发电机励磁系统试验技术
电厂发电机励磁系统建模试验方案
**电厂#4发电机励磁系统建模和参数测试试验方案批准：审核：编写：**电厂2004年9月8日目录一总则 (1)1 概述 (1)2 试验目的 (1)3 试验原理方法 (1)4 试验仪器 (2)5 安全注意事项 (2)6 组织措施 (2)二试验项目 (3)1 空载频域法试验 (3)2 空载时域法（阶跃响应）试验 (4)3 解除试验接线 (4)附表：需要提供的发电机励磁系统有关参数表 (5)一总则1 概述**电厂4号机为容量100MW的汽轮发电机组，励磁系统为交流励磁机励磁方式，采用**厂生产的微机WKLT-05型自动励磁调节器。
根据省公司纪总[2002]25号《**省发电机励磁系统建模和参数测试工作会议纪要》的要求，需进行发电机励磁系统模型建立和参数测试工作，特编制此测试方案。
2 试验目的开展励磁系统建模和参数测试工作对电网安全稳定运行和各发电企业安全经济发供电都具有重要意义，也是**电网与华东联网后，联合电网运行管理的一项重要工作。
发电机励磁系统对电力系统的电压控制和稳定控制具有重要的作用，对电力系统的动态过程影响大。
在电力系统分析工作中广泛应用发电机励磁系统数学模型，励磁系统（包括PSS）的数学模型是对发电机励磁系统物理过程的数学描述，作为电力系统机电暂态过程数学模型的重要组成部分，必须比较精确地模拟，才能为合理安排系统和电厂的运行方式、布置安全措施提供较为精确的仿真依据，从而充分利用各发电厂的发电能力，满足大功率向华东送电的需要。
根据省公司的检修计划，在**电厂选4号机检修完成前后，进行该发电机励磁系统模型和参数测试的现场试验。
试验时间约为8小时3 试验原理方法3.1 原理方法一（频域分析法）将发电机励磁系统及其各环节视为单输入－单输出系统，在A VR 的输入端注入由0.1～12Hz的伪随机小幅信号（HP35670A动态信号分析仪或其他装置输出的）产生的小幅伪随机干扰，用HP35670A仪器同时测量单输入－单输出环节的两端的随机摆动信号，由HP35670A仪器分析出频谱特性图，再的拟合出该环节的传递函数，即可以得出发电机励磁系统及其各环节的模型参数。
同步发电机励磁控制系统实验报告
同步发电机励磁控制系统实验摘要：本课题主要针对如何提高和维持同步发电机运行的稳定性，是保证电力系统安全、经济运行，及延长发电机寿命而进行的同步发电机励磁方式，励磁原理，励磁的自动控制进行了深入的解剖。
发电机在正常运行时，负载总是不断变化的，而不同容量的负载，以及功率因数的不同，对发电机励磁磁场的作用是不同的，对同步发电机的内部阻抗压降也是不一样的。
为了保持同步发电机的端电压稳定，需要根据负载的大小及负载的性质调节同步发电机的励磁电流，因此，研究同步发电机的励磁控制具有十分重要的应用价值。
本课题主要研究同步发电机励磁控制在不同状态下的情况，同步发电机起励、控制方式及其相互切换、逆变灭磁和跳变灭磁开关灭磁、伏赫实验等。
主要目的是是同学们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；了解自并励励磁方式和它励励磁方式的特点；了解微机励磁调节器的基本控制方式。
关键词：同步发电机；励磁控制；它励第一章文献综述1.1概述向同步发电机的转子励磁绕组供给励磁电流的整套装置叫做励磁系统。
励磁系统是同步发电机的重要组成部分，它的可靠性对于发电机的安全运行和电网的稳定有很大影响。
发电机事故统计表明发电机事故中约1/3为励磁系统事故，这不但影响发电机组的正常运行而且也影响了电力系统的稳定，因此必须要提高励磁系统的可靠性，而根据实际情况选择正确的励磁方式是保证励磁系统可靠性的前提和关键。
我国电力系统同步发电机的励磁系统主要有两大类，一类是直流励磁机励磁系统，另一类是半导体励磁系统。
1.2同步发电机励磁系统的分类与性能1.2.1 直流励磁机励磁系统直流励磁机励磁系统是采用直流发电机作为励磁电源，供给发电机转子回路的励磁电流。
其中直流发电机称为直流励磁机。
直流励磁机一般与发电机同轴，励磁电流通过换向器和电刷供给发电机转子励磁电流，形成有碳刷励磁。
直流励磁机励磁系统又可分为自励式和它励式。
