励磁系统参数整定
大型水电机组励磁系统模型和参数测试及PSS参数整定试验现场试验大纲
大型水电机组励磁系统模型和参数测试及PSS参数整定试验现场试验大纲试验分为发电机空载试验和发电机负载试验两部分，其中空载试验包括发电机空载特性试验、发电机阶跃响应试验等；负载试验包括励磁系统频率特性测量、负载阶跃响应试验、临界增益试验、反调试验、强励试验、发电机瞬时电流限制测量试验等。
1．试验条件（1）试验机组和励磁系统处于完好状态，调节器除PSS外，所有附加限制和保护功能投入运行。
（2）与试验机组有关的继电保护投入运行。
（3）励磁调节器制造厂家技术人员确认设备符合试验要求。
（4）试验人员熟悉相关试验方法和仪器，检查试验仪器工作正常。
（5）试验时，发电机保持有功功率在0.8p.u以上，无功功率在0～0.2p.u以下。
（6）同厂同母线其他机组PSS退出运行，机组AGC退出运行。
2．试验接线（1）将发电机PT三相电压信号、A、C两相电流信号、发电机转子电压及转子电流分流器信号接入WFLC录波仪，试验时记录发电机的电压、有功功率、无功功率、转子电压和转子电流等信号。
（2）将动态信号分析仪的白噪声信号接入励磁调节器的TEST输入端子。
发电机空载试验1．发电机空载特性试验●试验条件：发电机维持额定转速。
●试验方法：调整励磁电流至105%额定电压，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。
2．励磁系统放大倍数及励磁系统临界增益测量试验●试验条件：发电机维持空载额定，使用自动励磁调节装置。
PID环节积分和微分环节退出，必要时增加和降低比例放大倍数。
●试验方法：（1） PID环节积分退出，比例放大倍数整定在30倍左右,AVR自动运行。
逐步改变给定电压，调整发电机电压从50%至100%额定，记录发电机电压、转子电压、给定电压等值。
（2）逐步改变比例放大倍数，直至发电机转子电压出现振荡。
●使用仪器：WFLC—2电量记录分析仪。
3．发电机灭磁试验●试验目的：测量定子开路转子时间常数。
PSS整定试验导则修改版
目 次
GB/T 7409.3《同步电机励磁系统大、中型同步发电机励磁系统技术要求》提出励磁系统的附加功能含有电力系统稳定器，DL/T650-1998《大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件》、DL/T843-2003《大型汽轮发电机交流励磁机励磁系统技术条件》、DL/T 583-1995《大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置技术条件》对PSS的配置、性能、试验项目和整定要求提出了一般要求，IEEE Std 421.2-1990《IEEE Guide for Identification,Testing,and Evaluation of the Dynamic Performance of Excitation Control Systems》提出了小信号性能准则、励磁系统控制稳定性和小信号性能试验要求。本标准基于以上标准对于电力系统稳定器整定试验作出详细的规定和指导。
13.7
有功功率幅频特性amplitude-frequency response characteristic of active power
14
对电力系统稳定器的要求
电力系统稳定器不应引起显著的反调
a)水轮发电机和燃气轮机发电机应采用无反调作用的PSS，例如加速功率信号或转速（或频率）信号的PSS；
g)PSS输出噪声宜小于±0.005pu；
h)PSS调节应无死区；
i)应能进行励磁控制系统无补偿相频特性测量；
j)应能接受外部试验信号，调节器内应设置信号投切开关；
k)应能内部录制试验波形，或输出内部变量供外部录制波形；
l)应能在线调整保存参数。
其他有PSS相似功能的附加控制也应具有上述的PSS性能指标和试验手段。
4)测量频率响应特性（ΔVt/ΔUpss）。
发电机的励磁限制与保护的配合整定
发电机的励磁限制与保护的配合整定§1发电机运行功率圆与限制发电机运行功率圆又称“安全运行极限”或“P、Q图”，下面图1为ABB励磁厂家说明书的发电机功功率图，经常用到的三个限制：1）转子发热限制；2）定子发热限制；3）低励限制。
图1 ABB励磁说明书中的发电机功功率图实际发电机的运行功率极限图下图所示：图2 某600MW汽轮机组功率图§1.1转子发热限制§1.1.1同步发电机的相量图同步发电机的电动势相量图如图3所示U E qjδφ图3 同步发电机的电动势相量图对△oab 的每条边分别乘以U ／X q ，得功率三角形△OAB ，并以O 点为原点，引入直角坐标系，如图3所示。
从图上可看出有以下关系成立：图4 功率三角形1) φ— OA 与纵轴的夹角即为功率因数角；2）δ— 发电机功角； 3) 直角坐标系的第一象限是发电机的迟相(过励)运行区，第二象限是发电机的进相(欠励)运行区。
4) 发电机机端电压U 保持不变，X d 为发电机同步电抗为常数， BA 的长度正比于发电机电势，也正比于励磁电流I fn 。
以B 点为圆心，以BA 为半径作圆弧，此圆弧即为转子发热极限曲线。
对应图1中的“最大励磁电流限制器”。
运行分析：汽轮发电机额定运行时，定子电流I 与励磁电流均为额定值，一般其额定功率因数cos φ为0．85—0.9。
此时，当欲调整发电机的运行参数，降低其功率因数(φ角增大)时，IB增发无功，励磁电流I会增加，发电机的运行受到转子发热极限的限制。
