1-励磁系统中的各种定值及试验要点
励磁系统限制器与发变组保护定值配合整定分析
励磁系统限制器与发变组保护定值配合整定分析[摘要] 励磁系统限制器与发变组保护定值的配合问题在现场应用时，有时容易忽略，致使励磁系统发生异常现象，发变组保护立即作出停机动作。
为了避免这样现象的发生，有效的将励磁系统限制器与发变组保护定值实施配合至关重要。
文章主要分析了励磁系统与发变组保护配合原则，及励磁系统限制器与发变组保护定值配合事例。
[关键词] 发变组保护；励磁系统限制；配合整定；0引言发变组保护和励磁系统在电站中为两个关键的自动控制系统。
假如这两个重要系统出现故障，不仅仅会损害机组本身，同时还会严重影响电网正常工作。
为切实加强并网机组安全管理，提升网源协调运行水平，需重点核查励磁系统过励限制于保护的配合关系。
大多数电厂进行发变组保护计算时，关于励磁系统限制器与发变组保护定值的配合非常容易忽略，致使励磁系统一旦发生异常现象，发变组保护立即作出停机动作,为机组的安全稳定运行埋下隐患。
1 励磁限制与涉网保护协调配合校核原理发电机组励磁限制与涉网保护的协调配合主要包括低励限制与失磁保护之间的协调配合，过励限制与转子过负荷保护之间的协调配合，V／ Hz限制与过激磁保护之间的协调配合，定子电流限制器与定子过负荷保护配合等关系。
本章节分析这些涉网保护与限制配合关系的校核原理。
1.1 低励限制和失磁保护的协调配合低励限制检测到机组励磁水平降低动作值时，即产生控制作用增大励磁使机组运行点回到运行范围，提高机组和系统的安全稳定性。
低励限制线的设置通常依据发电机组进相试验的结果，在功率坐标系中进行整定，同时注意不能束缚发电机组的进相运行能力。
失磁保护是在发电机励磁突然消失或部分失磁时，采取减出力、灭磁解列或跳闸等方式确保机组本身安全。
失磁保护的动作依据是发电机的热稳定性和静态稳定极限等条件，通常在阻抗坐标系中整定。
发电机组低励限制应与失磁保护协调配合，在任何扰动下的低励限制灵敏度应高于失磁保护，先于失磁保护动作。
励磁系统检修试验项目
励磁系统检修试验项目
1．屏柜清扫：包括一次母排、柜内元件、冷却系统
2．绝缘检查：只对外回路进行检查
3．信号测试：包括数字和模拟信号
4．FCB测试：检查FCB跳闸动作时间，检查开关触头，检查紧固螺丝。
5．励磁变检测：绝缘检测，清扫外壳及端子排。
6．假负荷试验：将励磁变低压侧解开，将直流母排解开，在整流器交流侧输入380V电源，在整流器输出回路上接一个2KW
（500V）的小负载，将同步电压、可控硅控制信号输入录波器，起励后改变控制角，实测控制角与调节器内部信号一致。
7．起励试验：录波，记录起励时间。
8．自动、手动调节范围测试：在自动、手动不同方式下，测试调节范围。
9．均流检查：均流系数不小于0.85，否则要重新设置均流。
10．伏赫限制校验：改变定值到1.05，单独调节电压或转速，测试定值是否正确。
11．过励限制：调节设定值到过励定值，测试定值是否正确。
12．PT断线：模拟PT断线，录波观测通道是否切换。
13．阶跃试验：做10%的阶跃试验，录波，观测机端电压，励磁电流等是否正常。
14．灭磁试验：分逆变灭磁与直接灭磁两种，分别录波。
15．换另一通道重复9-13步。
16．发电机零起升压试验：将励磁变高压侧解开，加入6KV高压侧电源，改变励磁调节器参数，控制发电机电压从零升压，录波，记录数据。
17．发电机并网后，通道切换试验。
发电机励磁系统参数测试及PSS参数整定
发电机励磁系统参数测试及PSS参数整定麦艳红;钟文【摘要】Through the test, the paper measures generator excitation system and PSS mathematical model and related parameters, and optimizes the parameters, making the various performance indicators of excitation system meet the national standard, ensuring the safe operation of power grid, which has important social meaning and economic benefits.%通过试验测出发电机励磁系统及PSS的数学模型及相关参数,并对参数进行优化,使励磁系统的各项性能指标均满足国标要求,保证了电网安全运行,具有重要的社会意义和经济效益.【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2013(032)002【总页数】3页(P33-35)【关键词】发电机;PSS;励磁系统;参数测试【作者】麦艳红;钟文【作者单位】南宁职业技术学院机电工程学院,南宁530008;广西桂网电力试验有限公司,南宁530007【正文语种】中文【中图分类】TM310 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。
