自动调节励磁装置
同步发电机自动调节励磁装置
同步发电机自动调节励磁装置
同步发电机是现代电力系统中一种非常常见的发电机类型，它能够与电网同步运行，保证了电网的稳定性和安全性。
同步发电机自动调节励磁装置是同步发电机控制系统中的关键部分，它能够根据电网的负荷变化自动调节发电机的励磁电流，保证了发电机的稳定运行。
同步发电机的励磁控制原理如下图所示：
图中，Vt是同步发电机的端电压，如果电网的负荷变化，会导致端电压的大小和相位发生变化。
为了保证发电机稳定运行，我们需要根据电网负荷的变化调节发电机的励磁电流，使得发电机的电功率与电网负荷匹配，保持端电压的稳定。
1、测量发电机的电流和电压信号；
2、计算发电机的无功功率和有功功率；
3、根据电网负荷变化计算出发电机的励磁电流应该调整的大小；
4、将计算出来的励磁电流值转换成控制信号，通过调节励磁装置来改变发电机的励磁电流。
同步发电机自动调节励磁装置通常采用PID控制算法，由比例、积分、微分三个环节组成。
具体来说，可以采用以下步骤实现控制：
同步发电机自动调节励磁装置的功能包括：稳定发电机的输出电压和频率、维护发电机的有功功率和无功功率平衡、提高电网稳定性和安全性。
在实际应用中，同步发电机自动调节励磁装置常常需要考虑到发电机的保护和故障处理，以确保电力系统的稳定和可靠运行。
同步发电机自动调节励磁装置
励磁变压器
01
02
03
作用
将高电压转换为低电压， 为励磁装置提供所需电源。
工作原理
利用电磁感应原理，将输 入的高电压降为较低的电 压，为励磁装置提供稳定、 可靠的电源。
特点
具有高效率、低损耗、安 全可靠等优点，是励磁装 置中不可或缺的组成部分。
整流器
作用
将交流电转换为直流电， 为励磁绕组提供直流电流。
核能发电站的应用
核能发电站利用核反应产生的热 能驱动蒸汽轮机产生机械能，进
而通过发电机产生电能。
励磁装置在核电站中起到调节发 电机输出电压和频率的作用，确
保机组的稳定运行。
核电站对励磁装置的安全性和可 靠性要求极高，因为一旦励磁装 置出现故障，可能会影响整个电
站的安全运行。
其他领域的应用
励磁装置在风力发电、太阳能发 电等可再生能源领域也有广泛应
工作原理
利用二极管的单向导电性， 将交流电转换为直流电。
特点
具有高效率、低纹波、高 稳定性等优点，能够满足 励磁装置对直流电源的要 求。
灭磁电阻
作用
在发电机停机时，吸收励磁绕组 中的磁场能量，防止发电机出现
过电压。
工作原理
利用电阻的耗能作用，将励磁绕组 中的磁场能量转化为热能，从而消 耗掉磁场能量。
的电压稳定。
组的快速启停和有功、无功的快速调节。
火力发电站的应用
火力发电站利用化石燃料的化学能转 化为热能，进而驱动蒸汽轮机产生机 械能，最终通过发电机产生电能。
火电站中的励磁装置通常采用自动调 节系统，能够根据电网的实时需求自 动调整励磁电流，实现机组的自动控 制。
励磁装置在火电站中起到调节发电机 输出电压和无功功率的作用，确保机 组稳定运行。
发电机的自动励磁调节装置及调节形式实习报告
发电机的自动励磁调节装置及调节形式姓名：摘要Xxx年x月x日至x月x日，学校为我们组织了为期x天的电厂实习，地点是xxxxxxxxxxxx。
在实习期间，我们参观了电厂的每个部分，就比如：xxxxxxxxxxxxx,在这段期间我通过参观和向带队师傅的学习，认识了很多的生产设备，零件和工具，更加懂得了电厂的生产流程。
在那么多的学习中我选择了发电机的自动励磁调节装置及调节形式来写报告。
1自动励磁调节装置发电机励磁的原理：利用导线切割磁力线感应出电势的电磁感应原理. 自动励磁调节装置的工作原理：自动励磁装置根据发电机电压，负荷电流的变化，相应改变可控硅整流回路的可控硅导通角，使整流桥送入的电流发生变化。
为取得励磁调节的快速性主励磁机一般采用100---200Hz中频交流同步发电机，副励磁机采用400---500Hz中频发电机。
副励的励磁可用永磁机或自励恒压式。
自动调节励磁装置通常由测量单元、同步单元、放大单元、调差单元、稳定单元、限制单元及一些辅助单元构成。
被测量信号（如电压、电流等），经测量单元变换后与给定值相比较，然后将比较结果（偏差）经前置放大单元和功率放大单元放大，并用于控制可控硅的导通角，以达到调节发电机励磁电流的目的。
同步单元的作用是使移相部分输出的触发脉冲与可控硅整流器的交流励磁电源同步，以保证控硅的正确触发。
调差单元的作用是为了使并联运行的发电机能稳定和合理地分配无功负荷。
稳定单元是为了改善电力系统的稳定而引进的单元。
励磁系统稳定单元用于改善励磁系统的稳定性。
限制单元是为了使发电机不致在过励磁或欠励磁的条件下运行而设置的。
必须指出并不是每一种自动调节励磁装置都具有上述各种单元，一种调节器装置所具有的单元与其担负的具体任务有关。
自动励磁调节装置的作用：（１）电力系统正常运行时，能自动调节励磁装置，维持发电机或系统某点（如高压母线）电压水平。
大大提高电压调节质量以及减轻运行人员的劳动强度。
自动励磁调节装置的作用。
自动装置同步发电机自动调节
第五章同步发电机自动调节励磁第一节概述一、励磁系统1、概念：供给同步发电机励磁电流地电源及其附属设备2、组成：励磁机<或其它励磁供电设备）L<ZB、GLH）手调励磁装置RC自动电压调节器ZTL自动灭磁装置MK 自动调节励磁装置强行励磁装置QLC强行减磁装置QJC二、自动调节励磁装置地作用<略讲）1、保持端电压于定值<f独立运行）⊿P↑→ U↓→ iL↑→ U↑U恒定负反馈2、维持系统电压,实现无功分配<f联网运行）Ux↓→ iL↑→ Q↑→ Ux↑Ux恒定合理分配<Kdc）3、利于系统静态稳定<小扰动）功角特性：Pe=sinδ其中：Pe——发电机传送有功功率δ——与<系统母线电压）相位差或各发电机转子空间位置=+j有励磁调节：=Ed不变,<<xd,dPe/dδ<整步功率系数）↑,Pemax<功率极限）↑4、提高系统暂态稳定<大扰动）如图：1——事故前2——事故中3——事故后<无励磁）——事故后<有励磁）abcd——加速面积s1def——减速面积s2——减速面积s3s1>s2 失步s1=s3 稳定运行在新地平衡点i5、机组甩负荷,强行减磁,限制过压机组内部故障,迅速灭磁三、组成自动电压调节器<ZTL）、强励、强减、灭磁四、对ZTL地基本要求第二节小型水轮发电机地励磁方式一、励磁方式1、分类：↗相复励<移相电抗分流）<1）自励→自并励、自复励<可控硅）↘谐波励磁<三次谐波）特点：由发电机本身提供励磁电流优点：运行维护简单缺点：受系统影响大↗直流励磁机<2）它励↘交流励磁机特点：由发电机本身以外地电源供电优点：可靠性高,受系统影响小缺点：造价高,运行维护复杂2、常用励磁方式：<1）直流励磁机励磁系统<它励）iL=iZTL+iZL励磁电源：L调节方法：手调RC；自动调节iZTL<⊿U）优点：励磁电源可靠缺点：碳刷、换向器维护麻烦,调节速度慢,容量受限制<100MW 