为了使转子不过热，则需降低定子电流，使发电机沿曲线AD运行，定子绕组未得到充分利用。
反之，欲提高其功率因数( 角减小)时，定子电流会超过额定值，发电机的运行受到定子发热极限的限制，即图1中的“欠励、过励侧定子电流限制器”，又称“定子发热限制”。
§1.1.2 ABB励磁系统最大励磁电流限制器原理限制器有两个限制值：一个是强励顶值电流限制值，另一个是连续运行允许的过热限制值。
励磁系统技术要求
励磁系统技术要求1.1.1 总的要求自动励磁调节装置能在-5℃～+45℃环境温度下连续运行；也能在湿度最大的月份下，月平均最大相对湿度为90%，同时该月平均最低温度不高于25℃的环境下连续运行。
励磁系统容量能满足发电机最大连续出力和强励要求。
1.1.1.1采用高起始响应的自并励静止励磁系统（采用进口产品，其中励磁变压器采用国产设备）。
励磁系统的特性与参数满足电力系统各种运行方式和发电机所有运行条件的要求。
1.1.1.2在强励条件下，励磁电压增长值达到顶值电压和额定电压差值的95%时所需的时间不大于0.05s。
1.1.1.3 当发电机的励磁电压和电流不超过其额定励磁电压和电流的1.1倍时，励磁系统应保证连续运行。
1.1.1.4 励磁系统的短时过载能力超过发电机励磁绕组的短时过载能力，强励倍数不小于2（对应发电机端电压Ue时），允许强励时间不低于20秒。
1.1.1.5 发电机电压控制精度（从空载到满载电压变化）不大于0.5%的额定电压。
励磁控制系统暂态增益不少于25倍。
1.1.1.6阶跃响应（1）对于自并励静止励磁系统，在空载额定电压下，当阶跃量为发电机额定电压的5%时，超调量不大于阶跃量的30%；振荡次数不超过3次，上升时间不大于0.6秒，发电机定子电压的调节时间不大于5秒。
发电机额定负载时阶跃响应：阶跃量为发电机额定电压的2%-4%，有功功率振荡次数不大于5次，阻尼比大于0.1，调节时间不大于10S。
（2）发电机零起升压时，自动电压调节器应保证发电机定子电压最大值不大于额定值的110%，振荡次数不超过3次，调节时间不超过10秒。
1.1.1.7 自动电压调节器的调压范围发电机空载时应在70%～110%额定电压范围内稳定平滑调节整定，电压的分辨率应不大于额定电压的0.2%。
手动励磁控制单元应保证发电机励磁电压能在空载额定励磁电压的20%到额定励磁电压的110%进行稳定、平滑地调节。
1.1.1.8 电压频率特性当发电机空载运行时，频率每变化额定值的±1%，发电机电压变化应不大于额定值的±0.25%。
基于参数模糊自整定PID控制的大功率发电机励磁系统
ＰＤ 参 数 进 行 修 改 ， 便 构 成 了 参 数 模 糊 自 整 定 Ｐ Ｄ Ｉ Ｉ 控 制 器 。 先 找 出 Ｐ Ｄ 的 ３个 参 数 与 偏 关 系 ， 运 行 中 通 过 不 断 检 测 Ｅ 在
ＷＡ ｈ－ ｉ ＷＡＮ Ｙ ｏ ｃｉ Ｉ Ｄ０ ｃ ０ ｕ ＮＧ Ｚ ｉｊ ， ｅ Ｇ ａ － ａ， Ａ Ｙ ｎ Ｌ
（ｎｏｍａｉｎ ａ ｄ ｌｃｒｃ ｎ ｉｅ ｒｎ Ｉｓｉ ｔ， Ｃ ｉ ａ Ｕｎｖ ｒｉ Ｉｆｒ ｔ ｎ Ｅ ｅ ｔ Ｅ ｇｎ ｅ ｇ ｎ ｔｕ ｅ ｈｎ ｉｅｓｔ ｏ ｉ ｉ ｔ ｙ
维普资讯
２０ ０ ２年第 ４期
文 章 编 号 ：０ １ ０ ７ ２ ０ ）４ ０ ０ — １０ — ８ ４（０ ２ ０ — ０ ５ ０ ４
煤 矿 机 电
・・ ５
基 于 参 数 模 糊 自整 定 ＰＤ控 制 的 Ｉ 大 功 率 发 电机励 磁 系统
（ ） 微 机 励 磁 调 节 器 １
电压 给 定 、 励 限 制 、 励 限 制 、 线 保 护 、 电 压 限 低 过 断 低
维普资讯
・
６ ・
煤 矿 机
电
２０ ０ ２年 第 ４期
制 、 频保护 、 动调节 、 率驱动电路及交 、 流 自 低 手 功 直 动 切 换 稳 压 电源 等 组 成 。
ｏ ｎｎ ａ ｄ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｆ Ｍｉｉ ｇ ｎ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ，Ｘｕ ｈ ｕ ２ ０ ８ ｚ ｏ ２ １ ０ ，Ｃ ｉ ａ ｈｎ ）
Ａｂｓｒ ｔ ｔａｃ ： Ｔｈ ｓ ａ ｅ ｉ ｔｏ ｃ ｓ ｈ ｃ ｍｐ ｓｔｏ ａ ｄ ｉ ｐ ｐ ｒ ｎ ｒ ｄｕ ｅ ｔ ｅ ｏ ｏ ｉｉｎ ｎ ｗｏ ｋ ｎ ｐ ｎ ｉ ｌ ｏ ｔ ｅ ｙ ｔ ｍ， ａ ａｙ ｅ ｔｅ ｅ ｔ ｒ ｓ ｒ ｉ ｇ ｒ ｃ ｐ ｅ ｆ ｈ ｓ ｓｅ ｎ ｌ ｚ ｓ ｈ ｆ ａｕ ｅ ｉ
嘉兴电厂600HW机组励磁系统模型参数校核和PSS整定试验分析
系 统 低 频 振 荡 （ ．～ ． Ｈｚ 出 现 频 度 呈 上 升 趋 势 ， ０２ ２５ ） 电 力 系统 稳 定器 （Ｓ 作 为抑 制 低 频 振 荡最 有 效 的措 Ｐ Ｓ）
施越 来越 受 到重视 。 前 ， 发 电公 司 （ ） 在 积极 当 各 厂 正
１ ． 励磁 系统模 型参 数 的校核 ２
３南 京 工 程 学 院 电 力 工 程学 院 ， 苏 南 京 ． 江
摘 要 ：通过对浙江嘉 兴发 电厂二期工程 ６ ＯＭＷ 机组 Ｕ ｉｏ５ ０ Ｏ ｎｔ ｌ ０ ０励磁 系统进 行参数 校核 ，采用 对 比发 ｒ