自励与他励的区别是对主励磁机的励磁方式而言的，他励直流励磁机励磁系统比自励励磁机励磁系统多用了一台副励磁机，因此所用设备增多，占用空间大，投资大，但是提高了励磁机的电压增长速度，因而减小了励磁机的时间常数，他励直流励磁机励磁系统一般只用在水轮发电机组上。
同步发电机励磁调节及励磁系统实验
同步发电机励磁调节及励磁系统实验一、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系统稳定性。
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。
微机励磁调节器的控制方式有四种：恒U F（保持机端电压稳定）、恒I L（保持励磁电流稳定）、恒Q（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，其机端电压按调差特性曲线变化。
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。
发电机励磁系统进相运行试验与应用
发电机励磁系统进相运行试验与应用0 前言随着电力系统的发展，高压输电线路不断增加，线间和线对地电容相应增大，引起系统电容电流及容性无功功率的增长。
当系统处于低谷时段，线路产生的无功功率过剩，使得系统电压升高。
利用发电机在系统处于低谷期间进相运行吸收系统剩余无功功率，成为一种切实有效的调压方法，在电力系统中已得到广泛应用。
1 发电机进相运行的概念发电机进相运行是一种同步低励磁正常稳定运行方式，相对于发电机静子电流Ig滞后于静子电压Ug的迟相运行而言，进相运行时功率因数是超前的，即发电机静子电流Ig超前于静子电压Ug。
该方式运行时，发电机发出有功功率的同时，可不发或从系统吸收无功功率。
图1假定发电机直接接于无限大容量电力系统。
端电压Ug保持不变，设发电机电势为Eq，定子电流为Ig。
功率因数角为Φ，功角为δ，发电机同步电抗为Xd。
如果调节励磁电流If, Eq 随之发生变化，功率因数角Φ同时发生变化。
如果增加发电机励磁电流If,Eq变大，此时发电机负荷电流Ig产生去磁电枢反应，功率因数角Φ是滞后的，即发电机定子电流Ig滞后于定子电压Ug，发电机同时向系统输送有功、无功功率。
发电机这种运行状态称之为迟相运行状态，如图I (a)所示。
反之，如果减小发电机励磁电流If，使发电机电势Eq减小，发电机负荷电流将产生助磁电枢反应，功率因数角Φ变为超前，即发电机定子电流Ig超前于定子电压Ug，发电机向系统输送有功功率，但从系统吸收无功功率。
发电机这种运行状态称之为进相运行状态，如图1(b)所示。
2 发电机进相运行优、缺点发电机进相运行优点与并联电抗器调压和同步调相机调压相比较，发电机进相运行调压简便可靠，不需要额外增加设备，只需改变发电机励磁系统的运行状态，即可达到平衡系统无功功率和调整系统电压的双重目的，既节省了设备投资，又获得了较高的社会效益和经济效益。
发电机进相运行缺点静态稳定性降低问题当发电机输入功率受到一些微小的扰动，发生瞬时增大或减小时，如果不考虑励磁调节器的调节作用，发电机能在瞬时扰动消失后很快恢复到原来的稳定运行状态，称之为发电机静态稳定。
发电机励磁系统试验课件
励磁系统试验技术的未来展望
虚拟化与仿真技术
智能化故障诊断
随着虚拟化技术和仿真技术的发展， 励磁系统试验技术将更加注重虚拟化 与仿真技术的应用。通过建立励磁系 统的数学模型，利用仿真技术进行虚 拟试验，可以大大减少实际试验的次 数和成本，提高试验的效率和可靠性。 同时，虚拟化技术还可以实现试验过 程的可视化，方便对试验过程进行监 控和管理。
案例二：某新型励磁系统的性能测试
总结词
新技术应用、创新性
详细描述
某科研机构开发了一种新型励磁系统，为了验证其性能，进行了全面的试验。结 果表明，该新型励磁系统在减小能耗、提高调节速度以及增强抗干扰能力等方面 具有明显优势，为发电机组的高效运行提供了有力支持。
案例三
总结词
故障诊断、修复维护
详细描述
熟悉发电机励磁系统的基
本原理、试验要求和安全
注意事项。
试验环境搭建
3 根据试验需求搭建合适的
试验平台，确保试验环境 的安全与稳定。
试验后的数据处理与分析
01
数据整理
对采集到的数据进行整理，筛选出 有效数据。
结果评估
根据分析结果，对励磁系统的性能 进行评估，并提出改进意见。