以下机组）,机组长度增加<2）交流励磁机励磁系统<它励）a、静止整流器励磁系统励磁电源：L调节方法：ZTL优点：维护简单,无换向器缺点：仍有滑环、碳刷b、旋转整流器励磁系统<无刷励磁）如上图,红色虚框为旋转部分优点：无碳刷、换向器,维护简单缺点：励磁回路无法监测；整流装置需承受较大离心力；灭磁慢3、自并励可控硅静止励磁系统励磁电源：ZB调节方法：ZTL优点：无碳刷、换向器磨损及环火缺点：强励性能取决于机端电压4、直流侧并联地自复励可控硅静止励磁系统励磁电源：ZB<电压源）；GLH<电流源）复励电流取决于：定子电流i；iZTL空载：i=0<GLH无输出）,由ZB提供iL负载：ZB ↘→iLGLH ↗短路：Id↑GLH提供强励iL开机：ZB、GLH无输出,设起励装置优点：强励电流大；两个励磁电源互为备用,避免失励5、交流侧串联自复励可控硅静止励磁系统励磁电源：ZB；GLH——铁芯带气隙地电抗变压器合成电势→可控硅整流→iL<反映Uf、If、cosφ大小,相复励特性）优点：相复励特性<相位补偿）——cosφ↓→Uf↓补偿<IL↑）缺点：GLH激磁电抗大,效率低6、三次谐波<自励恒压）励磁系统励磁电源：发电机定子槽中一组独立谐波绕组优点：自动调节性能<P↑→谐波电压U↑→iL↑→U↑）；强励性能<短路→谐波电压U↑→iL↑→U↑）复习提问：1、励磁系统概念、作用对象及组成2、自励、它励区别3、自并励、自复励区别4、相复励箱位补偿含义第三节继电强行励磁和强行减磁一、强励地作用概念：系统电压急剧下降时迅速将发电机励磁电流增至最大值地自动装置作用：P79二、强励性能地衡量指标1、励磁电压上升速度定义：强励时第一个0.5s时间内测得地强励电压上升平均速度,用额定励磁电压倍数表示υ=<一般υ=0.8~1.2 1/s）2、强励顶值电压倍数定义：强励时最高励磁电压与额定励磁电压之比KQ=ULm/ULe<一般KQ =1.8~2倍）3、强励允许时间1min左右三、继电强行励磁装置1、原理接线图a、组成：1YJ、2YJ、1YZJ、2YZJ、XJ、QLC<QLC接点为常开,图中有误）b、原理：UF↓80~85%Ue 强励动作RC短接；发信号UF恢复强励复归c、接线特点：1YJ、2YJ串接：防1YH<2YH）熔断器熔断,强励误动作DL1辅助触点：F起动、事故跳闸时闭锁QLC<退出）BK切换开关：投切QLCd、保证最大动作机率并列运行各机组,其低压元件接于不同地相间电压上<而每台机中地两个低压元件应接于同一相间电压上）e、与复励调节器配合考虑ZTL对某些故障丧失强励能力,依靠继电强励f、采用正序滤过器提高强励装置灵敏度——可反映各种不对称短路g、确保低电压继电器动作两YH箱位不同时,应确保两YJ反映同一故障四、继电强行减磁装置<仅用于水轮发电机）1、减磁地作用a、机组甩负荷b、机组内部故障,灭磁引起地励磁机甩负荷2、强减地取得方式a、ZTL负反馈b、继电器、直流接触器等<同强励）c、灭磁开关辅助触点<MK跳开,自动接入强减电阻）3、继电强行减磁装置地原理接线图与强励地区别：<1）接线强减强励1YJ、2YJ YJ<低电压继电器） <过电压继电器）<2）强励：↓R↑IL强减：↑R↓IL相同之处：改变励磁回路阻值改变励磁大小原理：U>1.15Ue 强减动作Rjc接入；发信号U Ue 返回第四节复式励磁和相位复式励磁复习：发电机外特性曲线：iL恒定,Uf=f<If）<比较cosφ=0.9,0.8,0.7曲线特点>发电机调节特性曲线：Uf恒定,iL=f<If）<比较cosφ=0.9,0.8,0.7曲线特点>一、复式励磁1、特点：根据发电机定子电流If地变化而自动调节励磁2、接线：P85图4-16组成元件：电流互感器LH复励变压器FZB<变压、隔离交、直流）复励整流桥FZL复励调节电阻Rft复励开关FK3、原理：iL=iZL+ifL<1）ifL=0ifL=0iL=iZL<调节Rc地大小来满足空载额定电压地需要）<2）ifL≤10~20%Ie<ifL较小）ifL=0iL=iZL<整流桥地输出电压被“封锁”）<3）ifL>10~20%IeiL=iZL+ifL<If↑→ifL↑）复励特性及装有复励地发电机外特性如图4-17所示只有A、B两点能保持Uf=Ue4、功率因数cosφ地影响iL只反映If大小,不反映cosφ大小cosφ↓Uf↓<复励特性与调节特性偏移较大）5、手动调节RftRft作用：If、cosφ变化时,维持Uf恒定；平滑退出复励Rft对发电机外特性地影响见图4-19<b）另：调节Rc也可维持Uf恒定,但Rc位置在使用复励时一般不变Rc对发电机外特性地影响见图4-19<a）6、短路时地工作情况Id↑→ifL↑具有一定强励特性<但受铁芯饱和限制）二、相位复式励磁1、接线P87图4-20XFB：相复励变压器2、原理：==<其中：）取||、||为定值,以为cosφ地函数作出矢量图P88图4-213、特点：<1）相复励地输出电流与、和cosφ三者有关<2）cosφ↓→||↑相位补偿<cosφ=1→||最小cosφ=0→||最大）<3）电压互感器YH断开复式励磁<4）空载或负荷电流较小“电压源”保证一定地电流输出<5）DK作用：正常运行或靠近机端短路时,限制“电流源”在WV 回路中地汲出电流,增加在W2回路中地输出电流b5E2RGbCAP三、小结1、复励与相复励均能反映定子电流地变化自动调节励磁,并有一定地强励性能；但前者仅反映定子电流绝对值,而后者则反映定子电流绝对值及端电压和cosφ,具有较好地补偿特性.2、单独使用复励与相复励均不能维持端电压恒定,须与电压校正器配合.3、相复励必须采用DK,若无DK,则正常运行时复励环节作用甚微；且机端短路将失去强励能力.