励磁调节器介绍

励磁调节器功能介绍 21
l 自动定速升压波形
触发角
定子频率 励磁电流参考值
励磁电流
电压参考
机端电压
励磁电流
励磁调节器功能介绍 22
l 励磁调节方式
1、电压闭环调节，主用调节方式，采用TGR（PID） 2、电流闭环调节，备用调节方式，采用PI调节； 3、恒输出开环，试验调节方式，人工开环调节； 4、恒无功功率调节，采用双环方式，外环采用PI调
定子电压(Ua,b,c) 定子电流(Ia,b,c) 系统电压(Usysa,b,c)
同步电压(Usyna,b,c) 励磁电流(Ifa,b,c)
多通道同时/同 步采样
软件计算
Ug,Ig,P, Q,Usys,If
,Usyn
励磁调节器硬件 8
l 模拟量直流采样
各电气量经过变送 器变换，输出电气 量有效值，可以减 小A/D采样通道数， 减小软件计算量， 但响应速度慢。
节，内环采用电压TGR（PID）调节； 5、恒功率因数调节，采用双环方式，外环采用PI调
节，内环采用电压TGR（PID）调节；
励磁调节器功能介绍 23
l 励磁调节方式
6、PSVR，高压母线电压调节； 7、系统电压跟踪； 8、附加接口：次同步振荡抑制功能
励磁调节器功能介绍 24
l 运行范围限制功能
DC220V AC220(II)
电
源 电源 开 综合 关
及 监
视 电源 单 综合 元
- - +5V
-
+15V
- -15V
--
24V
--
24V
--
24V
CPU电源 模拟量电源 继电器电源
A套调节装置
OPT电源 脉冲电源
--
24V
--
24V
--
24V
- -15V
-
+15V
- - +5V
继电器电源 模拟量电源 CPU电源
励磁调节器硬件 4
l 调节器硬件需求
模拟量测量、命令及状态测量、判断、计算及限 制、输出触发脉冲和状态信号
励磁调节器硬件 5
l 相控脉冲移相原理
1、计算触发角
2、根据电压频率将触发 角转化为计量时间参考
3、由自然换相点启动时 间计量
4、计量时间到参考后， 输出脉冲，触发可控硅
5、每个周期等间隔依次 触发其余可控硅
6、发出脉冲后，启动脉 宽控制，保证可靠触发
ua ub uc
ua
AB AC BC BA CA CB AB AC
wt1 wt2 wt3 wt4 wt5 wt6 a=0
AB AC BC BA CA CB AB AC
wt1 wt2 wt3 wt4 wt5 wt6 wt0
a=30
励磁调节器硬件 6
l 相控脉冲形式
Ifmax
加热
冷却
加热
冷却
Iftherm
29
加热
冷却
10 s
<10s
Tequiv
t [s]
(10 s)
t
带温度记忆的热量特性，避免连续多次过流后电机误 发生过热损坏
励磁调节器功能介绍 30
l 转子过热限制动作模型
I fn
∑ Cc = Kcool
(
I
2 fn
−
I
2 f
)
If
∑ Ch =
(
I
2 f
−
I
l 参考调整单元
Ø 参考值采用数字给定，变化 幅度由增减磁时间确定；
Ø 增减磁信号具有容错防粘连 功能；
Ø 参考值变化速度根据发电机 工况自适应确定；
Ø 调节辅助环参考值自动跟踪 ，实现故障时无扰切换；
励磁调节器功能介绍 20
l 起励升压方式
1、人工零起升压，电压从残压开始，由手动人工 控制慢慢增加，直至额定值；
1、宽触发脉冲，脉冲宽 度大于60度小于120度 2、双触发脉冲，两个脉 冲间隔60度 3、宽高频脉冲列，有效 脉冲宽度介于60度和120 度之间
4、双高频脉冲列，两列 脉冲间隔60度
励磁调节器硬件 7
l 模拟量交流采样
将交流信号经过隔离后，直接进入多通道同 步AD采样系统，采样值经软件计算，得到各 电气量测量值，交流采样响应速度快。
Ø伏赫兹过激磁限制不能出现空白 区，正确进行过激磁限制。
Ø发电机并网时投入电流环运行时， 必须具备过电压限制功能
结语
44
欢迎各位专家批评指导！ 欢迎各位同行交流指正！
谢 谢!