电 机 空 载 阶 跃 现 场 试 验 结 果 与 仿 真 计 算 结 果 的方 法 确 定 励 磁 系统 数 学 模 型 参 数 。应 用 在 线 频 率 响 应 法 对 该 励 磁 系统 的 电 力 系 统 稳 定 器 （ Ｓ ） 数 进 行 了 整 定 ，并 应 用 Ｐｏ 方 法 对 有 功 功 率 的 阶 跃 响 应 进 行 了 分 ＰＳ 参 ｒｗ 析 ．得 到 了 系 统 低 频 振 荡 的频 率 、振 幅 、阻 尼 等模 态 信 息 ，试 验验 证 了 Ｐ Ｓ投 入 对 提 高 本 机振 荡模 式 阻 尼 Ｓ
ｌ ２号 机 由 东 方 电 机 厂 生 产 ， ４ 号 机 由 上 海 电 机 厂 、 ３、
收 稿 日期 ：２ ０ －２ ２ 修 回 日期 ：２ ０ —４ ２ ０ ６ １ —６； ０ ７０ ．０
作 者 简 介 ：陈 新 琪 （９４ ） 男 ， 江 义 乌 人 ， 士 ， 级 工 程 师 ， 事 发 电 机 励 磁 控制 及 电 力 系统 分 析 工 作 。 １６ 一 ， 浙 硕 高 从
的作用。
关 键 词 ：励磁 系统 ；模 型 ；Ｐ ｓ ｓ ；参 数 整 定
百万机组PSS参数整定试验方案
文件编号：DS-DW-2017-0034-01张家港沙洲电力有限公司3号机组励磁系统PSS参数整定试验方案江苏省电力试验研究院有限公司2017年6月15日文件编号：DS-DW-2017-0034-01审核：2017-07-12 14:32:25审阅：2017-07-12 12:07:48编制：2017-07-12 10:53:03目录1.概述 (4)2.试验目的................................................. 错误!未定义书签。
3.试验依据................................................. 错误!未定义书签。
4.试验时对运行方式的要求........................ 错误!未定义书签。
5.试验前应具备的条件............................... 错误!未定义书签。
6.试验项目及内容...................................... 错误!未定义书签。
7.试验分工及各方责任............................... 错误!未定义书签。
8.环境、职业健康安全风险因素辨识和控制措施错误!未定义书签。
9.主要试验设备.......................................... 错误!未定义书签。
1.概述根据大区电网之间实现联网要求和联网稳定计算表明，联网后系统中存在0.25Hz左右甚至更低频率的低频震荡。
因此，为保证电网安全，系统中的主要发电机组的励磁调节器应投入电力系统稳定器（PSS）。
PSS应对于0.2～2Hz之内的震荡都有抑制作用。
张家港沙洲电力有限公司3号机组，容量为1050MW，励磁系统形式为自并励励磁方式，励磁调节器为ABB公司生产的UNITROL6000型调节器。
该机组PSS 为PSS2B型，由发电机电功率以及转速作为输入信号，输出控制电压U至AVRPSs的电压相加点。
ABB励磁系统参数介绍
TIME I BACK INT
KOEL I MACH KUEL I MACH START IOE LIM ON IOE LIMITER ON IUE LIMITER
105.0 % 160.0 % 10.0 s 1.0 S
100s 50% 50%
-
上海发电设备成套设计研究院 科达机电控制有限公司
剩余功率积 分器
上海发电设备成套设计研究院 科达机电控制有限公司
励磁电流限制器_相关参数
过热启动限制值 Itherm1/2 1301/2
强励顶值电流限制值 Imax 1/2 1303/1304
转子等效加热时间常数 Tequiv 1305
励磁电流从IEMAX降到IETH的 时间
1306
转子等效冷却时间常数 Tcooling
n * Tsyn
F 02 : 励磁瞬时过流 ；F 53：EGC 跳闸 (EGC 板过流继电器动作)
2：F 系统
励磁过流瞬动跳闸启动值
506
I EXC MAX LEVEL 3 * Ien /Par_507
励磁过流瞬动延时
513
DELAY IE MAX
n * Tsyn
F 02 : 励磁瞬时过流 ； F 34：整流桥故障 (2861C 板过流继电器动作)
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定子电流限制器1
1：用于防止发电机定子绕组过热，分过励侧和欠励侧
2：反时限特性
3：动作逻辑 限制器动作只起调节作用
Ig(pu)
1.6 1.1
1
10 15 20 25 30 T(s)
定子电流限制器反时限曲线
上海发电设备成套设计研究院 科达机电控制有限公司
励磁系统调试方案
发电机励磁系统调试方案河南电力建设调试所鹤壁电厂二期扩建工程2×300M W 机组调试作业指导书HTF-DQ306目次1 目的 (04)2 依据 (04)3 设备系统简介 (04)4 试验内容 (05)5 组织分工 (05)6 使用仪器设备 (05)7 试验应具备的条件 (05)8 试验步骤 (06)9 安全技术措施 (10)10调试记录 (10)11 附图（表） (10)1 目的为使发电机励磁系统安全可靠地投入运行，须对励磁系统的回路接线的正确性、自动励磁调节器的性能和品质以及励磁系统所有一、二次设备进行检查和试验，确保励磁调节器各项技术指标满足设计要求，特编制此调试方案。
