发电机励磁系统参数
发电机励磁系统及设备描述
发电机励磁系统及设备描述1.1.总的介绍我厂的励磁系统采用机端自并励静止励磁系统（全套进口瑞士ABB公司原装产品）。
主要由励磁功率放大单元和励磁调节器（AVR）两大部分组成。
1.2.系统及设备描述1.2.1励磁系统指标当发电机的励磁电压和电流不超过其额定励磁电流和电压的1.1倍时，励磁系统保证连续运行。
励磁系统具有短时过载能力，励磁系统的短时过负荷能力大于发电机转子绕组的短时过负荷能力。
励磁系统强励倍数不小于2（静止励磁系统即使定子电压降到80%额定值时），允许强励时间为20秒。
励磁系统具备高起始响应特性，在 0.05秒内励磁电压增长值达到顶值电压和额定电压差值的95%。
励磁系统响应比即电压上升速度，不低于3.58倍/秒。
励磁系统稳态增益保证发电机电压静差率达到±1%。
励磁系统动态增益保证发电机电压突降15％－20％时可控桥开放至允许最大值。
自动励磁调节器的调压范围，发电机空载时能在20-110%额定电压范围内稳定平滑调节，整定电压的分辨率不大于额定电压的0.2%。
发电机空载时手动调压范围为10%-130%UN。
如果励磁电源采用6300V的厂用电时，属他励方式，手动调节的范围可以从0%－130%，可满足发电机零起升压试验的要求。
电压频率特性，当发电机空载频率变化±1%，采用可控硅调节器时，其端电压变化不大于0.25%额定值。
在发电机空载运行状态下，自动励磁调节器调压速度，可整定,出厂设置不大于1%额定电压/每秒；不小于0.3%额定电压/每秒。
发电机转子回路装设有过电压保护，其动作电压的分散性不大于±10%，励磁装置的硅元件或可控硅元件以及其他设备能承受直流侧短路故障、发电机滑极、异步运行等工况而不损坏。
因励磁系统故障引起的发电机强迫停运率不大于0.25次/年。
励磁系统强行切除率不大于0.1％。
自动电压调节器（包括PSS）应保证投入率不低于99.9％。
励磁系统能满足汽轮发电机短路、空载试验时125%额定机端电压的要求。
发电机励磁系统
复励系统
复励系统
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1.直流励磁机励磁系统
多用于七十年代以前的中小型机组。
2.具有与发电机同轴副励磁机的交流励磁机-静止整流器励磁 系统（“三机”励磁系统）
多用于六十年代以后100MW以上的大型火电机组。
3.具有与发电机同轴副励磁机的交流励磁机-旋转整流器励磁 系统（“无刷”励磁系统）
用于八十年代以后的大中小型机组（用量较少）。
在发电机突然解列、甩负荷时，强行励磁，将励磁电流迅速 减到安全数值，以防止发电机电压过分升高；
2020年7月
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4．提高继电保护动作的灵敏度
当系统处于低负荷运行状态时，发电机的励磁电流 不大，若系统此时发生短路故障，其短路电流较小， 且随时间衰减，以致带时限的继电保护不能正确工 作。励磁自动控制系统就可以通过调节发电机励磁 对发电机进行强励，不仅有利于提高电力系统稳定 性外，还因加大了电力系统的短路电流而使继电保 护的动作灵敏度得到提高。
在研究并联运行发电机组间的无功分配问题时所涉及的主要概念 之一是发电机端电压调差率。所谓发电机端电压调差率是指在自动 励磁调节器调差单元投入，电压给定值固定，发电机功率因数为零 的情况下，发电机的无功负载从零变化到额定值时，用发电机端电 压百分数表示的发电机端电压变化率，通常由下式计算：
2020年7月
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6．改善电力系统的运行条件
因为维持发电机端电压的恒定有利于维持电力系统的电压水 平。当电力系统由于种种原因，出现短时低电压时，励磁自 动控制系统可以发挥其调节功能，即大幅度地增加励磁以提 高系统电压。从而可以改善电力系统的运行条件。
（1）改善异步电动机的自起动条件 （2）为发电机异步运行创造条件 （3）减少重负荷合闸时的电压下降 （4）重负荷跳闸时，减少系统电压的上升
发电机励磁系统参数测试报告
发电机励磁系统参数测试报告作者：武常涛来源：《中国科技博览》2015年第06期中图分类号：TM31 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）06-0093-011 概况江苏***有限公司1号发电机励磁系统属于自并励励磁系统， 2013年1月6～7日对发电机进行励磁系统模型和参数测试。
2 试验目的确定励磁系统模型及参数，为电力系统分析计算提供依据。
3 试验标准3.1 《大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件》DL/T843-20103.2 《同步发电机励磁系统建模导则》Q/GDW142-20124 试验仪器5 试验应具备的条件5.1 发电机空载试验发电机出口开关处于断开位置，发电机保持额定转速。
5.2 励磁系统最大最小α角校核试验用自动励磁调节器调整发电机电压为80%额定电压，进行20%阶跃（上、下）试验，用记录分析仪测录发电机电压、转子电压和电流。