复习提问：1、复励装置中下列元件地作用：FZB、FK2、Rft、RC作用3、复励特点,与相复励相同与不同之处介绍复励与相复励地工作特点：复励：If↑→Uf↓——If↑→IL↑→Uf↑补偿相复励：If↑→Uf↓——If↑→IL↑→Uf↑cosφ↓→Uf↓补偿——cosφ↓→IL↑→Uf↑结论：单独使用均不能保证Uf恒定与可控硅静止励磁装置地比较：可控硅励磁：Uf-Ue=⊿U→调节IL调节效果好,考虑了引起⊿U变化地各种因素影响,包括If、cosφ等复习提问：1、强励性能地两个衡量指标、意义2、继电强励、强减相同与不同之处3、继电强励接线特点<同一机组、不同机组）4、继电强励接线DL辅助接点作用第五节可控硅静止励磁装置地基本电路一、可控硅静止励磁装置地组成<结合框图讲解）<一）基本工作单元：测量变压器 Ue 测量比较 If、Uf、cosφ→⊿U电流调差综合放大⊿U→UK移相触发UK→Ug<α）励磁电源功率输出可控硅桥式整流 Ug<α）→UL<iL）保护附加回路<二）辅助工作单元：起励手动、自动切换低励<最小励磁限制）过励<电流限制）二、种类TKL型：适用1000~10000KW水轮发电机TKL-11：自并列 ZTL<ZB）小型机组TKL-21：自复励复励+ZTL 大型机组<GLH）<ZB）三、可控硅静止励磁装置功率输出电路励磁电源可控硅整流电路保护附加回路<一）励磁电源1、自并列TKL-11：ZBUL=1.35U其中：U——半控桥三相对称线电压<ZB副边）α——控制角2、自复励TKL-21：ZB 30~40%ILeGLH 60~70%ILe空载：IL0=IZTL负载：IL1=IZTL1+IFL1如图：复励太强——调节器失去作用复励太弱——调节器负担过重复习提问：1、可控硅静止励磁装置地组成及作用2、TKL-11、TKL-21励磁电源地差别<二）可控硅整流电路1、三相半控桥式整流电路三只可控硅——共阴极组；三只二极管——共阳极组可控硅导通条件：阳极电位高于阴极<正向阳极电压）控制极加入正触发脉冲可控硅截止条件：阳极与阴极间加反向电压<或通过电流小于维持电流）整流二极管导通条件：阴极电位最低控制角：可控硅在正向电压下不导通地角度范围α<未加触发脉冲地角度）α=0——可控硅在刚进入正向电压瞬间加触发脉冲导通角：可控硅在正向电压下导通地角度范围β自然换向点：三相瞬时电压地交点移相：改变加入触发脉冲地时刻以改变控制角α,称触发脉冲地移相α地变化范围称移相范围<α=0~1800,且α=0对应本相相电压300）<课堂练习：画出三相交流电压波形,并画出α=300、900时地各相触发脉冲位置）<1）三相半控桥触发脉冲地移相要求P106<2）输出电压波形<略）介绍方法：分析每一区间哪个KGZ、GZ导通该区间输出电压值a、α=0 三相桥式全波整流阳极电位最高地可控硅触发导通阴极电位最低地二极管触发导通ωt1~ωt2：Ud=UABUA最大——1KGZ导通 UB最小——6GZ导通。
自动调节励磁系统原理简介(广科所)
自动调节励磁系统原理简介随着电力系统的迅速发展，对励磁系统的静态和动态调节性能以及可靠性等提出了更高的要求。
计算机技术、控制理论、电力电子技术的发展也促进了自并励励磁制造技术逐渐趋向于成熟、稳定、可靠。
相对其它励磁方式而言，自并励励磁系统具有主回路简单、调节性能优良、可靠性高的优点，已取代励磁机励磁方式和相复励方式，在水电厂得到普遍使用。
最近几年，自并励励磁方式也取代了三机励磁方式，成为新建火电厂的首选方案，逐渐在大型汽轮发电机组中推广应用。
1、组成励磁系统由励磁调节器、功率整流器、灭磁回路、整流变压器及测量用电压互感器、电流互感器等组成。
2、工作原理自并激励磁系统的励磁电流取自发电机机端，经过整流变压器降压、全控整流桥变流的直流励磁电压，由晶闸管触发脉冲的相位进行控制。
一般情况下，这种控制以恒定发电机电压为目的，但当发生过励、欠励、V/F超值时，也起相应的限制作用。
恒压自动调节的效果，在发电机并上电网后，表现为随系统电压的变化，机端输出无功功率的自动调节。
一、调节器励磁系统作为电厂的重要辅机设备，励磁调节器的设计，应对电力系统的变化有较大的适应性，随着计算机技术的发展，励磁调节器已经由模拟式向计算机控制的数字式方向发展，大大增加了励磁系统的可靠性。
1、调节器的控制规律一般用于励磁调节器的控制规律有：PID＋PSS、线性最优控制、非线性最优控制等。
关于励磁控制规律，国内外学者普遍认为，励磁调节器的设计，应对电力系统的变化有较大的适应性，而不是在某种条件下最优。
同时，励磁调节不仅要考虑阻尼振荡，还必须考虑调压指标等性能要求。
由于PID+PSS控制方式有很强的阻尼系统振荡的能力，具有较好的适应性以及很好的维持发电机电压水平的能力，又具有物理概念清晰、现场调试方便的优点，因而在国内外得到普遍应用。
我公司的励磁调节器的控制规律也采用PID＋PSS控制方式。
国内有些单位也开展了线性最优控制或非线性最优控制规律的研究，并有样机投入工业运行。
PWL系列微机励磁调节装置技术说明书
1、概述励磁调节装置是发电机的重要组成部分，无论是在暂态过程或稳态运行，同步发电机的运行状态在很大程度上与励磁有关，也就是说，一个优良的励磁控制系统不仅可以保证发电机运行的可靠性和稳定性，而且可以有效地提高发电机及与其相联的电力系统的技术经济指标。
PWL型微机励磁调节装置，是适用于同步发电机组的新一代的微机励磁调节装置。
我国第一代微机励磁产品采用Z80、8031、8086、8098、80c196等单片机、单板机构成，随着计算机科学的飞速发展，新一代的微机励磁产品CPU多采用DSP高速数字信号处理芯片构成，其主频可达40MHz，运算速度快，硬件设计也更为简单，具有明显的优越性。
PWL型微机励磁调节装置，是南京合凯电气自动化有限责任公司自行研制的高科技产品，它以DSP芯片为核心，具有更简单的硬件结构和极其丰富的软件功能，采用先进的控制理论及全数字化的微机控制技术，该产品具有极高的性能价格比，其主要技术指标均达到或优于部颁“大、中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置技术条件”、“大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件”和“大、中型同步发电机励磁系统基本技术条件”。
2、型号及适用范围调节。
众所周知，发电机励磁控制系统是一个闭环的调节系统，如何保证此系统的稳定及具有优良的动态调节品质是衡量励磁调节装置性能好坏的首要指标，也就是说，对于励磁调节装置，它的灵魂及核心所在是采用何种控制理论及其数学模型，在实际运行中，有的励磁调节装置在一般小干扰情况下运行尚可，但碰到突发事件，就可能出现不能强励，或强励后回不来，以及电网结构比较薄弱时运行不太稳定或静差率太大等，分析下来其实都是数学模型不够完善所至。
目前我国中小机组的励磁系统普遍存在的问题是开环放大倍数太小，造成调节能力很差,在小干扰的情况下发电机电压及无功负荷就会晃动,在大干扰情况下,例如一旦甩负荷就会导致发电机过压，直接威胁到发电机本体的安全。
本装置具有合理的数学模型，以确保发电机在各种运行工况下稳定运行，本装置的电力系统稳定器PSS能明显提高发电机的静稳定极性及大干扰情况下的动态稳定。