2 依据2．1 《电力系统自动装置检验条例》2．2 《继电保护和安全自动装置技术规程》2．3 《大、中型同步发电机励磁系统技术要求》2．4 《大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件》2．5 《火电工程调整试运质量检验及评定标准》2．6 设计图纸2．7 制造厂技术文件3 设备系统简介河南鹤壁电厂二期扩建工程同步发电机的励磁系统设计为发电机机端供电的自并励静态励磁系统，采用瑞士ABB公司生产的UNITROL5000励磁系统设备。
整个系统可分为四个主要部分：励磁变压器、两套相互独立的励磁调节器、可控硅整流桥单元、起励单元和灭磁单元。
在该套静态励磁系统中，励磁电源取自发电机端。
同步发电机的磁场电流经由励磁变压器、可控硅整流桥和磁场断路器供给。
励磁变压器将发电机端电压降低到可控硅整流桥所需的输入电压，为发电机端电压和磁场绕组提供电气隔离以及为可控硅整流桥提供整流阻抗，可控硅整流桥将交流电流转换成受控的直流电流提供给发电机转子绕组。
励磁系统可工作于AVR方式，自动调节发电机的端电压，最大限度维持发电机端电压恒定；或工作于叠加调节方式，包括恒功率因数调节、恒无功调节；也可工作于手动方式，自动维持发电机励磁电流恒定。
自动方式与手动方式相互备用，备用调节方式总是自动跟随运行调节方式，在两种运行方式间可方便进行切换。
1#励磁调节器设备(系统)定值单(DZ-励磁系统-2013-001)
V1850电气制动磁场电流设定值
0.800
V1870磁场电流调节比例放大
4.000
V1900磁场电流调节积分时间
0.000
2
电压调节
=U01+JD01
ELIN
GMR3
43.9高程
1#机组旁
V1831无功负荷补偿
0.000
V1830有功负荷补偿
0.000
V1828电压调节最大设定值
1.100
-1.000
V1877无功负荷调节反馈微分放大
16.000
V1957无功负荷ห้องสมุดไป่ตู้节反馈积分时间
0.020
V1839功率因数调节起动设定值
0.000
1.070
V1952磁场电流限制延时
0.500
V1821无延时最大磁场电流限制
1.600
V1820最小磁场电流限制
0.050
V1874无延时最大磁场电流限制比例放大
4.000
V1904无延时最大磁场电流限制积分时间
0.060
V1873最小磁场电流限制比例放大
6.000
V1903最小磁场电流限制积分时间
0.030
V1840频率放大
1.000
6
负荷角(低励磁)限制
=U01+JD01
ELIN
GMR3
43.9高程
1#机组旁
V1823最大负荷角限制
0.600
V1822负荷角稳定限制
0.800
V1876低励限制器比例放大
0.100
V1906低励限制积分时间
2.000
V1875低励限制微分放大
1.500
励磁参数整定计算(史上最全)
I SCR
1.486* I fN
n 1
65 MW 2.75 570 V 0.368 1163.4 A 2216 V 1 K
2U
fT 2
ITa=2Kfb*Id=2Kfb*2Ifn=4KfbIfn 三相桥式整流电路取Kfb=0.368 （科大创新计算方法：单柜额定输出电流/1.3） （洪山计算方法：3*1.1*0.368*额定励磁电流） （南瑞计算方法：单柜额定输出电流/1.25）
275励磁变二次侧线电压uft2570v控制角为0?时的整流电路电阻负载下的计算系数kfb0368发电机额定励磁绕组电流ifn11634a计算结果
机组容量 输入数据： 电压裕度系数K 励磁变二次侧线电压UfT2 控制角为0º 时的整流电路电阻负载下的计算系数Kfb 发电机额定励磁绕组电流Ifn 计算结果： 反向重复峰值电压URRM =正向阻断峰值电压USCR 通态平均电流ITa 正向平均电流ISCR
励磁调节器定值电流限制
励磁调节器定值电流限制励磁调节器定值电流限制是指在励磁调节器设计和运行过程中，设定一个合理的电流上限，以确保其正常稳定的工作。
励磁调节器是电力系统中的重要设备，用于控制发电机励磁电流，以维持电力系统的稳定运行。
励磁调节器的定值电流限制是设计者在考虑其性能和安全的基础上，设定的励磁电流上限。
首先，励磁调节器定值电流限制的制定需要综合考虑发电机和电力系统的实际情况。
一方面，发电机的额定功率和负载容量是确定励磁电流上限的重要参数。
额定功率是发电机能够提供的最大功率，而负载容量则是系统能够承受的最大负载。
在制定定值电流限制时，需要考虑到这些参数，确保励磁电流不超过其可承受范围。
另一方面，电力系统的稳定性也是设定定值电流限制的重要考量因素。
励磁电流过大可能导致系统电压不稳定，出现电压暴涨或电压暴跌的情况。
因此，在确定励磁电流上限时，需要综合考虑电力系统的稳定性要求，确保励磁调节器的电流输出在可控范围内。
此外，励磁调节器的定值电流限制还需要考虑设备的安全性。
励磁系统中可能存在电流过载、短路等风险，这些都需要被纳入定值电流上限的制定范围。
设定一个合理的电流上限，可以预防和减少这些风险，保障励磁调节器的正常运行。
制定励磁调节器定值电流限制不仅需要综合考虑发电机、电力系统的实际情况，还需要参考相关国际标准和规范。
国际电工委员会（IEC）以及各国电力行业的标准和规范，对励磁调节器和励磁系统的设计、运行等方面都有详细的规定。
总之，励磁调节器定值电流限制的制定是一个复杂而重要的工作。
通过综合考虑发电机、电力系统的实际情况，确保励磁电流的稳定和安全，可以有效地提高励磁调节器的可靠性和运行效果，保障电力系统的稳定运行。
同时，相关的国际标准和规范也是制定励磁调节器定值电流限制的重要参考依据，可以提供技术支持和指导。
GEX-2000励磁控制系统调节器现场调试方法.