5.3 发电机空载电压阶跃试验励磁调节器工作方式为自动，调整发电机电压为95%额定电压。
6 试验内容6.1 发电机空载试验发电机保持额定转速且稳定，合上励磁开关MK，缓慢增加励磁，将发电机电压从零升至1.05倍额定，同时录制发电机电压及转子电流曲线。
6.2 励磁系统最大最小α角校核试验用自动励磁调节器调整发电机电压为80%额定电压，进行20%阶跃（上、下）试验，用记录分析仪测录发电机电压、转子电压和电流。
6.3 发电机空载电压阶跃试验发电机维持额定转速，用自动励磁调节器调整发电机电压为95%额定电压，进行5%阶跃试验，用记录分析仪记录发电机电压、转子电压和电流即发电机空载阶跃响应曲线。
7 试验结果及分析7.1 发电机电压测量环节时间常数的测量测量环节的时间常数为0.01秒，满足电压测量环节的时间常数不大于0.03秒的标准技术条件要求。
7.2 发电机空载试验发电机维持额定转速，录制发电机电压及转子电流曲线，并将发电机电压升至1.05倍额定。
发电机系统铭牌参数
其转速都为3000转，
二期11600KW发电机系统参数
一期17000KW发电机系统参数
设备名称
功率
额定电压
额定电流
功率因数
频率
接法
励磁电流
励磁电压
同步发电机
18MW
6.3KV
2062A
0.8
50HZ
Y
355.2A
交流无刷励磁机
0.5KW
234V
449A
150HZ
Y
6.19A
44.9V
永磁发电机
190 V
15 A
0.9
400 HZ
备注：同步发电机型号为QFWL---18---2额定容量为22 .5MVA
永磁发电机为单相，励磁方式是:PM额定容量为2 .85KVA
其转速都为3000转，
设备名称
功率
额ห้องสมุดไป่ตู้电压
额定电流
功率因数
频率
接法
励磁电流
励磁电压
同步发电机
12MW
6.6KV
1375A
0.8
50HZ
Y
242A
交流无刷励磁机
70KW
235V
297A
150HZ
Y
5.33A
34.63V
永磁发电机
190V
15A
0.9
400HZ
备注：同步发电机型号为QFW2---12---2额定容量为12MVA
发电机运行规程
第一节发电机及励磁系统介绍一、发电机技术规范1、汽轮发电机型号及规格型号：QF2-3-2Z 额定功率：3000kW额定电压: 10500V 额定电流: 206A功率因素：0.8 (滞后) 额定转速：3000r/min额度频率：50Hz 相数：3极数：1 接法: Y效率：95.6% 定子绕组直流电阻：75℃Ω转子绕组直流电阻：75℃Ω励磁方式：静止可控硅励磁绝缘等级：F/F 冷却方式：密闭自循环通风冷却旋转方向：从汽轮机端看为顺时针方向制造厂：东方电气四川东风电机厂有限公司2、励磁方式及装置技术参数励磁方式：自并励方式，即发电机未并列之前，励磁电源取自10KV母线，发电机升压并列过程中自动转为发电机出口母线上的励磁变供给励磁电源。
满载励磁电流：240A满载励磁电压：78V3、励磁系统主要技术参数指标⑴模拟量输入a．发电机励磁ＰＴ：ＡＣ3φ105Ｖb．发电机仪表ＰＴ：ＡＣ3φ105Ｖc．发电机定子电流ＣＴ：ＡＣ3φ5Ａd．发电机转子电流：ＡＣ5Ａ或电流变送器ＤＣ5Ｖe．三相交流同步电压信号：ＡＣ100Ｖ⑵．控制脉冲a．分辨率：0.05度／位码b．移相范围：（10～150）度⑶．调压精度：≤0.5％⑷．频率特性：≯±0.25％／0.5Hz⑸．10％阶跃：超调量＜15％振荡次数＜3次调节时间＜5秒⑹. 零起升压：超调量＜10％振荡次数＜3次调节时间＜5秒⑺．调压范围：Uf(e)＝（10～130）％⑻．过载能力： 1.1If(e)长期运行⑼．顶值倍数： 1.8，强励时间为50s，电压响应时间＜0.1S。
⑽. 调差系数：（－15～＋15）％⑾. A/D转换量分辨率：2-14⑿．供电电源a．交流电源：（165～250）V／50Hz（+4% ～-6% Hz）b．直流电源：（200～250）V⒀．抗电磁干扰性能：a．静电放电装置能承受GB/T14598.14-1998《量度继电器和保护装置的电气干扰试验》之第2部分--静电放电试验规定的试验严酷等级为4级的干扰试验，（空气放电±15kv，接触放电±8kv）。
发电机和励磁系统设备参数
654 MW
直轴超瞬变电抗Xd”
20.383/22.156%
发电机额定电压
20KV
交轴同步电抗Xq
220.928%
发电机额定电流
19245A
交轴瞬变电抗Xq'
39.195/44.540%
发电机额定频率
50HZ
交轴超瞬变电抗Xq”
19.840/21.566%
发电机额定功率因数
0.9
零序电抗X0
庄河电厂一期工程励磁系统相关设备参数
1.发电机的技术参数
参数名称
参数
参数名称
参数
发电机型号
QFSN-600-2YHG
转子绕组直流电阻(75ºC)
0.097444Ω
发电机额定容量
666.667MVA
直轴同步电抗Xd
226.963%
发电机功率
600MW
直轴瞬变电抗Xd'（饱和值/非饱和值）
26.710/30.353%
发电机氢压额定纯度
98%
短路时交轴超瞬变时间常数Tq”
0.035s
发电机漏氢量
11M3/d
短路电流直流分量时间常数Ta
0.258s
定子绕组内冷却水入口压力
0.25～0.35 MPa
短路比
0.52
定子绕组内冷却水出口压力