励磁系统
1.发电机失磁的现象、危害？现象：1）转子电流表指示到零或在零点摆动，转子电压表指示到零或在零点摆动。
2）无功表指示为负值。
3）有功、定子电压表指示降低，定子电流表指示大幅度升高，并可能摆动。
4）转子的转速超过额定值。
5）失磁保护动作信号发出，失磁保护动作。
危害：1）发电机失磁，将使转子的阻尼系统，转子铁芯的表面，转子绕组（经灭磁电阻或励磁机电枢绕组闭合）中产生变频电流，引起附加温升，危急转子安全。
2）在定子中将会出现脉动的电流，这样产生交变的机械力距，影响发电机的安全性。
3）出现无功差额将引起失磁发电机附近的电力系统电压下降。
4）会产生过电流，导致大面积停电。
2.发电机并列前为什么要检查定子、转子绝缘？检查发电机定子，转子绕组的端引线处的接触情况，有无受潮、有无层间短路，匝间短路等现象。
3.发电机进相运行的危害？1)进相运行会引起定子端部发热。
2）发电机端电压下降4.引起发电机振荡的原因1）发电机本身原因引起的故障如：励磁系统故障等 2）系统故障引起的振荡5.发电机运行极限受哪些条件限制？原动机输出功率、发电机的额定容量、发电机最大励磁电流、通常由转子的发热决定、发电机进项运行的稳定性6.引起发电机失磁的原因有哪些？1）励磁回路开路，如自动励磁开关跳闸，励磁调节装置的自动开关误动，可控硅励磁元件的烧毁。
2）励磁绕组短路；3）运行人员误操作。
7.发电机电压升高对发电机本身有什么影响？首先，如果电压太高，这样，转子绕组的温度升高可能超出允许值。
电压是由磁场感应产生的，磁场的强弱又和励磁电流的大小有关，若保持有功出力不变而提高电压，就要增加励磁电流，因此温度升高。
另外，铁芯内部磁通密度增加，损耗也就增加，铁芯温度也会升高。
而且温度升高，对定子线圈的绝缘也产生威胁。
电压过低就会降低运行的稳定性，因为电压是气隙磁通感应起来的，电压降低，磁通减少，定转子之间的联系就变得薄弱，容易失步。
电压一低，转子绕组产生的磁场不在饱和区，励磁电流的微小变化，就会引起电压的大变化，降低了调节的稳定性，而且定子绕组温度可能升高（出力不变的情况下）。
发电机(含双馈机)励磁控制系统综合实验实验报告
发电机（含双馈机）励磁控制系统综合实验实验报告发电机（含双馈机）励磁控制系统综合实验报告专业班级：姓名：学号：实验地点：讲师：1一、概述励磁控制系统实验接线图如图1可供选择的励磁方式有两种：自并励和他励。
当三相全（半）控桥的交流输入电源取自发电机机端时，构成自并励励磁系统。
而当交流输入电源取自380v市电时，构成他励励磁系统。
两种励磁方式的可控整流桥均是由微机自动励磁调节器控制的，全控时的触发脉冲为双脉冲，具有最大最小a限制。
以下实验操作均针对附录a中的发电机控制系统实验平台而言。
Qftatvfu微机励磁调节器KML至机器终端agsvkmrmvt自并励和单独励磁至市政电源图1励磁控制系统实验接线图在综合试验台上，微机励磁调节器有四种控制方式：恒定UG（保持发电机端电压为定值）、恒定IL（保持励磁电流为定值）、恒定Q（保持发电机无功功率为定值）和恒定a （保持控制角恒定）。
其中，恒定a模式是一种开环控制模式，仅限于使用单独的励磁模式。
同步发电机并入电力系统之前，励磁调节装置能维持机端电压在给定水平。
当操作励磁调节器的增、减磁按钮，可以升高或降低发电机电压；当发电机并网运行时，操作励磁调节器的增、减按钮，可以增加或减少发电机的无功输出，其机端电压按调差特性曲线变化。
发电机正常运行时，三相全（半）控制桥处于整流状态，控制角a小于90°；在正常停机或事故停机时，调节器的控制角a大于90°以实现逆变器灭磁。
电力系统稳定器――pss是提高电力系统动态稳定性能的经济有效方法之一，已成为励磁调节器的基本配置；励磁系统的强励，有助于提高电力系统暂态稳定性；励磁限制器是保障励磁控制系统安全可靠运行的重要环节。
二、实验与思考实验一不同a角（控制角）对应的励磁电压波形观测实验当机组未启动时，可通过操作“增磁”按钮或“退磁”按钮逐渐减小或增大控制角a，从而改变三相全控桥的电压输出和波形。