电网电力系统暂态分析复习题
电力系统暂态分析0、绪论1.电力系统：由发电厂、变电所、输电线路、用户组成的整体。
包括通过电的和机械连接起来的一切设备。
2.电力系统元件：包括两大类 电力类：发电机、变压器、输电线路和负载。
控制类：继电器、控制开关、调节器3.系统结构参数：各元件的阻抗(Z)、变比(K)、放大倍数(β)。
4.系统运行状态的描述：由运行参量来描述。
指电流(I )、电压(U )、功率(S )、频率(f )等。
系统的结构参数决定系统的运行参量。
5.电力系统的运行状态包括：稳态和暂态。
6.电力系统的三种暂态过程：电磁暂态过、机电暂态、机械暂态。
7.本门课程的研究对象：电力系统电磁暂态过程分析（电力系统故障分析） 电力系统机电暂态过程分析（电力系统稳定性）一、电力系统故障分析的基本知识（１）故障概述 （２）标幺值（３）无限大功率电源三相短路分析基本要求：了解故障的原因、类型、后果和计算目的，掌握标幺值的计算，通过分析建立冲击电流和短路电流最大有效值的概念。
1.短路：是指电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地(或中性线)之间的连接。
2.短路产生的原因：是电气设备载流部分的相间绝缘或相对地绝缘被损坏。
包括自然因素和人为因素。
3.短路的基本类型 电力系统的运行经验表明，在各种类型的短路中，单相短路占大多数，两相短路较少，三相短路的机会最少。
4.短路的危害：1）短路点的电弧有可能烧坏电气设备，当短路持续时间较长时可能使设备过热而损坏。
2）短路电流通过导体时，导体间产生很大的机械应力。
3）系统电压大幅度下降，对用户工作影响很大。
4）短路有可能使并列运行的发电机失去同步，破坏系统稳定，引起大片地区的停电。
这是短路故障最严重的后果。
5）不对称接地短路产生的零序不平衡磁通，将造成对通讯的干扰。
短路类型5.短路计算的目的1）选择有足够机械稳定度和热稳定度的电气设备。
2）继电保护和自动装置动作整定。
3.在设计和选择发电厂和电力系统电气主接线。
同步发电机自动调节励磁装置
பைடு நூலகம்
交流励磁机经旋转二极管整流
<图12-7a>
------无刷励磁系统
静止硅整流励磁系统中，励磁电流通过转子滑 环和碳刷引入发电机励磁绕组，受碳刷材料和压 力的限制，励磁电流过大时，则此方式不适应。
交流励磁机与通常的交流发电机结构不同其直 流励磁绕组（磁极）是在定子上，而三相交流绕 组与硅二级管整流器和主发电机的励磁绕组装在 同一转轴上。因此，交流励磁机的输出经整流后 可直接送至发电机励磁绕组，无需滑环和电刷等 接触元件，实现无刷励磁。
同步发电机自动调节励磁装置
同步发电机将原动机的机械功率转换成 电磁功率。为完成这一转换，必须在发 电机内建立一个旋转磁场。即在发电机 转子绕组(励磁绕组)通以直流电流，产生 相对转子静止的磁场，转子在原动机拖 动下旋转，对定子形成旋转磁场。
励磁电流的大小决定了发电机空载电势 的大小，直接影响发电机的运行性能。
流2000A左右。600MW汽轮发电机的励磁电流 可达5000A。
本厂#1、#2发电机额定励磁电流5308A， 最高励磁电流（强励电流）11400A，强励时间 10s，最高励磁电压1060V。
交流励磁机系统------他励励磁系统
交流励磁机经静止二极管整流 有刷励磁，适用于励磁电流（滑环）
电流小于8000A~10000A的同步发电机。 <三种典型方框图>。
同步发电机的励磁系统主要由励磁功率 单元和励磁调节器（励磁装置AVR）两大 部分组成。<励磁系统构成框图>
励磁功率单元是为发电机转子绕组提 供直流励磁电流的励磁电源；
励磁调节器根据控制要求的输入信号 和给定的调节基准控制励磁功率单元的 输出。
自动励磁调节的原理及作用
自动励磁调节的原理及作用自动励磁调节是指通过自动调节励磁电流，以保持电力系统中发电机的励磁电压稳定。
它的作用是确保发电机输出的电压与系统需要的电压相匹配，从而保持系统的可靠性和稳定性。
自动励磁调节的原理主要分为两方面：稳定器的输出和励磁刷的调节。
首先，稳定器的输出是自动励磁调节的核心。
稳定器是位于发电机励磁回路中的一种电子设备，能够根据系统负荷的变化，自动调节励磁电流。
稳定器通过测量发电机的输出电压和励磁电流的大小，与预设的电压进行比较，并根据比较得到的误差信号，调整励磁电流的大小。
当发电机负荷增加时，稳定器会减小励磁电流，以提高发电机电压；当发电机负荷减少时，稳定器会增加励磁电流，以降低发电机电压。
这样就能够保持发电机输出电压的稳定性。
其次，励磁刷的调节也是自动励磁调节的关键之一。
励磁刷是位于发电机励磁回路中的一种机械装置，通过改变磁场的强度来调节励磁电流。
当调节器调整励磁电流时，励磁刷通过增加或减少电磁铁磁场的强度，来改变励磁电流的大小。
通过这种方式，励磁刷能够快速而精确地调节励磁电流，以保持发电机输出电压的稳定性。
自动励磁调节的作用主要有以下几个方面：1. 保持电力系统的稳定性。
发电机的输出电压稳定性对于电力系统的稳定运行至关重要。
通过自动励磁调节，能够及时、准确地调整励磁电流，以保持发电机输出电压的稳定性。
这样就能够防止电力系统出现过高或过低的电压波动，避免对系统产生不利影响。
2. 优化电网的电压质量。
自动励磁调节能够根据电力系统的需求，动态调整发电机的励磁电流。
这样就能够确保发电机输出的电压与系统需要的电压相匹配，有效地提高电网的电压质量。
同时，通过自动励磁调节，还能够减少电力系统的电压偏差，提高系统的功率因数。
3. 提高发电机的响应速度。
自动励磁调节可以根据系统负荷的变化，快速调整励磁电流，以保持发电机输出电压的稳定性。
这样就能够使发电机的响应速度更快，更加灵敏。
当系统负荷变化较大时，自动励磁调节能够迅速调整励磁电流，使发电机输出电压稳定在设定值，保持系统的稳定运行。
《电力系统自动装置》课程标准
《电力系统自动装置》课程标准一、课程描述《电力系统自动装置》课程是我院高等职业技术教育电力系统继电保护及自动化专业的一门的职业技能课程，培养学生电力系统自动装置操作，使学生具有分析问题和解决实际问题的能力。
通过本课程学习，使学生了解电力系统自动装置的主要目标和实际作用，实践技能方面能正确使用常规的电力系统自动装置。
为学生了解电力企业，毕业后从事电力系统自动装置相关工作。
为学生顶岗实习、毕业后能胜任电力系统自动装置操作相关岗位工作起到必要的支撑作用。