0.15～0.25 MPa
发电机转动惯量
9.6×103kg·m3
定子绕组内冷却水流量
90±3 M3/d
发电机惯性常数
0.71kw·s/KVA
定子绕组内冷却水20ºC导电率
0.5～0.15ｕs/cm
发电机临界转速：一阶
733 r/min
励磁系统重要参数及计算
励磁系统重要参数及计算表6.21-2 励磁系统结构数据表技术条件与选型强励电压=2倍的额定励磁电压，当发电机电压下降到80%时，可以连续运⾏20S。
强励电流=2倍额定励磁电流，可以连续输出20S。
户内环境温度最⾼40摄⽒度。
b).1 励磁系统额定电流本励磁系统按照超出额定励磁电流10%来进⾏设计I fd = I fn ×1.1=30471.14.2 励磁系统强励电压采⽤2倍额定励磁电压作为强励电压Ufp=Ufn ×2=586V 。
设备设计⽤Ufp=Ufn ×2=586V 作为发电机的正常电压。
1.24.3 励磁系统强励电流采⽤2倍额定励磁电流作为强励电流Ifp=Ifn ×2=5540A,时间为20秒。
设备⽤Ifp=Ifn ×2=5540A 进⾏设计。
1.34.4 发电机三相短路时的励磁电流故障发⽣0.1秒，直流分量测量元件就能测量到。
参照ANSI/IEEE C37.18.1979标准-Ifm Kdc Ifd IfnIfg d x xd Ifdc ?=??='1,0 (xd and x’d 参照标准采⽤不饱和值), 考虑x’d 的10%的精度取x’d =0.3454。
认为 Ifm = IfdA Ifdc 56243047277015073036.003.11,0=??=- 测量的峰值电流在故障发⽣的0.1s （参照ANSI/IEEE C37.18.1979标准）Ifdc Ifc ?=35.31,0=3.5/3×5624=6561A (3.5 & 3 是Kc 和Kdc 各⾃的最⼤概率值,（参考定义 ANSI/IEEE C37.18-1979) -5.1励磁变参考 IEC 146.1.1, IEC 146.1.2 & IEC 14.1.3-励磁变输出电流 :- 长期输出电流: A I Itn fd 6.248732=?=-瞬时输出电流: A I Itns fP 452332=?= -励磁变输出电压 :- 在80%发电机电压下的理想输出电压V Ufp Uefti 55010cos 8.0/23=?=π-理想输出功率:KVA Itn Uefti Sefti 7.23693=??=-感应电压降:V I SeftiUeftixcc Dx fp 5.4032==π变压器 xcc≈6% (估计值)- 外部电压降 ( 晶闸管, 线等…)V Uefti Vt Df 51.5203,002=?+?=Vt0=晶闸管阀电压 (约 1.2V)0.03的因数相当于3%线路电压降，设计时必须考虑现场接线的因素。
励磁系统参数计算
########大学毕业论文设计50MW电站励磁系统参数计算指导老师：胡先洪王波、张敬学生姓名：########《电气工程及自动化》2002级目录1发电机组参数A.额定容量（MVA）B.额定功率因数（滞后）C.额定电压（kV）D.额定频率（Hz） 50E.相数 3F.空载励磁电压（V） 62G.额定负荷及功率因素下励磁电压（V） 164H.空载励磁电流（A） 592I.额定负荷下励磁电流（A） 1065J. 励磁绕组绝缘的最高耐压（直流V ） 1500K. 励磁绕组75?C 的电阻（?）L. 直轴瞬态开路时间常数T?do(s)M. 直轴瞬态短路时间常数T?d(s)N. 直轴同步电抗（Xd ）O.直轴瞬态电抗（Xd ’） 2 励磁变压器技术参数计算2.1 二次侧额定线电压计算励磁系统保证在机端正序电压下降到额定值的80％时，能够提供励磁系统顶值电压。
励磁系统顶值电压为发电机额定容量时励磁电压的倍。
A. 具体计算公式：式中：Ku----电压强励倍数（α=10?时），取倍（在80%U GN 下）。
fN U -----发电机额定容量时励磁电压。
B. 针对本文设计发电机组：︒⨯⨯⨯=10cos 35.18.01640.22fT U =308V 综合考虑，取fN U =360V2.2二次侧额定线电流计算励磁系统保证当发电机在额定容量、额定电压和功率因素为的励磁电流的倍时，能够长期连续运行。
A.具体计算公式：式中：K------裕度系数。
I-----发电机额定容量、额定电压和功率因素时励磁电流。
fNB.针对本文设计发电机组：2.3额定容量计算取标准容量：630KVA励磁变压器设计参数表：3 晶闸管整流元件技术参数计算3.1 晶闸管元件额定电压的选择在倍负荷运行温度下，晶闸管整流器所能承受的反向峰值电压不小于倍励磁变压器二次侧最大峰值电压。
A. 晶闸管反向重复峰值电压具体计算公式：式中：K -------电压裕度系数，取；fN U ------励磁变压器二次侧线电压。
发电机励磁系统建模及参数测试现场试验方案
发电机励磁系统建模及参数测试现场试验方案一、引言发电机励磁系统是发电机的重要组成部分，负责提供稳定的励磁电流，以产生磁场来激发旋转母线产生电能。
励磁系统的建模及参数测试是确保发电机正常运行和电能输出的重要环节。
本试验方案旨在介绍发电机励磁系统建模及参数测试的具体步骤和方法，以保证测试过程准确、可靠。