实验时，调节励磁电流为表2-1规定的若干值，通过接在ud?、ud?之间的示波器观测二全控桥输出电压波形，并由电压波形估算出a角，另外利用数字万用表测出全控桥的直流输出电压ufd和交流输入电压uac，将以上数据计入表，通过ufd，uac和数学计算公式也可计算出一个a角来；完成此表后，比较两种途径得出的a角有无不同，分析其原因。
励磁涉网性能试验
励磁涉网性能试验的方法
励磁机时间常数测量有多种方法： • 数字AVR单套运行，采用定角度控制的方法造成比较大的 阶跃扰动记录波形图。 • 数字AVR单套手动运行（可适当减小增益），突然关断交 流励磁机用可控硅整流器脉冲电源，或使AVR突然中断输出， 记录波形图。 • 使用工频手动励磁装置（即感应调压器输出接三相不可控 整流器）在80%～100%额定励磁机电压下直接断开（下降 法）和闭合（上升法）其交流输入开关的方法测量励磁机时 间常数。
励磁涉网性能试验的方法
励磁系统开环增益的测量
自并励系统开环增益的测量，将励磁变高压侧接至6kV恒定试验电源，临时 取消AVR中PID调节的积分和微分环节（如串联校正环节，令T1=T2，T3=T4； 若采用并联校正环节，设置Ki=Kd=0,或将积分和微分环节输出限制置零），同时 降低AVR的直流或比例增益，（AVR的增益可选择临时降低到预设值的1/5～ 1/10p.u.,） ，将AVR设置成单套自动方式运行，缓慢调节AVR给定值由50%～ 105%，用录波器分段记录发电机定子电压Ug、转子电压Uf和转子电流If,由记录 的动态波动曲线取平均值，并由AVR显示直读给定值Vref 计算开环增益 K=ΔUR/ΔUerr；其中：ΔUR—AVR输出变化量，ΔUerr—AVR的 输入偏差 ，最后折算回实际励磁系统 三机常规励磁系统开环增益可使用如上测量方法 ，也可用试验用中频机替
励磁系统运行安全管理
励磁系统运行安全管理11.4.1 并网机组励磁系统应在自动方式下运行。
如励磁系统故障或进行试验需退出自动方式，必须及时报告调度部门。
本措施条款要求“如励磁系统故障或进行试验需退出自动方式，必须及时报告调度部门”是为使生产管理部门做好应急措施和技术准备，防止出现电网电压不稳定情况。
11.4.2 励磁调节器的自动通道发生故障时应及时修复并投入运行。
严禁发电机在手动励磁调节(含按发电机或交流励磁机的磁场电流的闭环调节)下长期运行。
在手动励磁调节运行期间，在调节发电机的有功负荷时必须先适当调节发电机的无功负荷，以防止发电机失去静态稳定性机。
发电机除尽量避免在手动励磁调节方式运行外，还应在运行中加强自动通道故障时的及时修复管理，并在短期励磁手动运行期间加强发电机无功出力的协调，保证机组稳定运行。
欢迎关注：电气学习笔记案例河北张家口某电厂300MW发电机组采用国产某改进型励磁系统运行时，发生励磁调节器至可控硅整流器光缆接口短时故障。
故障期间实际形成调节器手动独立运行局面、又因接口恢复时的信号干扰，使得发电机电压有大幅波动，最终致使保护跳闸，即手动励磁调节器未达到简单可靠的要求。
虽然励磁系统近年来已普及了数字化的AVR装置，其运行性能及可靠性都有很大程度的提高，但若不注意运行时细化管理，仍有可能造成意想不到的故障后果。
11.4.3 进相运行的发电机励磁调节器应投入自动方式，低励限制器必须投入。
除少数励磁调节器手动运行时有相应的无功进相限制功能，大多数AVR都将低励限制器(也称欠励限制器)UEL环节设计为配合自动通道运行。
因有UEL的限制功能才可以保证不发生发电机过度进相运行情况。
关于低励限制器的相关标准和故障及事故举例前面已有详细说明，本反措条款进一步明确了UEL环节与AVR自动通道的协调关系。
在励磁系统运行管理中除应关注UEL环节静态时的动作定值是否满足要求外，还应注意受到动态扰动时发电机运行的稳定性。
11.4.4 励磁系统各限制和保护的定值应在发电机安全运行允许范围内并定期校验励。
1-励磁系统中的各种定值及试验要点
励磁系统中的各种定值介绍一、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：旧自动励磷调节器比(2)三机常规励磁系统:AVR(4)自并励励磁系统SCR FYH®YH自动励磁调节器］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、NES510（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。
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。
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。
励磁系统试验方案