GEX-2000励磁控制系统试验方法目录概述试验操作方法 (1)1.1 短路试验 (2)1.2 5%阶跃试验 (2)1.3 发电机（励磁机）空载时间常数试验 (3)1.4 手/自动切换试验 (4)1.5 通道切换试验（自并励机组） (4)1.6 调节器单柜/双柜切换试验（三机励磁机组） (4)1.7 调差极性检查 (5)1.8 强励试验 (5)1.9 附加保护试验 (5)1.10电压调节精度校验 (7)1.11PID参数整定方法 (8)1.12开环放大倍数计算方法 (8)1.13转子电压负反馈系数 (8)1.14PSS试验 (8)调节器试验操作方法GEX-2000微机励磁调节器，采用大屏幕液晶显示器进行显示，此显示器可以进行图形和文本的两种显示模式。
液晶显示器主要完成人机交互界面的功能。
主要完成测量显示，参数整定，故障显示，事件追忆显示，和键盘结合使用，完成以上功能。
键盘介绍：上、下、左、右键的作用是用于选中菜单，在修改参数时上键用于数字增一，下键用于数字减一，确认键用于确认所选中菜单进入下一级菜单，修改参数时用于确认参数的修改。
Q键为取消键用于退出子菜单返回上一级菜单，在修改参数时用于取消对参数的修改。
复归键用于信号复归。
对应显示量代表意义：UFD:励磁电压IFD:励磁电流UGR:参考电压IFR: 参考电流P:有功功率Q:无功功率ARF:可控硅输出角COS:功率因数ILD：本柜电流UAB1,UBC1,UCA1:量测PT三相线电压UG1:量测PT三相线电压平均值UAB2,UBC2,UCA2:仪表PT三相线电压UG2: 仪表PT三相线电压平均值IA,IB,IC: 定子对应三相电流IG:定子三相电流平均值ILA,ILB: 本柜输出电流及它柜输出电流F0:发电机机端电压频率F1:励磁电源频率URAN:叠加的测试信号UPSS:PSS的输出信号U5V:5V电源U12V:12V电源H0:发热量百分比US：系统侧电压1.1 短路试验做短路试验时，励磁调节系统的运行方式放到手动运行位置（注意，千万不能在自动运行位置，因为这时机端短路，在自动运行方式反馈量没有输出会达到最大值），然后合灭磁开关投入运行，操作时只需要按增/减磁开关就可以调整输出电流的大小。
发电机自动电压运行时励磁调节器调差系数的整定与试验
发电机自动电压运行时励磁调节器调差系数的整定与试验作者：姚晋瀚来源：《中国科技纵横》2017年第22期摘要：本文以发电机自动励磁调节装置为研究对象，基于发电机自动励磁调节器作业原理，分析其装置用途、工作特性、调节特性、调差原理，继而探讨发动机励磁调节器调差系数的整定与试验。
关键词：发电机；自动励磁调节装置；调节；整定中图分类号：TM31 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）22-0083-021 发电机自动调节装置用途自动励磁调节装置作为自动励磁控制系统中最为重要的部分，主要用于对发电机电压电流的运行监测，根据预先设定的调节指令，向电源发出调节控制信号，继而完成控制操作。
励磁控制装置原理图如图1所示。
自动励磁调节装置可对发电机机端电压进行调节，发电机出口电压是励磁调节器输入量之一，从TV中机端电压可获取二次电压量，将其与给定值做出对比，获取偏移值△U，由此输出控制信号，从而改变晶闸管整流器触发角，对机组励磁电流进行相关的调整，使发电机端电压为预先规定值。
利用反馈系统，使励磁控制达到电压恒定值。
2 发电机励磁调节器工作要求励磁能源可维持发电机运行，满足故障工况下的运行需求；确保发电机端电压保持稳定，维持电压精度，使得并联机组分担功率的可靠性与稳定性；强励容量恒定，2倍强励倍数下，确保响应比为3.5倍/秒；欠励区域内发电机应保持稳定运行；保护机组过电压；以正阻尼规范机组振荡，确保机组动态平衡；较小时间常数下，对输入量变化做出快速响应；调节度精准无误，确保存在极小或不存在失灵区；确保发电机运行的稳定性，在系统调节上简便灵敏、稳定可靠。
3 发电机励磁调节器工作原理3.1 励磁调节器组成发电机励磁调节器有很多不同类型，但其框架类似。
以135MW发电机励磁调节器为例，其框架图如图2所示，由调差、比较单元、放大单元、触发单元等组成。
3.2 发电机励磁调节器调差系数的整定与试验发电机励磁调节器在自动电压调节方式（AVR）运行时，为使多台并联运行的发动机之间的无功功率合理分配或为补偿在发变组单元中主变压器的电压降，励磁调节器须要设置附加无功调差功能，来改变发电机电压调节特性。
UNITROL6800励磁系统中各限制器的功能及调试
UNITROL6800励磁系统中各限制器的功能及调试摘要：UNITROL6800励磁系统是瑞士ABB公司最新推出的数字式静止励磁系列产品，在国内大中型汽轮发电机组中应用广泛。
本文结合昌江核电660MW机组励磁设备现场调试及运行过程中的实际情况，详细介绍了UNITROL6800型数字式自并励励磁系统的控制方式及各限制器，并重点总结了系统内各种限制器的功能及调试方法、注意事项等，为大型机组静止励磁系统的功能调试提供了相关参考。
关键词：励磁系统；限制器；UNITROL6800；调试1 引言图2.1 自动电压调节方式AVR的原理框图UNITROL6800静止励磁系统是瑞士ABB公司最新研发的UNITROL系列第六代产品。
在自动电压调节方式AVR下，控制器具备完全的控制、限制、保护功能：包括自动电压PID调节、软起励、V/Hz限制、励磁电流限制、定子电流限制、低励限制等；在手动励磁电流调节方式FCR下，系统还具备手动PI调节、PQ限流器、手动VHz限制等。
本文结合昌江核电660MW机组励磁设备现场调试及运行过程中的实际情况，详细介绍了UNITROL6800型数字式自并励励磁系统的控制方式及各限制器，并重点总结了系统内各种限制器的功能及调试方法等，为大型机组静止励磁系统的功能调试提供了相关参考。