03
02
数据分析
运用专业软件对数据进行分析，评 估励磁系统的性能。
保养与维护
根据设备维护要求，定期对励磁系统进行保 养和维护，确保其正常运行。
发电机励磁系统试验的案例分
05
析
案例一：某电厂励磁系统改造试验
总结词
技术升级、性能提升
详细描述
某电厂为了提高发电机的性能和稳定性，对励磁系统进行了改造。通过对比新 旧励磁系统的性能参数，发现改造后的励磁系统在响应速度、稳定性以及调节 精度等方面都有了显著提升。
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。
励磁系统试验方案
励磁系统试验方案一、试验目的通过励磁系统试验，验证发电机励磁系统的性能和可靠性，确保其在实际运行中能够持续稳定地为发电机提供足够的励磁电流，以保证发电机的正常运行。
二、试验内容1.励磁系统参数测量：测量并记录励磁系统的电流、电压、频率等参数，包括运行和停机状态下的参数。
2.励磁系统响应试验：对发电机的励磁系统进行负载变化试验，观察励磁系统对负载变化的响应时间和稳定性，评估其调节性能。
3.励磁系统稳定性试验：对发电机的励磁系统进行稳定性试验，观察励磁系统在额定负载下的稳定性能，判断其是否能够满足发电机的运行要求。
4.励磁系统失效试验：通过人为切断励磁系统的电源，观察励磁系统失效后的发电机运行情况，评估励磁系统失效对发电机的影响并采取相应措施。
5.励磁系统过载试验：对励磁系统进行过载试验，测试其承受能力和保护措施的有效性，以确保在超过额定负荷时能够及时采取保护措施。
三、试验前准备1.准备好试验所需的仪器设备，包括电流表、电压表、频率计等。
2.对发电机的励磁系统进行全面检查，确保励磁系统的各个部件完好无损，没有松动或损坏的情况。
3.根据试验内容编制试验方案和试验操作指导书，并进行试验人员培训，确保试验人员了解试验目的、方法和注意事项。
四、试验步骤1.第一步：运行状态参数测量（1）打开励磁系统的电源，使发电机运行起来。
（2）使用电流表、电压表等仪器对励磁系统的电流、电压进行测量，并记录下来。
2.第二步：停机状态参数测量（1）将发电机停机，断开励磁系统的电源。
（2）使用电流表、电压表等仪器对励磁系统的电流、电压进行测量，并记录下来。
3.第三步：励磁系统响应试验（1）将发电机的负载从小到大变化，观察励磁系统的响应时间和稳定性能，并记录下来。
4.第四步：励磁系统稳定性试验（1）将发电机的负载调节到额定负载，观察励磁系统在额定负载下的稳定性能，并记录下来。
5.第五步：励磁系统失效试验（1）人为切断励磁系统的电源，观察发电机的运行情况，并记录下来。
6同步发电机励磁系统动态试验
式）：（1）起励过程测量录波；（2）他励100%Ugn励磁温度测试；（3）他
励100%Ugn灭磁开关压降测试； (4)他励100%Ugn功率柜参数记录；(5)他励 100%Ugn功率柜阻容检查记录；(6)他励25%和100%逆变、跳闸试验录波等
2.1、空载升压和短路升流试验
机组大修后，需要进行发电机空载升压（100％Ug）和短路升流（100％ Ig）试验，励磁设备需要提供可以调节的转子电流，可以采用它励备用 励磁，也可以将机组励磁系统由自励改为它励，此时励磁调节器ECR模 式运行，励磁设备零起升流。 在发电机他励升流升压试验之前， 建议进行一次励磁大电流试验，即
（1）10%Ifn电流闭环起励试验；（2）±5%Ifn电流闭环阶跃响应试验；（3） 100%Ugn下电流闭环逆变试验；（5）100%Ugn自动起励试验；（6）
±10%Ugn电压阶跃响应试验；（7）100%Ugn额定机端电压逆变试验；（8）
通道切换试验；（9）自动和手动运行方式转换试验；（10）电压给定值整定 范围及变化速度测试等。
注意：上述试验是励磁试验，除了进行常规试验和录波外，要有进行下列试验：
（1）100%Ugn功率柜参数记录；（2）自励100%Ugn转子电压波形；（3） 自励100%Ugn阳极电压波形；（4）100%Ugn功率柜阻容电阻温度等。
1.3、励磁现场动态试验大纲（3）
1.7、V/Hz特性试验和V/Hz限制试验， V/Hz未动作记录发电机电压稳定性， V/Hz动作，记录限制正确性。 1.8、故障模拟试验，包括模拟起励失败、100%机端电压模拟PT1断线、 100%机端电压模拟PT2断线、模拟交流输入电源分别消失、模拟直流输 入电源分别消失、模拟功率柜风机分别电源消失或切换、模拟励磁内部和