二、试验目的1.建立发电机励磁系统的电路模型，以研究和优化发电机励磁控制策略；2.获取发电机励磁系统的相关参数，包括励磁电感、励磁电阻、励磁时间常数等，以指导实际运行和维护。
三、试验步骤1.参数检查与准备工作（1）检查发电机励磁系统的相关设备，包括励磁电源、励磁控制器等，确保其正常工作；（2）准备励磁电源的额定电压及额定电流；（3）进一步了解发电机的额定容量、充电时间等相关参数。
2.励磁系统建模试验（1）根据发电机励磁系统的具体结构和控制方式，建立励磁系统的电路模型；（2）根据建模结果，优化励磁系统的控制策略，如PID控制、模糊控制等。
3.励磁系统参数测试（1）将励磁电源的电压调整至额定电压，并将电流调整至0；（2）开始记录励磁电流、时间，并持续一段时间，以计算励磁系统的励磁时间常数；（3）在给定一定励磁电流的情况下，记录励磁电源的输出电压，以计算励磁系统的励磁电阻；（4）通过改变励磁电源的输出电流，记录励磁电流和励磁电压的关系，从而计算励磁系统的电感值。
四、试验数据处理与结果分析根据试验记录的数据，进行如下数据处理与结果分析：1.使用最小二乘法拟合得到励磁时间常数；2.根据励磁时间常数计算发电机启动所需的总时间；3.根据励磁电流和励磁电压的关系确定励磁系统的电感值；4.根据励磁电流和励磁电阻的关系确定励磁系统的励磁电阻。
五、试验安全措施1.在试验过程中，严格遵守相关电气安全操作规程，确保人员安全；2.在试验现场设置明显的安全警示标志，并保证试验区域的安全通道畅通；3.使用严密可靠的电气隔离装置，以防止电击事故的发生。
发电机励磁系统参数辨识的仿真研究
文章编号 ： １ ０ ０ ６—９ ３ ４ ８ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ６— ０ １ ２ ９— ０ ４
计
算
机
仿
真
２ ０ １ ３ 年６ 月
发 电机 励 磁 系统 参 数 辨 识 的仿 真 研 究
许 慧雅 ， 王华 东
（ 周 口师范学 院计算机科学与技术学 院， 河南 周 口 ４ ６ ６ ０ ０ １ ）
摘要 ： 研究 发电机励磁系统参数辩识问题 ， 由于励磁系统是一个 非线性 系统 ， 造成 电力 系统不稳定 。传统时域或频域辩识方 法不能辩识其 非线性环节 ， 导致励磁系统辩识的精度低。为了提 高发电机励磁系统 的辩识精度 ， 提出一种神经 网络的发 电
机励 磁系统参数非线性辨识方法 。以发电机励磁系统实际输入 作为神 经网络 的输入 ， 以实际励磁系统输 出与神经 网络输 出
ｌ ｉ ｎ ｅ ａ ｒ ｉ ｄ ｅ ｎ ｔ ｉ ｉ ｆ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍ ，Ｓ Ｏ ｔ ｈ ｅ ｉ ｄ ｅ ｎ ｔ ｉ ｉ ｆ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｃ ｃ ｕ ｒ ａ ｃ ｙ ｉ ｓ ｌ ｏ ｗ． Ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｔ ｈ ｅ ｉ ｄ ｅ ｎ ｔ ｉ ｉｃ ｆ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｃ ｃ ｕ ｒ ａ ｃ ｙ ｏ ｆ
ｗ ｈ ｉ ｌ ｅ ｔ ｈ ｅ ｍｉ ｎ ｉ ｍ ｕ ｍ ｅ ｒ ｒ ｏ ｒ ｂ ｅ ｔ ｗ ｅ ｅ ｎ ｔ ｈ ｅ ａ ｃ ｔ ｕ ａ ｌ ｏ ｕ ｔ ｐ ｕ ｔ ａ ｎ ｄ ｎ ｅ ｕ ｒ ａ ｌ ｎ ｅ ｔ ｗ ｏ ｒ ｋ ｏ ｕ ｔ ｐ ｕ ｔ ｗ ａ ｓ ｔ ａ ｋ ｅ ｎ ａ ｓ ｔ ｈ ｅ ｏ ｂ ｊ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ． Ｔ ｈ ｅ ｎ ｅ ｕ ｒ ｌ ａ ｎ ｅ ｔ ｗ ｏ ｒ ｋ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｗ ａ ￥ｏ ｐ ｔ ｉ ｍ ｉ ｚ ｅ ｄ ｂ ｙ ｃ ｏ ｎ ｔ ｉ ｎ ｕ ｏ ｕ ｓ ｌ ｙ ａ ｄ ｊ ｕ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｗ ｅ ｉ ｇ ｈ ｔ ｓ ， ｉ ｆ ｎ ａ ｌ ｌ ｙ ｔ ｈ ｅ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍ ａ ｌ ｐ ｒａ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｓ ｒ ｗ ｅ ｒ ｅ
发电机的励磁系统介绍
发电部培训专题（发电机的励磁系统）（因为目前我公司的励磁系统的资料还没有到，该培训资料还是不全面的，其间还有许多不足之处希望大家批评指正）我厂励磁系统采用的是机端自并励静止励磁系统，全套引入ABB公司型号为UNITROL5000励磁系统。
发电机励磁系统能够满足不超过额定励磁电压和额定励磁电流倍情况下的连续运行。
励磁系统具有短时间过负荷能力，励磁强励倍数为2倍，允许强励时间为20秒，励磁系统强励动作值为倍的机端电压值。
我厂励磁系统可控硅整流器设置有备用容量，功率整流装置并联支路为5路。