2 自动电压调节方式AVR励磁系统自动电压调节方式AVR的原理框图如下图2.1，AVR方式的主要组成模块如下：2.1 AVR定值模块（AVR Setpoint）：该模块主要包括：电压参考值设定（voltage reference）、附加参考值的修正（Additional value）、V/Hz限制器、软起励功能（Softstart）、最大电压限制（voltage limitation）、MIN门功能等。
由图2.1可见，AVR的参考值（修正后）、V/Hz-Limiter输出、Softstart输出、Voltage Limitation输出进入MIN门，比较后，四者中最小的一个作为AVRSetpoint 模块的输出值AVRPIDOut，进入PID调节，并参与到AVR主环的控制，通过改变控制电压Uc而改变励磁电压和电流。
发电机励磁系统参数测试及PSS参数整定
Value Engineering0引言发电机励磁控制系统的电力系统静态稳定，动态稳定和暂态稳定性有显着的不同励磁系统模型和参数的影响，计算结果会产生很大的差异，在计算电力系统稳定。
因此需要能够正确反映设备的运行状态和参数的数学模型，在实际操作中，计算结果是可靠的。
由于以前大多数电网调度在进行系统稳定计算时采用发电机Eq ’恒定模型，不考虑励磁，所以对电网中励磁设备的运行参数没有明确要求，系统中绝大多数主力机组，没有实测过励磁控制系统的模型和参数，计算中没有能正确反映实际运行设备运行状态的数学模型和参数，而是使用典型参数。
因为不能得出真实的结果，为了确保生产的安全，调度在方式计算时往往采用保守的参数，这也是造成我国电力生产效率不高、与国际先进水平尚有一定差距的原因之一。
另外，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。
新的稳定导则要求使用精确的模型，还需要实际的励磁系统模型和参数计算中使用。
通过典型的主装置对电网的发电机，励磁和调速系统模型和参数的调查和分析测试系统的稳定性和电网日常生产调度提供准确的数据和有效的措施，以确保电网安全运行和提高劳动生产率，社会意义和经济效益。
本文以某电厂发电机为例，详细阐述励磁系统参数测试、参数优化等过程，说明实测参数的必要性。
1发电机励磁系统PID 和PSS 的数学模型发电机励磁调节器为某公司生产EXC9000型数字式励磁调节器。
该励磁调节器，是双通道励磁调节器。
发电机励磁调节器均采用PID+PSS 控制方式，厂家提供的PID 和PSS 的数学模型见图1和图2。
1.1PID 模型频谱分析辨识 1.1.1AD-DA 环节的频率响应特性动态信号分析仪产生的白噪声信号连接到调节器的AD 接口，调节器内部AD 采样数据直接关联到调节器的DA 输出，调节器的DA 输出连接到动态信号分析仪的输入口，通过动态信号分析仪进行分析。
1.1.2PID 的比例放大环节频谱辨识a ）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。
励磁系统中的各种定值及试验
励磁系统中的各种定值介绍、励磁系统中各种定值的分类励磁系统中的各种整定值主要是在励磁调节器（AVR）中。
本次重点介绍励磁调节器中的定值。
1、发电机的励磁形式一般有直流励磁机系统、三机常规励磁系统、无刷旋转励磁系统、自并励励磁系统等。
（1）自励直流励磁机励磁系统：长~|自反励世训节器占（3）无刷旋转励磁系统（4）自并励励磁系统2、华北电网各个电厂所用的励磁调节器有吉思GEC 系列、南瑞电控SAVR2000系列、 NES5100系列、SJ800系列、武汉洪山的HJT 系列、ABB 公司的UN5000系列、GE 公司的 EX2100系列、英国R-R 的TMR-AVR 、日本三菱等。
各个厂家的励磁调节器中的定值数量各不相同。
少的几十个（如吉思、南瑞），多 的上千个（如ABB 、GE ）。
3、针对各种励磁调节器中的定值按照使用功能可以分为（1）控制定值（控制参数）控制定值包括自动方式控制参数、手动方式控制参数、PSS 控制参数、低励限制控 制参数、过励限制控制参数、过激磁限制控制参数等（2）限制动作定值包括过励限制动作定值、过激磁限制动作定值、低励限制动作定值等（3）其他定值包括励磁调节器模拟量测量的零飘修正、幅值修正、励磁方式定义、起励时间设定、 调压速度设定、调差率等。
SCR F自动励磁调节器is励磁调节器内部的控制参数励磁调节器作为发电机的一种自动控制装置。
在正常运行或限制动作时，用来控制发电机的运行工况不超过正常运行范围的参数。
这些参数在运行中，是时刻发挥作用的。
控制参数整定的合理，直接影响整个励磁系统的动态特性的好坏及各种限制功能的正常发挥作用。
一、自动方式下的控制参数（电压闭环）1、自动方式是以机端电压作为控制对象的控制方式，是励磁调节器正常的工作方式。
也是调度严格要求必须投入的运行方式。
华北电网调度部门下发的《华北电网发电机励磁系统调度管理规定》中规定：（1）各发电厂机组自动励磁调节装置正常应保持投入状态，其投入、退出和参数更改条件应在运行规程中作出规定，并应得到调度部门和技术监督部门的批准。
试析变压器励磁涌流下的综合保护装置参数整定
试析变压器励磁涌流下的综合保护装置参数整定摘要：变压器实际运行过程当中，在励磁涌流产生后，综合保护系统装置往往会做出相应的保护动作，若是参数设置欠缺合理性，则会出现误判情况，影响设备的稳定运行。
故本文结合实例，对变压器有励磁涌流情况产生时候对综合保护系统装置当中各项参数整定实践进行分析探索，仅供业内相关人士参考。
关键词：变压器；保护装置；综合；励磁涌流；参数整定前言：综合保护系统装置，属于变电站当中重要设备，对线路当中变压器、电容器电动机等起到负载保护方面作用。
变压器处于励磁涌流之下，为更好地发挥该装置作用，则注重对综合保护系统装置各项参数的合理整定较为必要。