- --习水电厂#3发电机励磁调节系统改造投运试验方案批准：审定审核：编制：二〇一三年十一月七日一、概况习水电厂#3发电机励磁调节系统运行多年，元器件老化严重，故障频繁，运行不可靠，给机组及电网安全运行带来严重威胁，经厂部批准决定进行改造，将原ABB公司生产的ABB UNITROL-F励磁调节设备改造为南瑞科技公司生产的NES-5100励磁调节设备，该工程于2013年11月3日开工，现已安装结束，准备进入调试阶段，为保证调试工作的顺利开展，特编制本调试方案。
二、编制依据试验遵循以下规但不限于：发电机励磁系统调度管理规程DL 279-2012-T。
发电机励磁系统及装置安装、验收规程DLT 490-2011。
大型汽轮发电机励磁系统技术条件DLT 843-2010。
三、组织措施1、领导小组：组长：邓先进副组长：志刚雷涛成员：丁明奎邹彬美韦金鹏廷模班平胡猛职责：负责#3发电机励磁调节系统调试工作的整体协调及指导。
2、试验实施组组长：雷涛副组长：廷模成员：时国恩华宋力杰运行当班值长职责：负责#3发电机励磁调节系统的整体调试操作、记录等工作。
3、安全保障组组长：冬成员：胡猛晓伶谭刚职责：负责检查#3发电机励磁调节系统调试期间安全措施的执行情况。
四、调试步骤㈠静态试验1．外围回路检查励磁调节装置及可控硅整流柜等装置接线无误，符合设计要求。
2．设备通电前检查通电前，励磁调节装置及其它设备作外观、机械结构、插件、元件检查。
无任何异常，应符合通电条件。
3．小电流试验如图：1）用调压器在可控硅整流桥交流开关处加电压（100V），在直流开关处加滑动变阻器作为负载，使得流过负载的电流大于2A。
2）投入调节器电源，按就地开机按钮，通过增、减磁，观察工控机显示触发角度、转子电压、转子电流与示波器是否一致。
4．模拟量测量校验⑴用三相保护校验仪输出电压电流，模拟发电机励磁PT 、保护及测量用PT 、发电机定子CT 、发电机转子CT 、同步变压器二次侧输入，观察工控机和信息窗定子电流，转子电流是否各为100%。
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
励磁系统建模试验方案
励磁系统建模试验方案目录1.试验目的对被测试机组的励磁系统进行频率响应以及动态响应测试，确认励磁系统模型参数和特性，为电力系统分析计算提供可信的模型数据。
2.试验内容励磁系统模型传递函数静态验证试验。
发电机空载特性测量及空载额定状态下定子电压等各物理量的测量。
发电机时间常数测量。
AVR比例放大倍数测量试验。
系统动态响应测试（阶跃试验）。
20%大干扰阶跃试验。
对发电机进行频率响应测试。
3.试验依据Q/GDW142-2012《同步发电机励磁系统建模导则》设备制造厂供货资料及有关设计图纸、说明书。
4.试验条件资料准备励磁调节器制造厂应提供AVR和PSS模型和参数。
电机制造厂应提供发电机的有关参数和特性曲线。
设备状态要求被试验发电机组励磁系统已完成全部常规的检查和试验，调节器无异常，具备开机条件。
5.设备概况及技术数据容量为135MW，励磁系统形式为自并励励磁方式，励磁调节器采用南瑞电控公司生产的NES6100型数字励磁调节器。
其励磁系统结构框图如图1：图1 励磁系统框图励磁调节器模型：图2 励磁调节器模型励磁调节器内部参数如下表：发电机：生产厂家：南京汽轮机电机厂型号： QFR-135-2额定视在功率： MVA额定有功功率： 135 MW额定定子电压： kV额定定子电流：6645 A额定功率因数：额定励磁电流： 893 A额定励磁电压： 403 V额定空载励磁电流： 328 A额定空载励磁电压： 147 V额定转速： 3000 r/min发电机轴系（发电机+燃气轮机）转动惯量（飞轮转矩）：转子绕组电阻：Ω（15℃）Ω(75℃),Ω(105℃试验值)转子绕组电感：直轴同步电抗Xd（非饱和值/饱和值）：直轴瞬变电抗Xd’（非饱和值/饱和值）：直轴超瞬变电抗Xd”（非饱和值/饱和值）：横轴同步电抗Xq（非饱和值/饱和值）：横轴瞬变电抗Xq’（非饱和值/饱和值）：横轴超瞬变电抗Xq”（非饱和值/饱和值）：直轴开路瞬变时间常数 Td0’ : 秒横轴开路瞬变时间常数 Tq0’ : 秒直轴开路超瞬变时间常数 Td0” : 秒横轴开路超瞬变时间常数 Tq0” : 秒6.试验内容本试验为空载动态试验。
励磁系统试验原理介绍
图5 功角型低励限制动作线
安徽省电力科学研究院
2)参数整定: 一般由调度或电厂给出: a. 与制造厂提供的发电机P-Q曲线配合; b. 静稳定极限的配合; c. 留有10%余量; d. 无进相要求时,可按 P=Pe Q=0 ; P=0 Q=-(0.2~0.3)QN 整定;
e.