当一路退出运行后还可以满足强励及额定励磁电压和额定励磁电流倍情况下的连续运行工况；当两路退出运行时还可以满足额定励磁电压和额定励磁电流倍情况下的连续运行工况，但闭锁强励功能。
5路整流装置均设有均流装置，均流系数不低于95%。
整流柜冷却风机有100%的额定容量，其通风装置有两路电源供电并可以自动进行切换。
任意一台整流柜或风机有故障时，都会发生报警。
每一路整流装置都设有快速熔断器保护。
我厂励磁系统主要包括：励磁变、励磁调节器、可控硅整流器、起励和灭磁单元几个部分。
如图所示：我厂励磁变采用三相油浸式变压器，其容量为7500KV A，变比为，接线形式为△/Y5形式，高压侧每相有3组CT ，其中两组分别提供给发变组保护A、C柜，另一组为测量用。
低压侧设有三组CT其中两组分别提供给发变组保护A、C柜，另一组为备用。
高压侧绝缘等级是按照35KV设计的，它设有静态屏蔽装置。
我厂励磁调节器采用的是数字微机型，具有微调节和提高暂态稳定的特性。
励磁调节器设有过励限制、过励保护、低励限制、电力系统稳定器、过激磁限制、过激磁保护、转子过电压和PT断线保护单元。
自动调节器有两个完全相同而且独立的通道，每个通道设有独立的CT、PT稳压电源元件。
两个通道可实现自动跟踪和无扰动切换。
单通道可以完全满足发电机各种工况运行。
自动调节器具备以下4种运行方式：机端恒压运行方式、恒励磁电流运行方式、恒无功功率运行方式、恒功率因数运行方式。
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)
上海发电设备成套设计研究院 科达机电控制有限公司
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
发电机励磁系统图解(老图,在校生参考)
发电机励磁系统图解
上图为三机励磁系统（主要内容在左半边以及中下部），带厂用电备励。
先说备励：厂用380伏经Q3刀闸到T1感应调压器，隔离变压器T2，交流三相保险，二极管（6只）整流桥，投退刀闸Q6（和Q4，Q5的切换有操作流程的），ELE是线性灭磁回路。
主励部分：400HZ的永磁机，输出电压大概在350V～450V之间（东电、哈电、上电、北重、济电均不一样），T10是同步变压器（采集励磁调节器需要的同步信号，时序、相序、电压值等，但主要是相序）。
中间的很多框图表示的是以前的模拟调节器，现在主流是下面的数字调节器，调节器发出触发脉冲信号（和同步时序配合好的）给中间的两个可控硅整流桥（Q2+A+Q5 Q1+B+Q4)中的可控硅（内部还有脉冲变压器，6脉冲变对应各自的可控硅），整流桥输出直流电压（带很大的三次谐波的）给100HZ的励磁机转子供电（0V～
1.35×450V可调。
励磁机后面就很简单了，励磁机发出三相电经两个二接管整流桥（通常被称为死硅）整流为直流给发电机转子供电，调节发电机的无功输出值，SD是负极单相灭磁开关（其实灭磁开关的种类很多的），转子两侧并联的是灭磁回路（线性电阻灭磁+过压气隙放电保护，实际上中国的30万机组肯定没有这个回路，这个图应该从老外的早期研究中抄来的，太老了）。
最后，多说一句，三级励磁应该是小机组用的，2000年后，10万以上的机组肯定用自并励方式。
发电机励磁系统建模及参数测试现场试验方案
发电机励磁系统建模及参数测试现场试验方案一、背景介绍发电机励磁系统是发电机的重要组成部分，控制和调节发电机输出电压和电流的稳定性。
励磁系统的合理运行对于保证发电机的安全运行和电力系统的稳定性至关重要。
因此，对发电机励磁系统建模和参数测试进行现场试验是必要的。
二、试验目的1.建立发电机励磁系统的数学模型，准确描述其工作原理，对励磁系统进行仿真分析。
2.测试励磁系统参数，评估其性能和稳定性，发现存在的问题并提出优化建议。
三、试验方案1.建模与仿真1.1收集和分析发电机的电气参数，包括发电机的电感、电阻、励磁电枢电阻、励磁电枢电感等。
1.2根据收集的参数，建立发电机励磁系统的数学模型。
模型可以采用经典的励磁系统模型，如PI控制、PID控制等。
1.3 利用仿真软件，如MATLAB/Simulink，进行励磁系统的仿真分析，观察发电机输出电压和电流的波形，评估励磁系统的性能和稳定性。
2.参数测试2.1制定测试计划，明确测试的参数和步骤。
2.2测试发电机励磁系统的基本参数，包括励磁电流、励磁电流反馈回路增益、励磁电枢电流反馈系数等。
2.3测试励磁系统的稳定性参数，如动态响应时间、控制精度、超调量等。
2.4根据测试结果，分析励磁系统的工作状态和性能，对比模拟结果，确定是否存在问题。
3.问题发现与优化建议3.1根据测试结果和模拟分析，发现存在的问题，如励磁系统的响应速度过慢、控制精度不高等。
3.2针对存在的问题，提出优化建议，如调整控制器参数、增加反馈环节等。
3.3制定优化方案，对励磁系统进行优化，并再次进行现场试验，验证优化效果。
四、试验计划1.准备工作1.1收集发电机的电气参数，包括电感、电阻等。
1.2确定试验设备和工具，如发电机功率测试仪、多用表等。
1.3建立仿真模型，准备仿真软件。
2.建模与仿真2.1建立发电机励磁系统的数学模型。
2.2利用仿真软件进行仿真分析。
3.参数测试3.1制定测试计划，明确测试的参数和步骤。