1、关于励磁涌流的主要形成原因概述变压器励磁涌流情况的出现，往往产生于铁芯产生磁饱和状态下，励磁涌流若是处在接通电源四分之一周期后逐渐产生，幅值往往明显比所用变压器当中额定电流大，还会持续相对较长时间，电源周期则不等。
励磁涌流总体幅度，其与变压器当中二次负荷往往无明显联系，但实际持续时间与该变压器当中二次负荷之间关系密切。
越大的二次负荷条件之下，励磁涌流实际持续时间就相对更短；相反，越小的二次负荷条件之下，励磁涌流呈越长的持续时间。
故空载运行下，变压器当中励磁涌流达到最长的一个持续时间。
变压器总体容量若是相对较大，则励磁涌流呈越大幅度，持续时间也就相对更长[1]。
电压过零条件之下，变压器投入后，磁饱和则严重化，致使励磁涌流会达到最大。
而处于电压峰值这一时刻，将变压器逐渐投入之后，一般无磁饱和这种情况产生，则励磁涌流更不会产生。
可以说，变压器产生这种励磁涌流，励磁电压属于重要的影响因素，系统电压只要发生变化，就会影响到励磁电压，则励磁涌流随之产生，不同情况之下所产生初始的电压、电压复原和共振等，会产生程度不同励磁涌流，瞬时尖峰值和持续时间会比变压器所额定数值高。
2、实例分析2.1工况某地区220kV变电站，技术员对其中35 kV站用一组变高压当中开关柜实施检查过程当中，满足各项条件下，为站用变T1当中变压器予以送电。
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一、 良好的响应
1.1由电压静差率确定 励磁系统静态增益
• 表现为静态电压的差别，至多差１％，由此造 成静态稳定极限差别．较小的电压静差率有 较高的静态稳定极限．
• 估计励磁系统静态增益的两种方法： １ 励磁系统静态增益＞Ｘｄ／电压静差率 ２ 励磁系统静态增益＞（Ｕｆｎ－Ｕｆ０）／Ｕｆ０／电压静
励磁系统参数整定
竺士章在励磁学会上的发言
２００９年１０月
励磁系统参数整定要求
• 对于电网大、小扰动有良好的响应，有较 高的静态稳定极限，有利于高压侧电压稳 定— — 发挥强励作用、快速稳定而精确的 电压控制、阻尼低频振荡、采用附加控制 提高高压侧电压稳定水平。
• 发挥发电机短时工作能力,在危及发电机安 全时与继电保护一起保护发电机安全— — 励磁限制、通道切换和励磁保护
注意： ？ 电压调差率是描述结果的，即描述发电机电
压随无功电流的变化率． ？ 建议把调差率设定值称为无功电流补偿系
数Ｘｃ，以区别于有功电流补偿系数Ｒｃ。
正调差
？ 当机端并联机组经主变与系统相连时，为了机组 间无功均衡分配，采用正调差。但是减弱了机组 与系统的联系，不利于维持高压侧电压水平。需 要研究既两机无功均衡又减少与系统的联系技术。
建议：进行５％和２％阶跃试验，如果测得的上 升时间和超调量相同，说明５％阶跃没有进 入非线性区域，否则，按照２％阶跃计算上 升时间和超调量。
1.5 采用附加控制提高高压侧电压 稳定水平
电压调差率 Ｄ (GB/T7409.1-2008)
(ＤＬ／Ｔ６５０称无功调差率）
？ 发电机在功率因数等于零的情况下，无功电 流从零变化到额定定子电流值时，发电机端 电压的变化率。
空载阶跃试验的阶跃量
阶跃量控制在扰动不进入非线性范围 • 大部分自并励采用ＰＩ结构。Ｋ暂态＝Ｋ动态。
阶跃时励磁输出的增加量为１０％＊Ｋ动态 ＝０．１＊（３０～６０）＝３～６，Ｕｆ变化量＝（Ｕｆｐ－ Ｕｆ０）／ＵｆＢ为３～５左右。因此，１０％阶跃有可 能达限幅值。 一般５％可以满足扰动在线性范围的要求。
幅值（Ａ）
－１２０
相角（Ｂ）
幅值（Ｂ）
－１４０
－１０
－１６０
－１８０ ｔ／ｓ
－１５ ｔ／ｓ
ＩＥＥＥ ＡＣ１Ａ Ｉｅｆ软反馈系统
ＩＥＥＥ ＡＣ１Ａ Ｉｅｆ软反馈 近端三相短路０．１ｓ切除线路
曲线３－ＫＡ＝４００，ＴＣ＝ＴＢ，ＴＦ＝１ｓ，ＫＦ＝０．０３ 曲线４－ＫＡ＝４００，ＴＣ＝ＴＢ，ＴＦ＝１ｓ，ＫＦ＝０．０１５
差率
• 估算时静差率： 火电０．２５％～０．５％，水电０．２５％左右。
1.2 由强励实现确定动态增益
• 要求在发电机并网运行的任意工况下，机端电压 突降15%～20%时确保实现强励,或者可控整流元 件控制角最小。要求励磁系统动态放大倍数大于 ３０倍。
嘉兴600MW 汽轮发电机自并励:
1)按照强励2倍计:(2*367/144 -1) /15% =27.3倍 2)按照控制角到MIN计:(7.23-1)/15%=41.5倍.
６
提高动态增益有利于稳定 ---近端三相短路0.1s切除线路
１．１ １
０．９ ０．８ ０．７ ０．６
０
２
４
ｔ／ｓ
ＱＳ１－１８－
２（１）
ＱＳ１－１８－ ２（０）
ＱＳ１－１８－
２（２）
ＱＳ１－１８－
２（３）
６
ＱＳ１－１８－ ２（４）
８ ６ ４ ２ ０
０ －２
２
４
ｔ／ｓ
Ｅｆｄ （１） Ｅｆｄ （０） Ｅｆｄ （２） Ｅｆｄ （３） Ｅｆｄ （４）
•但是 １０００ＭＷ无刷励磁整流器只能做到强励电流１．５
倍１０秒 励磁机＿只能做到１．８倍强励电流１０秒
交流励磁机标准JB/T7784-2006
• ４．７．１ １００ＭＷ及以上的透平型同步发电机用 交流励磁机强励顶值电压倍数一般为１．８， 其他一般不低于１．６。
• 建议改为： １００ＭＷ及以上的透平型同步发电 机用交流励磁机强励顶值电流倍数不大于 ２，一般为１．８，其他一般不低于１．６，顶值 电流持续时间不小于１０秒。
调差对无功冲击的影响
有无调差的无功冲击－无功响应
有无调差的无功冲击响应 － 母线电压
４
１．０５
３
１
２
Ｑ （－８％） Ｑ （０％） ０．９５
ＦＺ２ ２０ （－８％） ＦＺ２ ２０ （０％）
１
０．９
０
０．８５
０
２
４
６
８
０
２
４
６
８
ｔ／ｓ
ｔ／ｓ
• 美国西部电力系统某地区几个电厂中的发 电机，采用负调差，补偿50％的升压变压 器电抗后， 提高了高压母线支持电压的能 力，在一次系统事故中避免了电压崩溃， 其效果等同于增加安装500kV 电容器 400MVA。
• 自并励静止励磁系统顶值电压倍数在发电 机额定电压时不低于2.25 倍.