二、课程目标根据《电力系统自动装置》课程所面对的工作任务和职业能力要求，本课程的教学目标为：通过本课程的学习，使学生具备电力系统继电保护行业岗位能力，培养学生严谨的工作作风，提高学生的职业素质、职业道德和创新创业能力，具体如下：1．知识目标：①了解自动装置使用的主要目标和主要内容。
②掌握电力系统常规自动装置的作用。
③掌握电力系统常规自动装置的基本要求。
④掌握电力系统常规自动装置的原理接线。
⑤掌握电力系统常规自动装置的工作情况分析。
2．技能目标：①具备常用常规电力系统自动装置的使用能力。
②具有对电力系统自动装置日常维护的能力。
③具有对电力系统自动装置简单故障判断的能力。
④具有处理突发事件的应变能力。
3．态度目标：①刻苦学习精神——听课专注，思维积极，作业独立完成并正确率高。
②规范应用习惯——正确应用国家法律法规，国家和行业的相关规范，作风严谨。
③团结协作精神——互相帮助、共同学习、共同达成目标。
④诚实守信品格——遵守纪律、正确做事，做正确的事。
三、教学内容与能力要求根据本课程的工作任务与职业能力分析，本课程设计了6个学习项目，其包含14个学习型工作任务，10个实训任务，具体见下表。
教学组织表四、理论课设计电力系统自动装置实训课程设计六、教学方法与手段本课程的重点是各种常用装置的作用、工作原理、使用、调试及维护等，难点是装置原理的理解。
理论为装置服务，装置以应用为主。
同步发电机自动励磁调节作用
浅谈同步发电机自动励磁调节作用【摘要】当前，在电力系统中同步发电机励磁系统主要是通过励磁调节来充分发挥发电机的作以提高电力系统稳定性。
且随着电网的扩大，电网的稳定和安全运行的问题日益突出，因此，发电机励磁系统自动励磁调节作用在电力系统中的重要性也就愈来愈为人们所关注。
【关键词】自动励磁稳定调节作用前言励磁系统为同步发电机的重要组成部分，其直接影响发电机的运行特性，对电力系统的稳定安全的运行有者重要的影响。
近年来国内大型发电机组应用自并励磁系统的方式已经得到广泛普及，因采用自并励磁系统发电机组比采用无刷励磁系统发电机组造价低，性能价格比高。
一、自动励磁调节系统的构成励磁系统是供给同步发电机励磁电源的一套系统，它一般由两部分组成：一部分用于向发电机的磁场绕组提供直流电流，以建立直流磁场，通常称作功率单元；另一部分用于在正常运行或发生故障时调节励磁电流，以满足安全运行的需要，通常称作励磁调节器。
励磁控制器的硬件结构已经从传统的模拟式调节单元发展到了以微机计算机为核心的数字式，现阶段16位机已经成为自此控制器cpu的主流，它的输入信号来自电压互感器和电流互感器，通过软件调节输入量去控制功率单元，数字式自动励磁调节器借助其软件优势，在调节规律和辅助功能等方面可以有很大的灵活性，对应于软件的励磁控制方式也是从最初的比例控制发展到pid控制方式以及avr+pss控制方式，近年来线型最优控制和非线型励磁控制理论已经得到了充分的眼界并在我国看是应用。
二、同步发电机励磁发展历史和现状控制理论的发展是由单变量到多变量，由线性到非线性，最终向智能控制方向迈进，励磁控制规律也经历了与之完全相适应的发展过程。
励磁控制器的控制规律研究一直是控制领域和电力系统一个极为活跃的课题。
同步发电机的励磁控制技术总是随着控制理论的发展而发展的，控制理论的每一步发展都将引起同步发电机励磁控制技术的突破。
从20世纪40年代开始，励磁控制规律主要经历了以下几个发展阶段（1）古典励磁控制首先从单机系统的分析和研究开始，提出了按机端电压偏差调节的比例调节方式。
电力系统自动装置答案
电力系统自动装置答案一、填空题（每空1分，共30分）1、电力系统自动控制总目标是保证供电质量，提高供电可靠性，实现电力系统安全运行。
2、BZT装置的要求工作母线失压时BZT装置应能动作；工作电源先切，备用电源后投。
3、自动重合闸按功能分为三相自动重合闸、单相自动重合闸、综合自动重合闸。
4、重合闸起动方式有不对应起动方式、保护起动方式，在正常跳闸时将自动重合闸装置闭锁。
5、低频运行的危害有引起系统崩溃，电压崩溃，损害叶片等。
6、防止AFL装置误动作措施有电压闭锁，电流闭锁，滑差闭锁。
7、自动调节励磁装置可以进行恒励磁调节，恒无功功率调节，恒功率因数调节等。
8、励磁调节装置的限制功能有过励限制，低励限制，伏赫限制。
9、非同步重合闸不考虑系统是否同步而自动重合，电气设备可能受到较大的电流冲击，系统可能出现振荡。
10、晶闸管静止励磁装置保护电路由起励，低励，过励单元组成。
二、选择题（每小题2分，共10分）1、当电源断开后能迅速将备用电源投入或设备自动投入到电源上，该设备称为B 。
A.自动重合闸B.备用电源自动投入装置C.励磁调节器D.按频率减负荷装置2、重合闸能把断路器合上，恢复正常的供电，此种故障为A 。
A. 瞬时性故障B.永久性故障C. 无故障D. 过载3、有功功率缺额超出机组调节能力，需切除一定的负荷来维持C 平衡。
A.电压B.电流C.功率D.频率4、在发电厂可以进行并列操作的断路器称为发电厂的 D 。
A.并列点B.解列点C.异步点D.同步点5、用来完成恒无功功率调节、恒励磁电流调节的自动装置称为A 。
A .自动励磁装置B.自动减负荷装置C.备自投装置D.同步发电机自动并列装置三、简答题（每小题10分，共40分）1、明备用和暗备用BZT装置的不同有哪些？失压监视使用的低电压继电器不同；合闸回路使用的闭锁继电器不同；继电保护配合不同。
2、双侧电源线路采用自动重合闸装置应该注意什么问题？故障点的断电时间问题，先跳闸一侧的断路器重合动作，应在故障点有足够的断电时间情况下进行；同步问题，后跳闸的一侧断路器在进行重合闸时，必须保证两电源间的同步条件，或校验是否允许非同步重合闸。
励磁调节器的作用及工作原理
励磁调节器的作用及工作原理刘晨旭电力系，1113班，201101320213摘要：发电机作为电力系统的重要组成部分之一，其内部励磁电流的变化会直接影响发电机的正常运转，对电网的电压水平也会产生直接的影响，同时与其并列的机组因励磁电流的变化也会在无功功率分配上有所变化。
励磁调节是为了提高电力系统稳态和动态性能。
它对电力系统的作用是在正常运行情况下维持母线电压为给定水平，即起调压作用，以及稳定地分配机组间的无功功率。
所以励磁调节是维持系统稳定运行的保障，对电网的正常运转起重要作用。
励磁调节器真是励磁调节的具体表现仪器，本文将就励磁调节器的作用及工作原理进行简要说明关键词:：励磁调节系统励磁调节器工作原理作用1.引言：发电机励磁调节器是励磁装置的控制核心，它的发展经历了机电型、电磁型、晶体管分立元件型、模拟运算放大器型以及微机型几个阶段。