励磁 系统
3.2励磁调节器
c.最小磁场电流限制器 • 主要任务是防止失磁。
• 这个功能通常用于水轮发电机组，它有可能在较深的进相状态下运行，对应 的励磁电流有可能接近于零。在这种情况下，最小磁场电流限制器确保励磁 场电流不小于最小限制值。该限制值对于维持正常的可控硅整流是有必要的， 此外，它可防止转子极靴过热。 d.定子电流限制器 • 这个限制器在过励和欠励运行范围内防止发电机定子绕组过热。 e.P/Q 限制器 • 本质上是一个欠励限制器，用于防止发电机进入不稳定运行区域。 （2）控制方式 • 恒机端电压方式（电压闭环） • 恒励磁电流方式（电流闭环） • 恒无功功率方式（无功闭环） • 恒触发角开环方式（定角度，它励时可用） • 恒功率因数方式
3.2励磁调节器
（4）故障检测 • PT 断线 • 电源故障 • 调节器故障 • 脉冲故障 • 整流桥故障报警 • 转子过热报警 • 通讯故障报警 （5）保护 • 过流保护：反时限特性的过流保护、瞬时过流保护 • 失磁保护：其目的是在发电机在超出其稳定极限之外工作的情况下，跳开同 步发电机。 • 过磁通保护（V/Hz 保护）：该保护目的是防止同步发电机和变压器的磁通密 度过于饱和。 • 变压器温度测量 • 调节器自检功能：通过软件看门狗实现自检功能，还有相应的电路监测调节 器的工作电源，指示电源故障。
3.2励磁调节器
3.2.3调节器概述 • 核心是PAC控制器，由PAC控制器组成独立的AVR通道和FCR通道。由双网络完 成系统各个通道的通讯。 • 两套独立的AVR控制器，完成励磁系统对发电机机端电压的控制和无功功率 的控制，并完成一系列的限制和保护功能。每套AVR控制器从输入到输出都 是相互独立的。 • AVR的输出信号为触发脉冲，经过整流柜的可控硅控制器，对脉冲智能均流 后，经放大触发可控硅，完成对励磁电流的控制，从而达到对机端电压的控 制。 • 每套AVR还完成励磁电流控制器的功能，即内部含有FCR控制器、同时含有功 率因数控制和无功功率控制。 • 两套AVR控制器的信号通过HMI显示。HMI显示修改发电机控制参数、发电机 状态、励磁系统状态和故障记录。为了防止两套AVR均同时发生故障，又在 上述冗余的基础上，提供独立手动控制器。在AVR双通道故障时，独立手动 控制器开始控制，完成对励磁电流的FCR控制。 • 同时，还完成过电流和瞬时过电流的限制保护功能。独立手动控制器的输出 脉冲直接到脉冲放大模块的接口，经放大后，控制可控硅。每个通道可以控 制多个并联的整流桥，保证系统的高度可靠。
发电机励磁系统建模及参数测试现场试验方案
发电机励磁系统建模及参数测试现场试验方案1．概述电网“四大参数”中发电机励磁系统模型和参数是电力系统稳定分析的重要组成部分,要获得准确、可信度较高的模型和参数,现场测试是重要的环节;根据发电机励磁系统现场交接试验的一般习惯和行业标准规定的试验内容,本文选择了时域法进行发电机励磁系统的参数辨识及模型确认试验;这种试验方法的优点在于可充分利用现有设备,在常规性试验中获取参数且物理概念清晰明了容易掌握;发电机励磁参数测试确认试验的内容包括：1发电机空载、励磁机空载及负载试验；2发电机、励磁机时间常数测试；3发电机空载时励磁系统阶跃响应试验；4发电机负载时动态扰动试验等;现场试验结束后,有关部门要根据测试结果,对测试数据进行整理和计算,针对制造厂提供的AVR等模型参数,采用仿真程序或其他手段,验证原始模型的正确性,在此基础上转换为符合电力系统稳定分析程序格式要求的数学模型;为电力系统计算部门提供励磁系统参数;2．试验措施编制的依据及试验标准1发电机励磁系统试验2励磁调节器技术说明书及励磁调节器调试大纲3GB/T7409.3-1997同步电机励磁系统大、中型同步发电机励磁系统技术要求4DL/T650-1998大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件3试验中使用的仪器设备便携式电量记录分析仪,8840录波仪,动态信号分析仪以及一些常规仪表; 4试验中需录制和测量的电气参数1发电机三相电压UA、UB、UC录波器录制；2发电机三相电流IA、IB、IC录波器录制；3发电机转子电压和转子电流Ulf、Ilf录波器录制；对于三机常规励磁还应测量：1)交流励磁机定子电压单相Ue标准仪表监视2)交流励磁机转子电压和转子电流Uef、Ief录波器录制；3)永磁机端电压Upmg录波器录制和中频电压表监视；4)发电机端电压给定值Vref由数字AVR直读；5)励磁机用可控硅触发角由数字AVR自读；对于无刷励磁系统除发电机电压电流外,仅需测量励磁机励磁电压电流；但需制造厂家提供励磁机空载饱和特性曲线及相关参数;5．试验的组织和分工参加发电机励磁系统模型参数确认试验的单位有：发电厂、励磁调节器制造厂、山东电力调度中心、山东电力研究院等;因有关方面提供的机组参数不完整或不正确,使励磁系统参数测试工作有一定的难度和风险性,为保证试验工作的正常顺利进行和机组的安全,应建立完善的组织机构,各部门的职责和分工如下：1)电厂生技部负责整个试验的组织和协调;2)电厂继电保护班负责试验的接线及具体安全措施;3)电厂运行人员负责常规的操作及机组运行状态的监视;4)山东电力研究院负责试验方案的编制、现场试验的技术指导、试验数据的分析处理及报告的编写;5)AVR供货商技术人员负责数字AVR在试验过程中的具体操作;6．