励磁系统建模试验方案
励磁系统建模试验方案1.背景介绍励磁系统是电力系统中必不可少的组成部分，用于产生磁场以激励发电机产生电压。
建立励磁系统的数学模型是进行稳定性分析和控制设计的前提，因此对励磁系统进行建模试验具有重要意义。
2.建模目标本试验的目标是建立励磁系统的动态数学模型，以描述励磁系统的响应特性和稳定性。
通过试验获得的模型参数可以用于系统的控制设计和分析。
3.试验装置本试验使用一台实际的发电机作为被试对象，利用适当的测试设备（如数据采集仪、励磁装置等）对发电机的励磁系统进行测试和记录。
4.试验步骤（1）准备工作：检查试验装置的各个部件是否正常工作，确保安全可靠。
（2）建立基准条件：将发电机运行到额定工况下，并记录电压、电流、反馈信号等参数。
（3）激励信号测试：通过改变励磁系统的激励信号并记录响应，以确定激励信号对系统动态性能的影响。
（4）负荷变化测试：改变发电机的负荷，记录系统的动态响应，研究负荷变化对系统稳定性的影响。
（5）故障情况测试：模拟故障情况，如短路、开路等，记录系统的响应，研究故障情况对系统的影响。
（6）数据处理：将试验获得的数据进行整理和分析，根据试验结果确定励磁系统的数学模型。
5.可能存在的问题及解决办法（1）试验装置的不稳定性：可以采用合适的稳定补偿措施，例如引入稳压器或改进电源的稳定性。
（2）环境条件的影响：试验环境应选择尽量稳定的条件，并进行必要的校正和修正。
（3）数据采集和处理的准确性：使用合适的设备和方法进行数据采集，并进行数据校验和分析。
6.预期结果通过本试验，预期可以建立一个准确的励磁系统动态数学模型，描述励磁系统的响应特性和稳定性。
得到的模型参数可以为控制设计提供依据，使励磁系统具有较好的稳定性和动态性能。
7.风险评估本试验涉及到电力系统设备和高电压，存在一定的风险。
在试验过程中，必须严格遵守安全操作规程，确保试验的安全可靠。
在试验方案制定前，必须进行风险评估，并制定相应的安全措施。
发电机励磁系统强励指标与试验
会 过早 退 出强励 。现场 试验 可 以按 照 电压给 定 突增 节器 上 进行 ２０％正 阶跃 ．阶跃 持续 时 间 为０．２ Ｓ．录取
并维 持０．２ ｓ返 回原 给定 值 进行 顶值 电压 测 量 。 常规 的试验 波 形如 图 １所示 。
倍 。由于 自并励 系统 强励倍 数 随机端 电压变 化 ，而 系
Ｏ 引 言
统故障时机端电压在０．５ ｓ内的平均值低于额定值 ，
过去 的标准 曾要 求 自并 励 系统强励 倍数 按额定 电压
发 电机励磁 系统 强励 的指标 对 电网的暂 态稳定 的０．８计 算 。近年来 的系统 稳定 计算 表 明 。同样 强励
在 发 电机机 端 电压 不 低 于 当时 运 行 电压 的９５％ 时 所 需 的时 间 ，一般 要求 不大 于０．１ ｓ．下 降 时间不 大于
能 充分 强励 ，或 机端 电压 不低 于 ８０％ 时能 瞬时 提供 ０．１ ５ Ｓ 励磁 系统标 称 响应指 励磁 系统 电压响应 曲线
强励 ，且励 磁 电压 上升 速度达 到相关 标准 要求 。这就 在 ０．５ ｓ内的平 均上 升速度 ，一 般要求 达 到 Ｉ＞２，一般
以及 发生 故障时 继 电保 护 动作 的可 靠性 具有至关 重 倍 数按 额定 电压计算 自并 励 系统 的暂态 和电压稳 定
要 的影响 。为确保 电网的安 全稳定 运行 ，电监会 要求 的能力并 不低 于交 流励磁 机励 磁系统 。因此在新 制
新投 运机组 在进行 安全评 比时需提供 发 电机强励 试 定 的 白并励 标 准 中规 定 ，强励倍 数按额 定 电压计算 ，
ＪＩ ＳＨＵ Ｊ ＪＡ０ ＬＩＵ ＹＵ ＹＩＮＧ ＹＯＮＧ 技 术 交 流 与 应 用
1发电机励磁系统建模试验
励磁系统建模试验
励磁建模试验项目_三机励磁
➢励磁机空载特性试验 试验条件：发电机额定转速，灭磁开关断开，投入一组整流桥，在直流测接 大电阻负载（直流电流大于1A）。 试验目的：确定励磁机基值、去磁系数、饱和系数等。 试验方法：平稳调整励磁机励磁电流使励磁机输出电压至1.55倍额定电压， 再降至最低。测录励磁机转子电流及励磁机定子直流侧电压上升和下降的曲 线。 ➢励磁机负载特性试验 同发电机空载特性试验，需增加励磁机励磁电压、电流等电气量的记录