目前，我国中小型水电站的励磁大都采用微机调节器，少量采用模拟运算放大器为核心的励磁调节器，老式的分立元件电路已逐步被淘汰。
随着发电机单机容量和电网规模的增大，发电机组及电力系统对励磁控制在快速性、可靠性、多功能性等方面提出了愈来愈高的要求，致使常规模拟式励磁变得过份复杂甚至力不从心。
近年来，微机型励磁调节器已成为同步发电机励磁调节器的主流。
模拟运算放大器式励磁调节器，有着调压精度高（ 0.5% - 1%）、调压范围宽（10%-120%）、直观容易熟悉等特点，对于中小型电站来说，在今后的一段时期内仍然具有吸引力。
2.正文：2.1励磁调节器的作用2.1.1控制电压发电机并入电力系统运行时电力系统的电压水平由系统中无功电源发出的无功功率总和与系统中负荷所消耗的无功功率总和之间的平衡关系决定。
由于单机容量相对电力系统中发电机总容量是有限的，因此利用励磁调节器对电力系统电压水平进行平衡。
2.1.2合理分配并联运行发电机间的无功功率合理控制包含两层意义·每台发电机发出的无功功率数量要合理·当系统电压变化时，每台发电机输出的无功功率要随之自动调节，而且调节量要合理2.1.3提高电力系统稳定性2.1.4改善电力系统的运行条件·改善异步电动机的自启动条件·为同步发电机异步运行创造条件·提高继电保护装置工作的正确性2.2励磁调节器的工作原理构成励磁调节器的型式很多，但自动控制系统的核心部分缺很相似。
《励磁调节系统》课件
励磁调节系统在电厂中的应用，有助于提高电力系统的稳定性和安全性 ，降低运营成本，为电厂的可持续发展提供了有力支持。
某电动机控制系统中励磁调节系统的应用案例
案例概述
某电动机控制系统通过采用励磁调节系统，实现了电动机的高效、稳定运行。
案例分析
该励磁调节系统采用了智能控制算法，可以根据电动机的运行状态和负载变化进行实时调 节，优化电动机的运行性能。同时，该系统还具有过载保护和短路保护功能，提高了电动 机的运行安全性和可靠性。
PART 03
励磁调节系统的性能指标 与测试方法
励磁调节系统的性能指标
响应速度
励磁调节系统的响应速度越快，对系统 变化的调整就越及时，从而保证系统的
稳定运行。
稳定性
励磁调节系统的稳定性好，可以减小 系统振荡和失控的风险，提高系统的
可靠性。
调节精度
调节精度越高，励磁调节系统对设定 值的跟踪越准确，系统的控制精度就 越高。
励磁调节系统在电动机控制中的应用
01
02
03
调速控制
励磁调节系统可以通过调 节电动机的输入电流，改 变电动机的磁场强度，实 现电动机的调速控制。
启动控制
励磁调节系统能够优化电 动机的启动过程，减小启 动电流对电网的冲击，确 保电动机的平稳启动。
故障保护
励磁调节系统能够实时监 测电动机的运行状态，在 出现故障时及时切断电源 ，保护电动机不受损坏。
案例结论
励磁调节系统在电动机控制系统中的应用，有助于提高电动机的运行效率、稳定性和安全 性，为工业生产的自动化和智能化提供了有力支持。
某科研项目中励磁调节系统的研究与应用案例
案例概述
某科研项目致力于研究励磁调节系统在新能源领域的应用，以提高新能源发电的效率和稳定性。
电力系统自动装置 杨冠城主编
直流励磁 机
交流励磁 机
静止励 磁
电力系统 自动装置原理
一．直流励磁机系统
GE2 G R V
GLE G 1 E G -
G
TA TV
~
AER
1.自励直流励磁机
2.他励直流励磁机
电力系统 自动装置原理
二、交流励磁机系统
U2 G GE2 GE1 U1 A GLE G B AER (a) TA TV
~
~
电力系统 自动装置原理
*变电站电压、无功综合自动控制装置
（一）概述 2．电力系统的调压措施
UG
~
1:K1 R+jX
K2:1
UB P+jQ
PR QX U B (U G K1 U ) / K 2 (U G K1 ) / K2 UN
电力系统 自动装置原理
*变电站电压、无功综合自动控制装置
比例式励磁调节器
励磁调节器最基本的功能是 调节发电机的端电压。常用 的励磁调节器是比例式调节 器，它的主要输入量是发电 机端电压，其输出用来控制 励磁功率单元。电压升高时 输出减小，电压降低时输出 增大。
电力系统 自动装置原理
励磁调节器的基本特性与框图
励磁调节器基本框图
电力系统 自动装置原理
励磁调节器的基本特性与框图
励磁调节器的简化框图
UREF UG Ude USM
测量K1
综合放大K2
移相触发K3
UAVR
可控整流K4
励磁调节器的特性曲线在工作区内的陡度，是调节器性能的主要指标之一，即
U AVR K U REF U G
K——调节器的放大倍数
电力系统 自动装置原理
继电保护及自动装置
继电保护及自动装置1. 什么是继电保护装置？其基本任务是什么？答：继电保护装置就是能反应电力系统中各电气设备发生故障或不正常工作状态，并作用于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。
它的基本任务是：（1）能自动地、迅速地、有选择性地借助断路器将故障设备从系统中切除，保证无故障设备迅速恢复正常运行，并使故障设备免于继续遭受破坏；（2）能反映电气设备的不正常工作状态，并根据运行维护的条件作用于信号或将那些继续运行即会造成损坏或发展为故障的设备切除。
反应不正常状态的继电保护，通常都不需要立即动作，即可带一定的延时。
2. 对继电保护的基本要求是什么？答：继电保护对于电力系统运行的安全稳定可靠运行及时切断故障起着极其重要的作用，为此继电保护应满足下列要求：（1）选择性：系统发生故障时，要求保护装置只将故障的设备切除，保证无故障的设备继续运行，从而尽量缩小停电范围，达到有选择地动作的目的。
（2）快速性：在系统发生故障后，如不能迅速将故障切除，则可能使故障扩大，如短路时，电压大量降低，短路点附近用户的电动机受到制动转速减慢或停止，用户的正常生产将遭到破坏；另一方面，短路时发电机送不出功率，要引起电力系统稳定破坏。
再有，短路时，故障设备本身将通过很大的短路电流，由于电动力和热效应的作用设备也将遭到严重损坏。
短路电流通过的时间越长，设备损坏越严重。
所以电力系统发生故障后，继电保护装置应尽可能快速地动作并将故障切除。
（3）灵敏性：保护装置对在它保护范围内发生的故障和不正常工作状态应能准确地反应。
也就是说保护装置不但在最大运行方式下三相金属性短路时能够灵敏地动作，而且在最小运行方式和经过较大过渡电阻的两相短路时，也能有足够的灵敏度和可靠的动作。
（4）可靠性：一套保护装置的可靠性是非常重要的，也就是说，在其保护的范围内发生故障时，不应因其本身的缺陷而拒绝动作，在任何不属于它动作的情况下，又不应误动作。