试验应具备的条件1）励磁系统的一、二次回路绝缘检查合格,螺丝紧固;2）励磁调节器应完成静态调试及整组开环特性检查3）调节器自动和手动调节方向正确,与自动准同期装置配合调压方向正确;4）与机组保护及热工DCS配合、励磁开关、信号保护回路传动逻辑正确;5）备用励磁屏的开关的合跳正常,二极管整流桥通流检查正常6）准备好试验仪器、仪表、录波器;7）AVR厂方专家应到现场并确认本方案;8）机组大、小修工作结束,能满足本试验所需的各种工况条件;机组空载额定工况、机组带负荷运行;9）发电机并网前试验约为6～8小时,机组并网后试验时间约为4～6小时,试验地点一般安排在机组单元控制室AVR附近;7．试验前的准备工作1组织参加试验的人员学习本措施,应熟知试验内容和过程;2提前准备好试验仪器,并按试验要求接线;3各电厂专工或责任工程师应组织有关人员查阅电机制造厂和AVR厂家提供的技术说明书、相关的图纸资料和本次试验前最近的试验数据,认真填写基本参数表格;8．试验内容及步骤8．1励磁机空载试验自并励及无刷励磁系统本节可略去不做8.1.1机组起动前用数字表在AVR输出侧及灭磁开关下口检查并记录交流励磁机和发电机励磁绕组直阻值,并折算到75度;Ref=Rf=8.1.2永磁机外特性试验汽轮机冲转过程中记录转速和永磁机电压关系曲线：额定工况下,准确记录永磁机输出电压,此为计算AVR最终限制的依据;8.1.2励磁机空载特性测定1)分发电机灭磁开关,合整流柜交流侧开关,合励磁机灭磁开关,接入模拟负载电阻;调节器置手动,或备用励磁;调节励磁机励磁,使励磁机交流电压在0～1.3UenV范围内;记录励磁机励磁电流、电压,励磁机电枢三相交流电压;记录见下表;2值,为阶跃试验时参考;用备励感应调压器可不必记录8.1.3励磁机时间常数测定调节器一置定控制角方式;进行阶跃试验,励磁电压小于1/2额定值;录制励磁机电压、电流和转子电压波形;8.1.4移相特性测定起励建压,调节励磁给定,做空载特性曲线;记录发电机定子电压、转子电压、转子电流、励磁机电压、励磁电流、副励磁机电压等;记录发电机定子电压Ug和给定值Uref在下列范围内的数值为调差测量准备;发电机空载电压为额定时及带50％和100％有功时,记录一下参数：励磁调节器单套在自动方式PID运行,整定好阶跃量,数值为2～10％额定机端电压值,阶跃量选取的原则是当阶跃量较小时,AVR中所有的限制不动作,当阶跃量较大时,个别已知限制器允许动作;准备好录波器,录取发电机电压、励磁机励磁电流、电压曲线;给定电压阶跃量分别为5%;录波量：发电机电压、转子电压、励磁机励磁电压;8.2.4相频特性试验发电机空载额定工况运行,由制造厂提供AVR电压相加点的接口PID环节输入信号的总加点,并将AVR允许的外部模拟信号增益数值调到最小;用频谱分析仪将白噪声信号输入上述电压相加点,注意观察发电机电压不应有较大的扰动;测量发电机励磁系统频率特性,记录于下：包括：PID参数、调差、最大最小控制角、强励限制值、过励限制、低励限制、反馈类型、反馈系数等;8.2.6实测重叠角8.3.1系统阻抗测量1)记录电厂N台机的运行状态3～5Mvar.3)记录无功调节前后机端电压的变化抗为有名值,需换算到标幺值;1)控制发电机有功功率接近于零,无功功率接近额定;2)AVR单柜运行,投入无功补偿功能;3)缓慢增加无功补偿的量值,注意控制无功不超过额定值,机端电压不超过额定电压的1.05倍;一旦发电机输出无功发生晃动,应立即减小补偿度;4)记录AVR的给定值Vref始终不变、无功补偿度和无功、电压的变化; VrefPU=8.3.3静差率测定励磁调节器在自动方式PID运行,调差率置零;发电机带额定有功和额定无功功率运行,记录此时发电机端电压及电压给定值及转子电流,在发电机空载试验中得到该给定值对应的发电机电压,算出电压静差率;P=Q=Ugn=Uref=Ifn=8.3.4发电机带负荷阶跃扰动试验1)AVR保持单套运行,2)整定好阶跃量,数值不超过2％～4％额定值;3)启动录波器,进行阶跃扰动试验,检查系统阻尼情况;8.3.5相频特性试验1)发电机带有功负荷80％以上,有制造厂提供AVR电压相加点的接口PID环节输入信号的总加点,并将AVR允许的外部模拟信号增益数值调到最小;2)用频谱分析仪将白噪声信号输入上述电压相加点,注意观察发电机无功不应有较大的扰动;3)测量发电机励磁系统在PSS未投入时的电压相频特性,记录于下：9.1试验前做好事故预想,并准备好应急方案;9.2试验过程中遇有紧急或特殊情况,应立即停止试验;9.3做好试验的组织工作,与试验有关的各部门及人员应服从统一指挥;。
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。
励磁系统介绍
励磁AVR装置技术要求