• 当强励顶值电压倍数不超过２倍时，强励电 流倍数与强励顶道电压倍数相同：当强励顶 值电压倍数超过２倍时，强励电流涪数为２。
• 所以，前者顶值电流１．８倍，后者为２倍．
1.2 励磁系统过电流一般要求
• 励磁系统过电流能力应大于发电机转子过 电流能力
• 建议的整定值： 机端并列发电机的电压调差率宜按照５～８％整定， 在无功分配稳定的情况下取小值。同母线下发电 机的电压调差率相同。
负调差
• 采用主变电抗补偿技术可以减少系统电压变化, 有利于系统电压稳定. • 建议的整定值: 按照发电机无功电流由零增加到额定无功电流时，发电机电压变化不大
于 5% 额定电压。 主变高压侧并列的发变组的调差率 DT计算见式（1）。
近端三相短路 有ＰＳＳ 高压侧电压
Ｕｈ／ｐｕ
１ ０．９５
０．９ ０．８５
０．８ ０
AC1A-1
５
１０
ｔ／ｓ
高压侧电压 （ＡＣ１Ａ－３）
高压侧电压 （ＡＣ１Ａ－４）
小结
• 有Ｉｅｆ反馈的交流励磁机励磁系统在大、 小扰动下总体比无反馈的有利于电力系统 稳定，励磁系统滞后特性差异也较小。
• 建议：空载电压阶跃的超调量宜整定在２０％ 左右．
（ 1）
式中：DT— — 主变高压侧并列的发变组的电压调差率 ，%； UK— — 主变短路电压，%； D— — 发电机电压调差率，%； IGN、ITN— — 发电机额定定子电流和主变额定电流 ，A； UGN、UTN— — 发电机额定定子电压和主变额定电压 ，V。 • 建议在调度提出整定值前按照 QN下电压变化<5%,DT>=12%整定.
• 无Ｉｅｆ反馈交流励磁机励磁系统不同空载 阶跃超调量比较
– 较大超调量的在系统短路故障发生时主变高 压侧电压恢复较快。
– 较大超调量的在甩负荷时发电机电压有较大 超调。
– 不同超调量的励磁系统滞后特性差异较大。 建议：空载电压阶跃的超调量宜整定在３０～4０％之
间．
• 建议：有反馈的上升时间整定在０．２～０．４ｓ， 无反馈的整定在０．３～０．５ｓ。
值电压倍数可以高于顶值电流. 2)实际配置顶值电压倍数为4倍. 3)表述励磁系统顶值电压1.8倍表示需要有顶值电压
瞬时限制功能 正确的表述: 1000MW无刷励磁系统的强励能力表述
为顶值电流1.5倍10秒，顶值电压4倍。
自并励励磁系统强励的表述
• 自并励静止励磁系统顶值电压倍数在发电 机额定电压的80%时不低于1.8倍.
１组
５
１０
ｔ／ｓ
高压侧电压 （３） 高压侧电压 （Ａ） 高压侧电压 （Ｂ） 高压侧电压 （Ｃ）
无Ｉｅｆ反馈励磁系统内变量
３５０ ３００
２５０
２００
１５０
ｐｉｄ（１）
１００
ｐｉｄ（２）
５０
ｐｉｄ（ ３）
０
－５０ ０
１
２
３
－１００
３０
２０
１０ Ｖｒ（１）
０
Ｖｒ（２）
０ －１０
１
２
３
Ｖｒ（ ３）
－２０
－３０
大量励磁调节器存在反时限特性函数问题 一般设置Ifp=200%Ifn,If1=105%Ifn Tp=10s 主要问题：应计算电流平方之差
２）采用励磁机励磁电流负反馈，减少励磁机环节的 时间常数
仿真计算有无Ｉｅｆ反馈的交流励磁机励磁系统不 同空载阶跃品质对电力系统扰动的响应
近端三相短路０．１ｓ后线路两端开关跳
Ｃ组
Ｕｈ／ｐｕ
１．０５ １
０．９５ ０．９
０．８５ ０．８ ０
近端三相短路 有ＰＳＳ 高压侧电压
高压侧电压 （１）
高压侧电压 （２）
？ 采用调差有可能提供正的或负的阻尼,从而 影响小干扰稳定性.
调差对滞后特性的影响
调差率主要影响低频段:调差率增加滞后角减少
二、用好发电机短时工作能力 1 过励限制和过励保护
1.1 关于强励的表述
• 1000MW无刷励磁系统的强励能力表述为顶值电 压1.8倍,顶值电流1.5倍10秒.
问题: 1)电机标准改为用励磁电流表达转子过负荷,说明顶
６
Ｕｈ／ｐｕ Ｅｆｄ／ｐｕ
---无功冲击和甩负荷
１
１．１２
０．９
１．１
０．８ ０．７
１．０８
０．６
Ｑ （０）
１．０６
Ｖｔ （０）
０．５ ０．４
Ｑ （４）
１．０４ １．０２
Ｖｔ （４）
０．３ ０．２
１
０．１
０．９８
０
０．９６
０
２
４
６
０
２
４
６
带反馈的交流励磁机励磁系统动态 增益由突降15%Vt仿真确定