方式为自并励的机组，在进行短路试验时， 需临时接入励磁电源
动态试验

PT回路核相


在发电机定子电压升至额定时，对接入调节器 的两组PT进行同源核相 对于系统PT，在发变组带母线升压时，进行同 源核相



检查励磁调节器各调节通道和控制方式间的跟 踪、切换条件和无扰切换。无扰切换包含两层 意思：稳态的差异很小和动态的波动很小 试验时，通过录波方式，检查机端电压和励磁 电压电流的波动情况，应实现无扰切换 发电机并网带负荷后进行的切换试验，应该记 录发电机无功功率的波动情况
动态试验

阶跃试验



励磁系统建模试验

动态试验

它励方式下励磁调节器大阶跃响应特性试验 励磁调节器自动方式运行，升发电机电压至80%（或 70%）额定值，确认AVR调节器PID参数为运行参数， 然后进行-20%阶跃（或-30%阶跃），10秒钟后，再 进行+20%阶跃（+30%阶跃），录取发电机电压、转 子电压（直流平均值）、转子电流变化曲线，测量最 大励磁电压值和最小励磁电压值。根据励磁厂家提供 的触发角最大值αmax、最小值αmin和理论计算的换弧 压降系数，验证最大和最小触发角值。
励磁系统建模试验

动态试验 在发电机空载试验中可以测试发电机空载特性曲 线、 励磁系统和发电机开环总增益、发电机开路时间常数 Tdo’、空载大扰动试验、小扰动试验。


发电机空载特性曲线 在励磁调节器它励方式下采用手动缓慢升高发电机电压至1.2倍额 定值或在带发变组升压时升至1.05倍额定值，然后开始进行降压 试验，记录相关量在表1中。 发电机空载升压试验中，对于发变组接线方式，应与电厂确认发 电机机端电压升至1.05倍额定值的安全措施。 励磁系统和发电机环节总增益 将励磁调节器中积分和微分环节（或超前和滞后环节）退出，设 置比例增益为固定值，在发电机电压为80%额定电压时做5%、 10%的阶跃试验，测录励磁电压的波形。


调节器各单元特性试验

小电流试验（移相和脉冲触发）
在发电机未启动时进行；断开灭磁开关，在灭磁开关 前临时接入一个假负载进行试验 置调节器的运行方式为定角度方式，模拟调节器运行 的条件，使调节器输出脉冲。用示波器观察触发脉冲 波形，应均匀分布，脉冲的陡度、脉宽、幅值等符合 要求，调整时变化平滑

灭磁试验（逆变、保护跳灭磁开关）



动态试验

相量测量

发电机并网带负荷后，用钳形相位表检查PT、CT二次 回路的幅值和相位；测量得到的数值应该和调节器的 采样值相吻合，这样才能保证调节器的反馈正确 检查调差极性；在发电机并网带负荷时，将调差率从 零增加，如调节器输出减少，则为正调差；负调差则 相反 整定调差率；按照现行励磁管理条例，调差率的整定 值由调度提出，因为该值与电力系统电压稳定有关。 通常情况下，对于机端直接并联的发电机调差率可选 4%~8%，对于单元机组设置调差率为-4%~0% 观察在设置的调差率下机组运行的稳定性。如果外界 引起的母线电压波动造成两机争抢无功功率，则应当 增加正调差率或减少负调差率

主回路和二次回路的绝缘测试


静态调试

调节器交流通道试验

同保护装置试验，对于微机励磁调节器，应模拟发电 机定子电压电流、励磁电压电流输入到调节器，检查 发电机定子电压电流、有功、无功，励磁电压、电流 等测量值是否正确
励磁调节器和监控系统的通讯联系正在成为必不可少 的功能；调节器和DCS之间的联调主要是DCS对调节器 的控制和操作，以及调节器部分采样和报警信号的上 传，这些都应该在静态时完整地进行试验 调节器和发变组保护之间的联调主要是保护联跳灭磁 开关和励磁系统故障向保护装置发信的回路