Q(p) P(p)
f.
——试验时一次调节的时间,s;
T
安徽省电力科学研究院
3.4 总体试验
3.4.1 总体静态特性测定
1) 检查下载程序; 2) 输入模拟PT和CT以及调节器应有的测量反馈信号; 3) 检查各测量值在要求的精度之内; 4) 模拟输入输出的开关量,检查开关量信号接受和输出情况,检查逻辑动作与设计是否一致; 5) 检查自动,手动控制方式下的励磁调节正确性. 自动方式下:PT电压增加,调节器输出减小,控制角增加;给定增加,调节器输出增加, 控制角减小. 手动方式下:如果是定励磁电流控制,励磁电流增加,调节器输出减小,控制角增加;给 定增加,调节器输出增加,控制角减小; 6) 输入模拟信号检查励磁限制和保护; 7) 输入同步信号,移相控制工作,检查触发脉冲特性和少脉冲检测功能; 8) 检查最大最小控制角; 9) 整流器带轻负载检查.对于自并励励磁系统将50Hz电源接入可控整流桥;对于励磁机励磁 系统需要将副励磁机电压或中频机电压送入可控硅整流桥的交流侧.注意:同步信号与 主电压相位关系正确.检查移相情况,观察整流输出波形及触发对称情况; 10)对于励磁机励磁系统,整流桥带与励磁机励磁绕组电阻阻值相同的试验电阻或带励磁机励 磁绕组进行大电流试验.检查强励数值能否达到.检查换相引起交流侧电压畸变对同步 和移相范围的影响.同时检查调节器输出表计的准确度.
-
火电厂发电机励磁系统现场试验方法和常见问题
火电厂发电机励磁系统现场试验方法和常见问题同步电机励磁系统在国标中的定义是“提高电机磁场电流的装置，包括所有调节与控制元件，还有磁场放电或灭磁装置以及保护装置”。
其主要作用就是维持机端电压的恒定。
当机端电压上升时，励磁调节的结果是使其下降；而发电机端电压下降时，励磁调节的作用是使其上升。
从励磁系统的励磁方式来看，主要有常规励磁（三机系统）、自并励、两机它励、无刷高起始励磁系统等几种。
本文讨论的问题主要针对同步电机自并励静止励磁系统。
1.概述自并励静止励磁系统由于运行可靠性高、技术和经济性能优越的原因，已成为大中型汽轮发电机组的主要励磁方式之一。
自并励静止励磁系统由励磁变压器、励磁调节装置、功率整流装置、发电机灭磁及过电压保护装置、起励设备及励磁操作设备等部分组成。
励磁系统现场主要有四大部分工作，分别是：励磁系统外部电缆接线正确性检查；励磁系统带电传动检查；励磁系统静态检查；励磁系统动态试验。
其中静态检查和动态试验是重点内容并且试验过程有很多值得注意的地方。
2.励磁系统现场试验的内容和方法2.1 励磁系统静态检查2.1.1 试验内容这部分包括检查励磁系统中各个单元及软件是否符合要求；交直流电源的检查；各个通道模拟量精度检查；各种限制器定值和动作情况检查；PID环节调节精度检查；可控硅整流柜通流试验等。
其中可控硅整流柜通流试验值得注意。
2.1.2 重要的试验方法可控硅整流柜通流试验也被称为假负载试验。
首先由6kV工作段引一路电源接至励磁变高压侧，断开励磁变高压侧与发电机出口封母的联接，断开发电机转子母线与整流柜输出直流母线的连接，在灭磁开关下口，联接模拟负载电阻（约2W、200A）。
接下来检查励磁变二次母线的对地绝缘大于5M，直流母线对地绝缘大于2M。
然后断开起励电源在端子排上的连接，用6kV给励磁变送电，测量二次母线电压及相序，同时在交流母线及调节器内部检查同步电压的显示值。
再然后合上励磁灭磁开关的操作电源和交流辅助电源开关，检查手动给定值为0%，可控硅控制角为150度，选择A VR手动方式，合上灭磁开关，投入励磁，用增减励磁方式检查励磁系统在手动方式下，工作稳定，输出电流正常。
同步发电机励磁控制实验
同步发电机励磁控制实验一、实验目的1．加深理解同步发电机励磁调节原理和励磁控制系统的基本任务；2、了解自并励励磁方式和它励励磁方式的特点；3．熟悉三相全控桥整流、逆变的工作波形；观察触发脉冲及其相位移动；4．了解微机励磁调节器的基本控制方式；5．了解电力系统稳定器的作用；观察强励现象及其对稳定的影响：6．了解几种常用励磁限制器的作用；7．掌握励磁调节器的基本使用方法。
二、原理与说明同步发电机的励磁系统由励磁功率单元和励磁调节器两部分组成，它们和同步发电机结合在一起就构成一个闭环反馈控制系统。
称为励磁控制系统。
励磁控制系统的三大基本任务是：稳定电压，合理分配无功功率和提高电力。
图1 励磁控制系统示意图实验用的励磁控制系统示意图如图1所示。
可供选择的励磁方式有两种：自并励和它励。
当三相全控桥的交流励磁电源取自发电机机端时，构成自并励励磁系统。
而当交流励磁电源取自380V市电时，构成它励励磁系统。