否则不可靠的保护装置投入使用，本身就能成为扩大事故和直接造成事故的根源。
同步发电机励磁自动调节
第四章：同步发电机励磁自动调节较、综合放大单元因发生故障，而退出工作，所以属于一种非正常工作方式。
当稳压电源出故障时，工作在“手控闭环”运行方式；当稳压电源无故障时，工作在“手控开环”运行方式。
感应调压器—交流主励磁机—发电机的运行方式，由于需要由运行人员手动调节感应调压器，改变发电机的励磁，所以是一种“手动”运行方式。
此时，发电机励磁系统无自动调节的功能。
所以，只有在励磁系统进行切换或副励磁机、自动调节器故障以及进行发电机升压试验时才使用。
备用励磁机—发电机的运行方式是在发电机的主副励磁机、励磁调节器以及励磁整流柜因故都退出运行，由备用励磁机直接供给发电机励磁的一种运行方式，此时，备用励磁机的调节由运行人员手动进行。
第九节微机型励磁调节器本节的内容包括微机型励磁调节器的构成和主要性能特点。
本节的学习路线：借助本章第四节学过的模拟型半导体励磁调节器的构成和工作原理，计算机控制系统的构成，理解微机型励磁调节器的硬件电路和软件框图及性能特点。
学习微机型励磁调节器硬件电路构成时，根据计算机控制系统主要是由模拟量输入回路、开关量输入/输出回路、主机、人机接口四部分构成，可知微机型励磁调节器的硬件电路也应该包括这四部分，但考虑到对于执行原件是大功率的晶闸管整流电路，微机型励磁调节器的输出应该是触发脉冲，所以微机型励磁调节器的硬件还包括脉冲输出通道，图4-37示出了微机型励磁调节器框图。
学习微机型励磁调节器硬件电路各部分作用时，结合励磁调节器的作用和调节过程去考虑，如：模拟量输入通道需要输入的模拟量有：发电机的端电压、负荷电流和励磁电流；开关量输入/输出通道需要输入的开关量有：发电机的主开关（保证发电机只有与系统并联运行时，励磁调节器才能实现强励作用）、灭磁开关（确保发电机故障时实现自动灭磁），需要输出的开关量主要有：灯光、音响等信号。
根据励磁调节器的工作原理和计算机控制系统的特点，容易理解微机型励磁调节器的软件框图主要由两大部分组成，即主程序和中断服务程序，如图4-38所示。
微机自动励磁调节装置在电厂中的应用
１ ． ３ 直 流 发 电机 获 取励 磁 电流 的 式 ： 励 磁 机 与发 电
机 同轴 相连 ，这种 专 用 的直流 发 电机 称之 为直 流励 磁机 ， 的以美国 Ｉ Ｎ Ｔ Ｅ Ｌ公 司 的 ８ ０ Ｃ １ ９ ８ （ ８ ０ Ｃ １ ９ ６） 单 片 微 机 为核 心 ， 辅 以 几 主要依 据 专用 的直流 发 电机 给其 提供 励磁 电流 ， 发 电机 励 片 大 规模 集 成 电路 而组 成 的 Ｗ Ｗ Ｌ Ｔ １ — ０ １ 微 机 励 磁 调 节 器 ， 该 装 置 磁 绕 组 主 要通 过 装 在 大轴 上 的 滑环 及 固定 碳 刷 从 励 磁 机 采用完全双通道技术 ， 双机 混合工作模式 ， 具 有 维 护 方便 ， 可 靠 性 能 也 是较 成 熟 的一 高 等优 点 。每 台发 电机 都 有 自 己的 一套 励 磁 系 统 ， 正 常运 行 时 ， 主 要 获 得直 流 电流 。具 有 降低 厂用 电等 优 点 ，
由发 电机 励 磁 系统 给 发 电机 转 子 绕组 提 供 励 磁 电流 。通 过 这 个 磁 场 种 励 磁 方 式 ，这种
发 电机 的励 磁 方式具 有独 立 的励磁 电
产 生 直流 电流 ， 统 称 为发 电机 的励 磁 电流 。 已完 成 同步 发 电机 的 能 量 流 ， 工作 稳 定 可 靠。 主 要缺 点体 现 在 ， 调 节励 磁 电流 速 度
转换 ， 建 立其 直 流 磁 场 ， 根 据 发 电机 励 磁 系 统 励 磁 电流 的供 给 方 式 ， 慢， 日常维 护 保养 工 作 量 大 ， 在 火力 发 电厂 大型 机 组 中 很 我们 分 为 自动 励 磁 和 他 励 励磁 。其 中 ，从 发 电机 本 身 获 得励 磁 电流 少采用 。 只适 合 ５ ０ ＭＷ 及 以下 的小 型汽 轮发 电机组 ， 也 就 的， 称 之 为 自励 励 磁 系统 发 电机 ： 由发 电机 其他 电源 装 置 给其 励 磁 系 是 我厂 现有 １ ＃ 、 ２ ＃ 、 ３ ＃ 、 ４ 群发 电机 的励 磁 方式。 统 提 供 励 磁 电流 的 ， 称 为 他 励 励 磁 系 统发 电机 ， 它们 都 有 自己 的工 作 特 性 。 现 就 微 机 自动励 磁 调 节 装 置 的工作 特 性 在 电厂 中 的应 用 作 一 统 励磁 电流 的 工作特 性 分析说明。 ２ ． １ 无功 负荷 的调 节 分 配 方式 ： 运行 中的 发 电机根 据 关键 词 ： 工 作 特 性 励 磁 系 统 发 电机
励磁调节器的作用及工作原理
励磁调节器的作用及工作原理刘晨旭电力系，1113班，201101320213摘要：发电机作为电力系统的重要组成部分之一，其内部励磁电流的变化会直接影响发电机的正常运转，对电网的电压水平也会产生直接的影响，同时与其并列的机组因励磁电流的变化也会在无功功率分配上有所变化。
励磁调节是为了提高电力系统稳态和动态性能。
它对电力系统的作用是在正常运行情况下维持母线电压为给定水平，即起调压作用，以及稳定地分配机组间的无功功率。
所以励磁调节是维持系统稳定运行的保障，对电网的正常运转起重要作用。
励磁调节器真是励磁调节的具体表现仪器，本文将就励磁调节器的作用及工作原理进行简要说明关键词:：励磁调节系统励磁调节器工作原理作用1.引言：发电机励磁调节器是励磁装置的控制核心，它的发展经历了机电型、电磁型、晶体管分立元件型、模拟运算放大器型以及微机型几个阶段。
目前，我国中小型水电站的励磁大都采用微机调节器，少量采用模拟运算放大器为核心的励磁调节器，老式的分立元件电路已逐步被淘汰。
随着发电机单机容量和电网规模的增大，发电机组及电力系统对励磁控制在快速性、可靠性、多功能性等方面提出了愈来愈高的要求，致使常规模拟式励磁变得过份复杂甚至力不从心。
近年来，微机型励磁调节器已成为同步发电机励磁调节器的主流。
模拟运算放大器式励磁调节器，有着调压精度高（ 0.5% - 1%）、调压范围宽（10%-120%）、直观容易熟悉等特点，对于中小型电站来说，在今后的一段时期内仍然具有吸引力。
2.正文：2.1励磁调节器的作用2.1.1控制电压发电机并入电力系统运行时电力系统的电压水平由系统中无功电源发出的无功功率总和与系统中负荷所消耗的无功功率总和之间的平衡关系决定。
由于单机容量相对电力系统中发电机总容量是有限的，因此利用励磁调节器对电力系统电压水平进行平衡。