化率
U0 U N 100%
UN
•国标规定小于1%，汽机自并励规定小于1%。
•励磁系统静态增益K决定电压静差率。
➢为满足静差率要求，励磁系统最小静态增益估算 1. K>Xd/ε，Xd为发电机直轴电抗 2. K>(Ufn-Uf0)/Uf0/ε+1,其中Ufn为额定励磁电压，Uf0为空载励磁电压
8
励磁系统建模试验
9
励磁系统建模试验 术语与定义 ➢调差系数Xc：电压给定点处与无功电流成正比的比例系数，理论上KRCC ＝(1－D0)×Xc
修改发电机励磁系统中的调差系数，可以调整发电机励磁系统调节作用对 系统无功变化的灵敏度。
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励磁系统建模试验
术语与定义 ➢励磁系统的主要任务及其对电力系统静态稳定、暂态稳定、动态稳定 的影响
Kc 3 X K U N 2
RFDB SN 22
励磁系统建模试验 模型参数的计算 ➢励磁系统输出限幅的计算
根据大阶跃试验可计算出可控 硅最大最小触发角，同时计算 出励磁系统最大最小输出电压 ，折算成标幺值即为Vrmax， Vrmin。可控硅放大倍数KA计算 式：
KA
1.35 U B U FDB
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。
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;。
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。
发电机励磁系统试验
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
1
2
3
4
5
6
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
04
如果有反时限特性则应该测量反时限参数
05
调节器各单元特性试验
01
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
03
V/Hz限制
02
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
01
02
励磁系统建模试验
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。
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
和保护试验一样，应进行相关的查线工作
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
静态调试
调节器交流通道试验
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� P504=阳极电压值，用于起风扇 � P304=15.1% 起励电源推出 操作
整定。 • ２）通过操作就地或远方的 “起励”按钮，为发电机建立电压。 • ３）通过试验录波器，记录发电机建立电压的过程。并记录发电 机机端电压的最终稳定值。
1 短路试验
1 短路试验
• 试验条件 • 1）断开励磁变高压侧与发电机出口封母的联接线， 并做好隔离。 • 2）励磁变高压侧用高压电缆接至厂用6kV母线备用间 隔，备用开关保护应整定完毕，投入运行。 • 3）在发电机出口处（或出口变压器的高压侧）做好 三相短路线K1。 • 4）汽轮机转速达到3000RPM，并且保持稳定。 • 5）发变组保护的非电量保护均投入正常运行。
7
5%阶跃（ABB）
检查 � 调节机端电压为95%
8 手自动切换
试验条件： 在发电机正常建立电压后，励磁调节器在“自动”方式 下，机端电压接近额定电压时，进行试验。 试验方法： 通过就地或远方的励磁调节器“自动/手动切换”按钮，进 行励磁调节器自动/手动之间的切换试验。 通过试验录波器，记录发电机机端电压的变化。正常切换 时，发电机机端电压应无较大的扰动。