两种励磁方式的可控整流桥均是由微机自动励磁调节器控制的，触发脉冲为双脉冲，具有最大最小α角限制。
（保微机励磁调节器的控制方式有四种：恒UF（保持励磁电流稳定）、恒持机端电压稳定）、恒ILQ（保持发电机输出无功功率稳定）和恒α（保持控制角稳定）。
其中，恒α方式是一种开环控制方式，只限于它励方式下使用。
同步发电机并入电力系统之前，励磁调节装置能维持机端电压在给定水平。
当操作励磁调节器的增减磁按钮，可以升高或降低发电机电压；当发电机并网运行时，操作励磁调节器的增减磁按钮，可以增加或减少发电机的无功输出，其机端电压控调差特性曲线变化。
发电机正常运行时,三相全控桥处于整流状态，控制角α小于90：当正常停机或事故停机时，调节器使控制角α大于90，实现逆变灭磁。
电力系统稳定器—－PSS是提高电力系统动态稳定性能的经济有效方法之一,已成为励磁调节器的基本配置；励磁系统的强励,有助于提高电力系统暂态稳定性；励磁限制器是保障励磁系统安全可靠运行的重要环节，常见的励磁限制器有过励限制器、欠励限制器等。
发电机励磁系统试验
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
对于系统PT，在发变组带母线升压时，进行同 源核相
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
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
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
灭磁试验（逆变、保护跳灭磁开关）
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
励磁系统参数实测与建模综合实验指导书
励磁系统参数实测与仿真建模综合实验指导书徐俊华李啸骢编广西大学电气工程学院电力系统动模—数模一体化仿真实验室目录第一章前言 (1)第二章励磁系统参数实测试验 (2)2.1设备参数 (2)2.1.1 模拟水轮发电机组参数 (2)2.1.2 励磁变压器参数 (3)2.1.3 PT、CT及转子分流器参数 (3)2.1.4 A VR参数 (3)2.2励磁系统参数实测试验 (4)2.2.1 发电机空载特性试验 (4)2.2.2 发电机空载时间常数Tdo’测试 (4)2.2.3 励磁系统开环放大倍数测试 (5)2.2.4 小阶跃响应试验 (5)2.2.5 大阶跃响应试验 (5)第三章试验结果分析 (6)3.1确定发电机励磁回路基值及饱和系数 (6)3.2调节器最大内部电压V AMAX和最小内部电压V AMIN (7)3.3换相电抗的整流器负载因子K C（标幺值） (7)3.4可控硅整流器的最大/最小触发角计算 (7)3.5最大输出电压V RMAX和最小输出电压V RMIN (7)3.6发电机电压测量环节等值时间常数 (8)第四章BPA仿真建模及小干扰校核 (8)4.1BPA仿真建模 (8)4.2励磁系统模型小干扰校核 (9)参考文献 (10)第一章 前言发电机励磁控制对于电力系统的稳定性起着重要的作用，在研究分析电力系统稳定性时需要掌握励磁控制系统的特性及参数，并建立准确可信的模型。
以往计算常常将电力系统暂态过程中励磁系统的作用简化维持暂态电动势不变，不计及励磁系统的具体模型参数，即采用qE '恒定的模型。
许多研究报告已指出，对于快速励磁系统，采用q E '恒定的模型将导致计算结果偏保守，对于常规三机励磁系统则偏冒进。
早在上世纪60 年代末IEEE 就提出了励磁系统的数学模型，并先后作了三次更新，我国在90 年代初提出了稳定计算用的励磁系统模型，并一直在进行改进。
随着全国联网工程的实施，互联电网的动态稳定性及电压稳定性问题越来越突出，电力系统四大元件（发电机、励磁系统、调速系统及负荷）的模型和参数对系统计算结果的影响已变得不容忽视。
一例励磁系统功率柜故障的原因分析及防范措施
一例励磁系统功率柜故障的原因分析及防范措施靳帅【摘要】综合分析某电厂因励磁功率柜内元件短路引起设备烧毁事故发生过程,对可能导致事故的原因进行了深入探索,找出来事故发生的原因,并提出了一些相应的解决措施,有效防范了类似事故的发生.【期刊名称】《水电与新能源》【年(卷),期】2018(032)004【总页数】6页(P59-63,68)【关键词】励磁系统;功率柜;事故原因;防范措施【作者】靳帅【作者单位】国电大渡河枕头坝发电有限公司,四川乐山 614700【正文语种】中文【中图分类】TM761+.11某水电站发电机组采用自并激励磁系统，利用可控硅整流器通过控制励磁电流来调节同步发端电压、无功功率，由励磁调节器、功率整流器、灭磁及转子过压保护回路、起励单元、测量用电压互感器、电流互感器及励磁变压器6个部分组成。