2.1.2合理分配并联运行发电机间的无功功率合理控制包含两层意义·每台发电机发出的无功功率数量要合理·当系统电压变化时，每台发电机输出的无功功率要随之自动调节，而且调节量要合理2.1.3提高电力系统稳定性2.1.4改善电力系统的运行条件·改善异步电动机的自启动条件·为同步发电机异步运行创造条件·提高继电保护装置工作的正确性2.2励磁调节器的工作原理构成励磁调节器的型式很多，但自动控制系统的核心部分缺很相似。
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Eq q轴
U 0
功角 是两转子之间的空间相对位置角
d
dt
0
两边求导
d 2 d
dt 2 dt
TJ
0
d 2
dt 2
P
PT PE
PT 机械功率
PE 电磁功率
12
2.1.1 转子机电运动方程的推导——转子运 动方程的状态方程形式
功率是标幺值，电气角速度是 有名值
目录
1 概述 2 同步发电机组的机电特性 3 自动调节励磁系统的作用原理和数学
模型 4 负荷特性 5 柔性输电装置特性
1 概述——电力系统稳定性概念
• 电力系统稳定性问题就是当系统在某一正 常运行状态下受到某种干扰后，能否经过 一定的时间后回到原来的运行状态或者过 渡到一个新的稳态运行状态的问题。如果 能，则认为系统在该正常运行状态下是稳 定的。不能，则系统是不稳定的。
中，假定机械功率 PT 不变。
电磁功率 PE 的描述和计算，就成了电力系统功角稳
定分析中最为复杂和困难的任务。
18
2.2 发电机的电磁功率
1 概述 ——暂态稳定
• 定义：指电力系统在某一正常运行状态下受到大 干扰后，各同步发电机保持同步运行并过渡到新 的或恢复到原来的稳态运行状态的能力。通常指 第一或第二振荡周期不失步。如果能，则认为系 统在该正常运行状态下该扰动下是暂态稳定的。 不能，则系统是暂态失稳的。
• 特点：研究的是电力系统在某一运行状态下受到 较大干扰时的稳定性问题。系统的暂态稳定性不 仅与系统在扰动前的运行状态有关，而且与扰动 的类型、地点及持续时间均有关。
1 概述 ——动态稳定
• 定义：指电力系统在某一正常运行状态下 受到小的或大的干扰后，在自动调节和控 制装置的作用下，保持长过程运行稳定性 的能力。如果能，则认为系统在该正常运 行状态下是动态稳定的。不能，则系统是 动态失稳的。
• 特点：动态稳定的过程较长，参与动作的 元件和控制系统更多、更复杂。（不讲）
• 发电机惯性时间常数的物理意义 • 发电机的惯性时间常数 • 系统的惯性时间常数
14
2.1.2惯性时间常数——发电机惯性时间常数 的物理意义
TJ
d * dt
M*
*
/ 0
dt
TJ M*
d *
T d
J
M
dt
*
0
令M* 1，并对上式从* 0到* 1进行积分，
则
t
1 0
TJ M*
d *
TJ
1
0 d*
TJ [* ]10
TJ
表示在发电机转子上加额定转矩后，转子从停 顿状态转到额定转速时所经过的时间。
15
2.1.2惯性时间常数——发电机的惯性时间常 数
发电机铭牌参数有：飞轮转矩 GD2(t·m2)、发电机额 定容量 SGN ( KVA)、额定转速 n ( r/min )
稳态： PT PE 1
功角δ 不变
干扰后：PT PE 1
d
dt
( 1)0
d 1
dt TJ (PT PE )
功角δ 变化
功率和电气角速度都是 标幺值
d
dt
0
d
dt
0
TJ
(PT
PE )
注：习惯上标幺值不带（*）
13
2.1.2惯性时间常数
1 概述—— 静态稳定
• 定义：指电力系统在某一正常运行状态下受到小 干扰后，不发生自发振荡或非周期性失步，自动 恢复到原始运行状态的能力。如果能，则认为系 统在该正常运行状态下是静态稳定的。不能，则 系统是静态失稳的。
• 特点：静态稳定研究的是电力系统在某一运行状 态下受到微小干扰时的稳定性问题。系统是否能 够维持静态稳定主要与系统在扰动发生前的原始 运行状态有关，而与小干扰的大小、类型和地点 无关。
• 电力系统稳定的破坏，将造成大量用户供 电中断，甚至导致整个系统的瓦解，后果 极为严重。
1 概述——功角δ的含义
• 发电机q轴电势与无穷大系统电源电势之间 的相角差。
• 电磁功率的大小与δ密切相关，故称δ为 “功角”或“功率角”。电磁功率与功角 的关系式被称为“功角特性”或“功率特 性”。
• 功角δ还表明了各发电机转子之间的相对空 间位置。
2 同步发电机组的机电特性
• 2.1 同步发电机组转子运动方程 • 2.2 发电机的电磁功率 • 2.3 电动势变化过程的方程式
10
2.1 同步发电机组转子运动方程
• 2.1.1转子的机电运动方程推导 • 2.1.2 惯性时间常数 • 2.1.3 同步发电机组转子运动方程的进一
步认识
11
2.1.1 转子机电运动方程的推导——转子运 动方程的二阶形式
1 概述——电力系统稳定性分类
• 电力系统稳定性包括：功角稳定＋频率稳 定＋电压稳定
• 《电力系统暂态分析 》书中提到的电力系 统稳定性就指的是系统的功角稳定性。
1 概述——功角稳定的分类
根据功角失稳的原因和发展过程，功角 稳定可分为如下三类： • 静态稳定（小干扰） • 暂态稳定（大干扰） • 动态稳定（长过程）
1 概述 ——功角稳定的概念
• 电力系统稳态运行时，系统中所有同步发电机均 同步运行，即功角δ 是稳定值。
• 系统在受到干扰后，如果发电机转子经过一段时 间的运动变化后仍能恢复同步运行，即功角δ 能 达到一个稳定值，则系统就是功角稳定的，否则 就是功角不稳定。
• 也可能出现系统中同步发电机是维持同步运行， 但系统频率或电压不可控制的持续下降。此时系 统从功角意义上仍然是稳定的，但系统已失去了 稳定——即出现了频率稳定或电压稳定问题。
注意：容量折算
单台发电机：
TJ
J 02 SB
J 02 SGN
SGN SB
TJG
SGN SB
17
2.1.3 同步发电机组转子运动方程的进一步 认识
d
dt
( 1)0
d
dt
1 TJ
( PT
PE )
调速器一般在发电机转速变化之后才能起调节作用， 加上本身惯性较大，在一般短过程的机电暂态分析
TJG
J 02 SGN
GD2 4
02 SGN
GD2 4SGN
(2 n)
60
2 2.74GD2 1000SGN
n2
定义
GD2
J
4
0
2 n
60
以发电机的额定容量SGN为基Fra bibliotek的惯性时间常数TJG (S)。
16
2.1.2惯性时间常数—— 系统的惯性时间常 数
TJ
J 02 SB