７５％阶跃
7 ５％阶跃
试验注意事项： � 在阶跃试验时，应控制好阶跃量的大小，防止发电机 出现过电压。 �如果在阶跃过程中，机端电压的发生大的超调。阶跃结束 后，励磁调节器的工作发生不稳定，应立即逆变灭磁，以避 免发电机发生过压。 �如果在阶跃试验中，励磁调节器发生不稳定或达不到行业 标准的要求，证明励磁调节器内部的相关参数整定不合理。 应进行调整后，重复试验。直至达到标准要求为止
� 合上MK，起励，增减磁，录取曲线 � 恢复定值
３ 手动零起升压
试验注意事项：
３手动零起升压（ ABB）
检查 � 合上起励电源、 � 励磁装置无报警
１）通过试验录波图检查，发电机机端电压的建立过程应平稳， 机端电压无大的超调。发电机机端电压最终稳定在励磁调节器预先设 定的电压值上。 • ２）检查起励装置能够正常投入，并且在机端电压建立到一定程 度后，自动退出。 •
1 短路试验
1 短路试验（ ABB）
检查 � 阳极电压及相序 � 断开起励电源、励磁装置无报警
２ 空载试验
试验方法： • １）采用就地的增磁、减磁按钮，缓慢单调调整输出 电流，使发电机的空载电压上升，最高达到额定机端电压 的1.1倍左右。然后缓慢单调调整输出电流，使发电机的 机端电压下降。进行发电机空载特性曲线的测定。 • ２）当发电机电压升至空载额定时，记录定子电压、 转子电压、转子电流。 • ３）发电机空载额定时，测量发电机轴电压及转子交 流纹波电压。灭磁后，测量发电机残压。
励磁 调节器
保护 1）保护跳励磁、2） 励磁故障、3）减磁4） MK状态
其他 故录
升压站：主开关状态 发电机：大轴接地 紧急按钮：跳MK
�试验现场接一个6KV临时电源合跳开 �断开升压站主开关节点（防止误强励）或拔下 K41继电器
试验准备：熟悉参数
监测量 P10201 ： Ug P10210 ： Ig P10220 Q P10501 Uf P10505 If P10715 Online P12109 OUT MAN CTRL 控制量 P901 Shunt or PE P304 起励电压水平 P1902 自动给定值下限 P1904 自动给定预设值2 P2107 手动给定值预设值1 P10302 自动手动、通道切换 P11201 =12501 参数修改 P1903 自动给定预设值1 P2105 手动给定值下限 P2108 手动给定值预设值2 P10218 P10503 P11909 P12110 P Usyn Out PID AVR U-CTRL-OUT-CH
8
手自动切换（ ABB）
自动切手动
� 观察：P11909 Uc自动 � 令P10302=MAN ON 进行切换
� 在切换试验时，应保证励磁调节器“手动”方式工作正常，无 报警信号，手动/自动之间的跟踪良好。 � 在切换过程中，应密切监视发电机的机端电压。保证发电机 机端电压不出现较大的过压，危害发电机的运行安全。 � 如果发生发电机过压，应立即灭磁，以保护发电机不被损坏。 � 在静态试验时，应检查励磁调节器手动/自动工作正常，跟 踪良好后，方可在空载时进行实际切换试验
9 负载通道切换
试验注意事项： � 在带一定负荷，励磁调节器切换试验时，应保证另一套励 磁调节器“自动”方式工作正常，无报警信号，两套励磁调节 器之间的跟踪良好。 � 在切换过程中，应密切监视发电机的机端电压和无功功率。 保证发电机机端电压不出现较大的过压，无功功率不发生大 的扰动，而危害发电机的运行稳定、安全。 � 如果发生发电机过压或过无功，应立即人工调整励磁调节 器，降低发电机的输出无功，以维持发电机的正常稳定运行。 � 带一定负荷，两套励磁调节器通道切换试验，应在空载 时，励磁调节器通道切换试验正常后，方可进行。
修改定值
� P901=shunt;10302=MAN ON � P2105=0,P2106=110 限值 � P2107=P2108=36% 设定值 � P304=30% 起励电源退出
操作
� 合上MK，起励 � 观察发电机电压，随时准备跳MK
３手动零起升压
４ 手动调节范围