其功率整流设备为3台可控硅全控整流桥式功率柜并列运行。
在新电站投产初期，机组正常运行过程中励磁系统3号功率柜突然起火，引起机组事故停机。
经现场检查，机组停机动作正常，励磁系统功率柜烧损严重，其他各部未损坏。
功率柜整流桥接线如图1所示。
图1 功率柜整流桥接线示意图1 事件经过事故前，该机组带有功180 MW、无功2.5 Mvar满负荷并网运行，励磁系统3个功率柜全部投入并列运行。
15时38分52秒，该机组2套保护屏均报“励磁速断过流保护动作”、“励磁系统过励磁保护动作”信号，励磁系统报“3号功率柜故障”信号，出口断路器及灭磁开关分闸，机组事故停机甩负荷180 MW，未对电网造成影响。
现场初步检查，该机组1、2号功率柜运行正常、3号功率柜烧毁严重，机组保护装置动作正确。
2 现场检查情况2.1 励磁系统检查情况1)检查励磁调节器柜、1号和2号功率柜、灭磁开关柜、灭磁电阻柜未见异常，3号功率柜因短路故障烧毁严重。
2)3号功率柜内交流侧有电弧灼烧痕迹，六只可控硅交流侧散热器下方AB及BC 相、+A及+B散热器直流侧、C相母排拐角处有电弧灼伤痕迹，阳极刀闸母排上和屏内地面有金属珠状物残留，柜内走线槽烧损，盘柜底部未发现动物或金属短路物残留，如图2所示。
励磁试验规程
1.4试验标准试验参照标准如下：1．GB/T1029-93《三相同步电机试验方法》2.GB/T7409.1-1997《同步电机励磁系统定义》3.GB/T7409.3-1997《大、中型同步发电机励磁系统技术要求》4.GB/T10585-1989《中小型同步电机励磁系统基本技术要求》5.DL/T583-1995《大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置技术条件》6.DL/T489-92《大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置试验规程》7.DL/T490-92《大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置安装、验收规程》大修试验目的：提高设备健康水平，保证设备安全运行2．试验项目2.1绝缘试验、介电强度试验2.1.1试验目的：保证励磁系统回路对地的绝缘水平能承受在任何可能的工况下励磁系统相应回路与地之间的电压，而不致于发生绝缘击穿。
保证各回路与地的绝缘，保证励磁系统的可靠工作。
2.1.2试验条件：励磁系统各设备电气回路配线正确、通电正常以后，对回路进行介电强度试验。
2.1.32.1.42.1.5（1）1)2)3)（2）1)①额定励磁电压为500V及以下者：a、出厂试验电压为10倍额定励磁电压，且最小值不得低于1500V。
b、交接试验电压为85%出厂试验电压，但最小值不得低于1200V。
c、定期检验试验电压为85%的交接试验电压，但最小值不得低于1000V。
②额定励磁电压为500V以上者：a、出厂试验电压为2倍额定励磁电压+4000V。
b、交接试验电压为85%出厂试验电压。
c、定期检验试验电压为85%的交接试验电压。
2)与发电机定子回路电气上直接连接的设备和电缆（如励磁变压器、串联变压器、高压侧熔断器、隔离开关、励磁交流器等）3)——（本文略。
）4)与励磁绕组电气上不直接连接的设备与回路。
5)a、出厂试验电压不小于1500V。
6)b、交接试验电压不小于1200V。
7)c2.1.6（1）（2）2．2参照略2.32.3.12.3.22.3.32.3.4参照标准：DL489-92大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置试验规程。
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（1.1 ） 改变 Kp 参数对励磁系统动态特性的影响：
改变纯比例增益 Kp，主要影响发电机电压的上升速率和超调量，纯比例增益 大，上升速度加快，超调量增大。 （1.2 ）改变 Ki 参数对励磁系统动态特性的影响：
Kp 增
6
仅改变纯积分增益 Ki ，对发电机电压的响应特性影响不大。 （1.3 ）改变 Kd 参数对励磁系统动态特性的影响：
