励磁系统参数优化工作

励磁系统参数优化工作

郑邦梁，徐兵

（1．华东电力试验研究院，上海200437； 2．东大集团电力自动化研究所，江苏省南京市210009）

PARAMETERSOPTIMIZATIONOFEXCITATIONSYSTEM

ZHENGBang －liang 1

，XUBing

（1．East China Electric Power Test ＆Research Institute ，Shanghai200437，China ；

2．Southeast University Group CO ．Electric Power Research Institute ，Nanjing 210009，China ）

ABSTRACT ：Aparameter optimization method whose goalis tomake regulating index of excitation regulating system reachnational standard is introduced ．The method points out thatunified setting parameter should be used on the same type ofunit with the same excitation systemand the practicality of theoptimization method is verified on an example of 300 MW

unit ．KEY WORDS ：excitation system ；regulating index ；nationalstandard reaching ；parameter ；transfer function

摘要：叙述了以励磁系统调节指标达到国要求为目标的参数优化方法，提出了当机组型号相同且励磁调节系统也相同时，应采用统一的整定参数，并以30 M W 机组为例，验证了方法的实用性。

关键词：励磁系统；调节指标；达标；参数；传递函数

励磁系统的一部分参数在励磁系统方式和自动励磁调节器的型号选定后就基本固有，另一部分参数可以根据励磁系统调节指标要求进行调整。

励磁系统调节指标的差异，直接影响它对电力系统稳定运行发挥的作用。在GB －7049－97／T3《大、中型同步发电机励磁系统基本技术条件》中，对励磁系统调节质量的技术指标有明确的要求：保证同步发电机端电压静差率δ0≤1％，要求励磁系统有足够的静态增益；发电机空载额定电压下励磁系统阶跃响应时，发电机电压超调量不得超过阶跃量的50％，即要求励磁系统有足够的幅频和相频裕度。

以往电厂在发电机投产时，大多只以能够投入发电运行为准，而未严格执行国际，投产后，运行单位一般也不再进行参数调整。此外，在相同励磁调节器的同型号机组上，励磁系统参数的整定常有较大的差异，甚至在同一电厂中相同机组间的整定值差别也很大。

开展以励磁系统调节指标达到国标要求为目标的励磁调节参数优化，并使采用同类型励磁调节器的同型号机组具有统一的整定参数值是十分必要的。选择QFSN －300－2型300 MW 机组、交流励磁机整流二极管方式的励磁系统，配置SWTA 型自动励磁调节器（A VR ），对励磁系统参数进行优化研究。

2 参数优化工作步骤

2．1 原始参数收集

包括发电机、励磁机和调节器等的有关参数。

2．2 建立励磁系统的数学模型

对所研究的励磁系统作出数学模型，以方框图表示，供励磁参数优化计算用。

2．3 参数的计算和选定

（1）励磁系统中固有参数换算。（2）励磁系统中可调整参数的选定。 可调参数是指自动励磁调节器中的增益、负反馈时间常数等，它们将根据励磁系统要求达到的调节质量指标计算选定。

2．4 励磁系统仿真试验

根据励磁系统数学模型和计算的参数，利用励磁系统仿真程序在计算机上进行仿真试验。

2．5 实际整定和试验验证

由计算和仿真试验选定参数，经过换算后在自动励磁调节器的相应可调单元中作实际整定。在发电机空载额定电压状态下，用阶跃响应试验方法对励磁系统调节品质作考核，验证参数选定的合理性。

3 300MW机组励磁系统参数优化实例

3．1 原始参数

3．2 励磁系统简化数学模型方框图

根据AVR主电路原理图简化后的励磁系统数学模型框图见图1。

B1、B2、B3构成AVR装置中的电压偏差检测单元（VED）；B4为AVR中的时间常数补偿器单元TCC；B5为AVR中的功放单元（包括移相触发、晶闸管及励磁机单元）；B6为发电机（空载时）单元；B7为励磁机励磁电流反馈变换器；B8为励磁系统稳定器单元ESS。

3．3 固有参数计算

（1）量测回路时间常数T R

R＝45kΩ；C＝0．02μf；T R＝RC＝0．9 ms

（2）VED时间常数T A

R＝100kΩ；C＝0．022μf；T A＝RC＝2．2 ms

（3）励磁机时间常数T E负载时等效时间常数T E＝T″d0恒电阻时特性斜率/气隙线的斜率×0．8＝0．76s

（4）励磁机增益K E

在用标么值（pu）计算时，励磁机励磁电压U FE（1pu）所产生的励磁机输出电压亦为1pu。则K E＝1；1pu U FE相当于3．9 V

（5）标么值换算增益K PU K PU＝100／3．9＝25．6

（6）发电机动态增益K G由发电机空载特性曲线图2可得U T＝U TO＋K G I F＝0．2＋0．8I F K G＝0．8

（7）晶闸管SCR功率单元增益K B

SCR的最大输出电压U m＝95 V×1．2＝114 V；同步电压幅值U m＝3．5 V×1．41＝5 V

当U R＝0时，SCR输出电压U m＝0；U R＝5 V时，U m＝114 V

K B＝114／5＝22．8

3．4 可调参数的选定

（1）电流变换器变比K TR：设I L＝147 A时U DCT=5V，k TR=5/147=0.034

换算成V／V值，1pu值励磁机励磁电压相当于3．9 V时，励磁机励磁电流为55 A，则k TR=0.034×55/3.9=0.48

（2）时间常数补偿器增益K CR及补偿后的等效传递函数：要求将励磁机负载时间常数T E为0．76s补偿达到0．03～0．04s。

励磁系统负反馈电路部分方框图如图3所示，为运算方便可将其等效为图4。

BC间传递函数