1.AVR采用双通道数字式，具有良好的抗震、抗冲击、抗电磁干扰能力（达到Ⅲ级A类 抗干扰标准），并具有与电厂计算机监控系统进行通讯接口的设备 。 2.AVR的调节模式为P、PI和PID可任选，并至少具备以下5种运行方式：机端恒压运行 方式、恒励磁电流运行方式、恒无功功率运行方式、恒功率因数运行方式、空载 跟踪网压运行方式。具有PSS功能。 （P：比例；I：积分；D：微分。） 3.采用包括电源、CT、PT输入完全独立的双通道调节器，各通道间可相互诊断、相互 跟踪、相互通讯并实现自动跟踪无扰动切换。每个通道功能齐全，都具有独立工 作的能力。同时还设有独立的手动励磁调节单元，手动跟踪自动，切换无扰动。 4.AVR具备自诊断功能和检验各部分功能的软件和接口，具有脉冲丢失及脉冲异常检 测功能，断口自恢复式的软硬件双重WATCHDOG功能，并可方便地修改参数和在线 显示。可提供励磁数学模型及励磁调节器整定窗口及传递函数。 5.AVR有光纤(MUDOLBUS)及串行通讯口，以便同上位机通讯，接受控制和调节指令， 提供励磁系统状态和量值。每套AVR设置1套上位机，AVR上位机的配置如下: 类别：工控机或工业级工作站，标准机架型机箱。品牌：IBM、HP、DELL、研华 CPU：INTEL PⅣ3.06GHz及以上；内存：1GB；软驱：3.5英寸 硬 盘 ： 7200rpm 160GB×2 ， SATA 接 口 ， 8MB 缓 存 ， 配 置 为 RAID1 （ 配 PROMISE 或 ADAPTEC 四端口SATA RAID卡）。光驱：16X及以上CD-RW/DVD ROM COMBO。 显卡：256MB显存，128位以上名牌显卡。网卡：10/100/1000M自适应以太网卡。 接口：USB2.0，PS/2，串口，并口，显示器接口等。插槽：6PCI（或PCI-X）4DIMM等。 显示器： 采用分体型TFT LCD显示器，15英寸，1280×1024；亮度250cd/m2及以上， 对比度300：1及以上，响应时间优于30ms，色彩16.7M色。 其它：工业级键盘、鼠标等。 软件：操作系统为WINDOWS 2003 SERVER Standard Edition，励磁系统监控应用软件 等。
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电厂名称 机组编号 参数名称 发电机型号 发电机生产厂家 转动惯量时间常数（转动惯量） 发电机额定视在功率 发电机额定有功功率 发电机额定无功功率 发电机功率因数 发电机额定电压 发电机额定电流 发电机额定励磁电压 发电机额定励磁电流 发电机空载额定励磁电压 发电机空载额定励磁电流 直轴同步电抗（饱和/非饱和） 交轴同步电抗（饱和/非饱和） 直轴暂态电抗（饱和/非饱和） 交轴暂态电抗（饱和/非饱和） 直轴次暂态电抗（饱和/非饱和） 交轴次暂态电抗（饱和/非饱和） 发电机负序电抗（饱和/非饱和） 发电机零序电抗（饱和/非饱和） 转子直阻（75℃/15℃） 发电机定子电阻（75℃/15℃） 发电机额度频率（转速） 直轴开路暂态时间常数 交轴开路暂态时间常数 直轴开路次暂态时间常数 交轴开路次暂态时间常数 直轴短路暂态时间常数 交轴短路暂态时间常数 直轴短路次暂态时间常数 交轴短路次暂态时间常数 发电机CT变比 发电机PT变比 发电机转子分流器变比 代号 山西兆光发电有限责任公司 3#、4# 参数 QFSN—600—2 上海汽轮发电机有限公司 9.489 667 600 励磁系统接线方式 投产日期 单位 参数名称 励磁机型号 励磁机生产厂家 t—㎡ 励磁机额定容量 MVA 励磁机频率 MW 功率因数 Mvar 额定输出电压 — 额定输出电流 KV 额定励磁电压 A 额定励磁电流 V 励磁机空载时额定励磁电压 A 励磁机空载时额定励磁电流 V 励磁机同步电抗 A 暂态电抗 PU 次暂态电抗 PU 励磁机负序电抗 PU 转子直阻（75℃） PU 转子时间常数 PU 励磁机转子分流器变比 PU PU 永磁机型号 PU 永磁机生产厂家 Ω 永磁机容量 Ω 永磁机额定频率 Hz/n 永磁机额定电压 秒 永磁机额定电流 秒 永磁机功率因数 秒 秒 励磁变型号 秒 励磁变生产厂家 秒 励磁变额定容量 秒 励磁变变比 秒 励磁变二次电流 A/A 励磁变二次CT变比 V/V 励磁变短路电抗 A/mV 同步变压器变比 代号 自并励
KVA Hz V A
S K I2 KCT XT Ky
KVA KV/V A A/A % V/V
30.1 44.8 22.3 21.8 22.1 10.1
Sen fe COS Ue Ie Uefn Iefn Uefn0 Iefn0 Xde Xde′ Xde″ X2e RLf K4
KVA
V A V A V A PU PU PU PU Ω S A/Mv
3000
Sp fp Upmg IP COS RESIBLOC—S2200 广东顺德特种变压器厂 3×2200 20/896 4253 5000/1
参数
单位
Tj SN P Q COS 0.9 Ug 20 Ig 19245 UFN 407 IFN 4145 Uf0 139 If0 1480 Xd 215.5 Xq 210 Xd′ 26.5 Xq′ 39.5 Xd″ 20.5 Xq″ 20.1 X2 20.3 X0 9.59 Rf 0.0936 ra 1.51×0.001 f/n 50 Td0′ 8.16 Tq0′ 0.956 Td0″ 0.045 Tq0″ 0.069 Td′ 1.058 Tq′ 0.18 Td″ 0.035 Tq″ 0.035 K1 25000/5 K2 20000/100 K3 6000/60