1-励磁系统中的各种定值及试验

1-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

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：

（3）无刷旋转励磁系统

（4）自并励励磁系统

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。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。

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

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：KdS

S Ki Kp ++ （2）串联PID 控制方式传递函数

传递函数的数学表达式为：)11()2111(TiS

S T S T Kp +•++•

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：S

KdS KpS Ki 2

++ （1）。 将串联PID 传递函数中，令T2=0，可以变换为：S

S T Kp S Kp T Ti Kp Ti Kp 21)1(•++•+（2）。 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）。则二者具有相同的函数特性。

（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：S

T S T S T S T Kp 41312111++•++• 在实际整定中，一般将T1<

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：

（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Kp增大，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：

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：

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：

（2.1）改变AVR的增益Ks（相当于Kp）

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

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。

注：在调节器中，T1、T2参数，构成一级积分效应环节。当T1增大时，相当于增加了微分效应，减少了积分效应。因此，T1增大，上升速度加快，超调量减少。（2.3）改变AVR的时间常数T2

测试结果表明，仅改变时间常数T2，主要影响发电机电压的上升速率和超调量，时间常数T2减小，上升速度加快，超调量变大。

注：在调节器中，T1、T2参数，构成一级积分效应环节。当T2减少时，相当于增加了微分效应，减少了积分效应。因此，T1减少，上升速度加快，超调量变大。（2.4）改变AVR的微分时间常数T3