励磁系统中的各种定值介绍 一、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：
（ 2）三机常规励磁系统：
2、按照经典自动控制原理，一般采用 PID 控制方式。 其中的 P 代表比例调节控制， I 代表积分调节控制， D代表微分调节控制。
一般励磁调节器中的 PID 控制形式有以下三种方式： （ 1）并联 PID 控制方式传递函数
3
Kp：比例增益； Ki ：积分增益； Kd：微分增益。 传递函数的数学表达式为： Kp Ki KdS
的函数特性。
4
（ 3）两级超前滞后环节控制方式传递函数
传递函数的数学表达式为： Kp 1 T1S 1 T 3S 1 T2S 1 T4S
在实际整定中，一般将 T1<<T2，此环节主要体现的是积分效应（ I ）；T3〉〉 T4，此 环节主要体现的是微分效应 （D）。
具体到实际励磁调节器中不同的设计，励磁调节器中的实际传递函数和表述方式不 同，整定的参数含义和数值也有所不同。请注意。 二、励磁系统中的自动方式下，主要影响特性的是 PID 参数。 PID 参数的整定不同，对 自动方式下，励磁系统的动态特性影响很大。 1、励磁系统行业标准中规定：阶跃量为发电机额定电压的 5%，发电机端电压超调量应 不超过阶跃量的 30%，振荡次数不超过 3 次，调整时间不超过 10S，电压上升时间不大于 0.6S（自并励系统）或 0.8S （三机常规））。 2、自动控制方式下， PID 参数变化对励磁系统动态特性的影响 （1）以并联 PID 控制方式为例，了解 PID 参数对动态特性的影响。 并联 PID 控制方式的基本传递函数形式如下：
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。调度部门 要求投入的 PSS装置应可靠投入运行。发电机自动励磁调节装置、 PSS装置如遇异常退 出，应及时向当值调度员备案，事后向技术监督部门汇报。 （ 2）电厂将励磁系统定值报有关调度部门和技术监督部门审核、 批准后执行。 运行 中如定值或设定参数发生变化，须经有关调度部门和技术监督部门核准方可执行。参数 实测后如定值或设定参数发生变化，应说明对已实测参数是否有影响，必要时重新进行 参数实测工作。 （ 3）发电机励磁系统应采用定发电机电压控制方式运行。 如果采用其他控制方式需 要经过调度部门和技术监督部门的批准。
（ 3）无刷旋转励磁系统
（ 4）自并励励磁系统
1
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。
S （2）串联 PID 控制方式传递函数
传递函数的数学表达式为：Kp1 T NhomakorabeaS(
) (1
1)
1 T2S
TiS
说明：
并联 PID 控制方式和串联 PID 控制方式，按照自动控制原理的传递函数，只是表述
方式的不同，实际的传递函数形式是一致的。
将并联 PID 的传递函数可以变换为： Ki KpS KdS 2 S
（ 1）。
Kp 将串联 PID 传递函数中，令 T2=0，可以变换为： Ti
( Kp Ti T1
Kp )S
Kp T1S 2 （ 2）。
S
以上（ 1）、（2）两个数学公式中，令：
Ki （1）=Kp/Ti （2），Kp（ 1）=Kp/Ti*T1+Kp （ 2），Kd（ 1）=Kp*T1（2）。则二者具有相同
测试结果表明，仅改变直流增益 Kp，主要影响发电机电压的上升速率和超调量，增 益 Kp 增大，上升速度加快，超调量增大。 （2.2 ）改变 AVR的微分时间常数 T1
8
测试结果表明，仅改变微分时间常数 T1，主要影响发电机电压的上升速率，微分时 间常数 T1 增大，上升速度加快，且电压超调量减小。
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。
2
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。
仅改变纯微分增益 Kd，影响发电机电压上升速度和超调量， Kd 增大，上升速度加快， 超调量减小；而 Kd 减小，上升速度变慢，同时超调量增大。 （2）以两级超前滞后控制方式为例，了解 PID 参数对动态特性的影响： 两级超前滞后环节控制方式的基本传递函数形式如下：
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（2.1 ）改变 AVR的增益 Ks（相当于 Kp）
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