试验条件： • 在发电机正常建立电压后，励磁调节器在“手动”方式下进 行试验。 试验方法： • 通过就地或远方操作减磁，降低机端电压值，直至励磁调 节器手动低限的告警信号出现，并闭锁减磁指令。 • 通过就地或远方操作增磁，升高机端电压值，直至励磁调 节器手动高限的告警信号出现，并闭锁增磁指令。 试验注意事项： • 一般情况下，自并励励磁系统的手动调节范围为２0%-110% 。注意此时的调节范围是以转子电流值为基准的。
1 短路试验
试验注意事项 １）在试验过程中，应检查整流柜的工作是否正常。 • 可控硅换流器内部的元部件是否有过热损坏的现象。 • ２）当发电机的短路电流达到额定时，重点检查几个 可控硅换流器的输出电流，检查可控硅换流器的均流情况。 • ３）检查励磁调节器的机端电流测量准确性。检查励 磁调节器对转子电压、电流的测量准确性。
发电机励磁系统 试验技术
2011.12.1
励磁调节器与外界联系 空载试验前具备条件
DCS
开关量：起机、灭磁 、增磁、减磁、信号 模拟量：Uf、If
同期、AVC 、故录
增磁、减磁 故录DI：MK状态 故录AI：Uf、If
�发电机额定转速3000转/分钟 �过电压保护正常投入，退出发变组保护联跳汽机 压板即A、B、柜关主汽门压板。
修改定值
� P901=SHUNT;10302=MAN ON
� P2105=0 给定下限，P2107=P2108=0%
� P504=励磁变低压侧额定值（起风扇
操作
� 合上MK，起励，增减磁，录取曲线 � 恢复定值
２ 空载试验
试验注意事项 • １）检查励磁调节器的机端电压的测量准确性。 • ２）在试验过程中，应检查可控硅换流器的工作是否 正常。可控硅换流器内部的元部件是否有过热损坏的现象。 • ３）发电机空载试验时，如果不带主变压器进行试 验，一般情况下，发电机机端电压可以升至1.2倍左右。 （或参照发电机的出厂要求）。 • ４）如果带主变压器进行试验，为防止主变压器的过 激磁，一般发电机机端电压只能升至1.1倍左右。（应参 照主变压器的出厂要求）。
1 短路试验
• 试验方法： • 励磁调节器置于“定角度”方式，给定值设置为零。 • 采用就地的增磁、减磁按钮，按照保护装置及发电机 短路特性测试的要求，缓慢调节可控硅换流器的输出电 流，使发电机的短路电流逐渐变化。缓慢单调调整输出电 流，使发电机的短路电流上升，最高达到额定机端电流。 然后缓慢单调调整输出电流，使发电机的短路电流下降。 进行发电机短路特性曲线的测定。
修改定值
� 令P3434=0;P6908=3434 Trending 菜单下定义 � Define Step A : P3434= 500 � Define Step B: P3434=0
操作
� CMT操作先按Step A然后按Step B � 恢复定值 P6908=12501
8 手自动切换
试验注意事项：载通道切换
试验条件： 发电机正常并网后，励磁调节器在“自动”方式下。
通道切换 � 观察：P11909 Uc自动 � 令P10302=CHANGE OVER进行切换
试验方法： � 通过就地或远方的两套励磁调节器“自动—自动切换”按 钮，进行励磁调节器自动—自动之间的切换试验。 � 通过试验录波器，记录发电机机端电压的变化和发电机输 出无功功率的变化。正常切换时，发电机机端电压应无较大 的扰动，无功功率也无大的扰动
２ 空载试验
它励试验 方法同短路
2 自并励空载试验（ ABB）
检查 � 阳极电压及相序 � 合上起励电源、励磁装置无报警
３手动零起升压
试验条件：
修改定值
� P901=SHUNT;10302=MAN ON
� P2105=0 给定下限，P2107=P2108=6%
１）拆除励磁变压器高压侧至 6KV 备用间隔的临时接线，恢复励 磁变高压侧与发电机出口封母的联接线。 • ２）汽轮机转速达到 3000RPM ，并且保持稳定。发变组保护均 投入正常运行。 • ３）发电机的主开关处于断开位置。 •
《发电机励磁技术问答与事故分析》 系列讲座3
本讲座的主要内容
空载试验
• • • • • • • • • • • • 短路试验 空载试验 手动零起升压 手动调节范围 自动零起升压 自动调节范围 5%阶跃 自动手动切换试验 通道切换试验 灭磁时间常数 PT断线√ V/Hz限制√
负载试验
• • • • • • 过励限制√ 低励限制（进相） √ 无功调差√ PSS 试验√ 甩负荷 测量机组对电网的电抗 Xd