励磁调节器数学模型 12
l PSS-II模型抗无功“反调”试验录波
有功功率
定子AB相电压
无功功率
励磁电压 励磁电流
目录 13
一、调节器硬件组成 二、调节器数学模型 三、调节器励磁功能 四、调节器辅助功能
励磁调节器功能介绍 14
l 主从通道结构
励磁调节器功能介绍 15
l 主从通道切换及通讯
Ø 备用通道自适应跟踪主通道数据，保证任何 工况下，均能实现无扰切换，热备用工作；
l 励磁顶值电流限制器
If
励磁短
路电流
励磁电 流极值
Ifmax
Iftherm
t (s) t
励磁顶值电流宜采用叠加方式进行限制，以保证顶值 电流限制瞬时有效和瞬间退出的限制特性，不影响 励磁调节品质。
励磁调节器功能介绍 33
l 最小励磁电流限制动作模型
Pg
I f lim
I f lim + I f rtn / 2
2、自动阶跃升压，预设参考值，以此为基准，投 励后将电压直接升至预设值，不受人工干预；
3、自动定速升压，预设参考值，投励后，自动控 制电压慢慢增加，升压过程中，接收人工控制 信号，可以将电压停留在任一数值；
4、预置电压升压，预先通过增减磁调整参考值， 投励后，电压自动升至该参考值；
5、开环试验，调节器输出固定角度值。
Can Bus
ECNET
485
485
485
Ethernet
Debug终端
工控机
目录 38
一、调节器硬件组成 二、调节器数学模型 三、调节器励磁功能 四、调节器辅助功能
励磁辅助功能
39
录波和事件记录功能
设置录波及事件记录，保证励磁故障后的故障分 析及事件追忆。 Ø数据：全部模拟量，全部开关量，全部事件量； Ø记录多组故障录波及事件记录功能； Ø连续故障数据无遗漏记录； Ø录波永不停止，数据永不丢失。
If
∆I f lim
最小励磁电流限制防止发电机失磁，励磁电流随有功 功率增加而相应增加，作为无功低励限制的后备
励磁调节器功能介绍 34
l 伏赫兹运行范围
安全运行区 限制动作区 过电压保护区 过激磁保护区 低周波保护区
励磁调节器功能介绍
l 过激磁折线反时限制特性
70 60 50 40 30 20 10
2 fn
)
I fact
I frtn = k * I fact
If I fact + I frtn
∆I f lim
2
转子热容以额定励磁电流为基准，过热限制后励磁电 流控制在动作值和返回值之间
励磁调节器功能介绍 31
l 定子过热限制动作模型
I gn
∑ Cc = Kcool
(
I
2 gn
−
I
2 g
)
Ig
∑ Ch =
(
I
2 g
−
I
2 gn
)
I gact
Ig
Q < 0 ∆I g lim
Igrtn = k * I gact
I gact + I grtn
Q > 0 ∆I g lim
2
定子热容以额定定子电流为基准，过热限制后定子电 流控制在动作值和返回值之间，进相和滞相情况下 ，励磁控制方向相反。
励磁调节器功能介绍 32
脉冲电源 OPT电源
B套调节装置
励磁调节器功能介绍 17
l 励磁调节器功能结构图
励磁调节器功能介绍 18
l 无功调差功能
Ø 调差正负由发电机主接线选择 Ø 调差系数范围为±15%，调整级差为0.01% Ø 调差选择直接关系发电机无功出力，关乎电网
安全，应慎重 Ø 有功调差补偿导线电阻压降
励磁调节器功能介绍 19
0 123456789
35
保护 限制
励磁调节器功能介绍 36
l 多重人机界面
励磁调节器功能介绍 37
l 通讯及对时功能
Debug终端
工控机
485
485
Ethernet
485
Can Bus
DSP
ECNET
ARM
Ethernet
励
磁
系
统
422
485
电
485
厂
调试终端
监
控
485
系
统
485
DSP
ARM
Ethernet
P 1、最小励磁电流限制
2、定子过电流限制
3、励磁过电流限制
2
4、进相稳定限制
5、有功输出限制 5
4
3 1
O
Q
欠励曲线4规律： 园心为：（0,Ug2(Xxt-1-Xd-1)/2) 半径为：Ug2(Xxt-1+Xd-1)/2 Q轴交点：（0，-Ug2/Xd）
励磁调节器功能介绍 25
l PQ限制器
P
F ED
励磁辅助功能
40
录波触发机制
可选择设置多种录波及事件记录触发机制，保 证任何励磁或发电机异动后均有完整录波。 Ø故障、告警、限制等异常状态自动触发。 Ø发电机升压、逆变、并网、解列、方式切换
等工况转换自动触发。 Ø发电机电压及有功突变后自动触发。 Ø阶跃试验自动触发记录。 Ø人工随时启动录波，方便人工操作
发电机励磁调节器介绍
目录 2
一、调节器硬件组成 二、调节器数学模型 三、调节器励磁功能 四、调节器辅助功能
励磁调节器硬件 3
l 调节器工作原理
测量发电机机端电压、电流、无功功率、有功功 率，根据现场控制命令，选择励磁调节参考，在 测量值与参考值之间进行比较和相位补偿计算， 输出控制可控硅变流器电压的触发脉冲。当测量 值高于参考值时，触发角度计算值增大，促使测 量值降低；当测量值低于参考值时，触发角度计 算值减小，促使测量值升高，保证测量值与参考 值之间动态平衡。通过持续实时的动态调整，维 持发电机机端电压及励磁电流处于恒定水平，限 制发电机在安全可靠范围内运行。
T = ∫ dt
Qg
Tact
27
∆Qg lim
无功过励限制可以仅闭锁外部调整的告警，也可以作 为发电机最高无功功率的限制
励磁调节器功能介绍 28
l 过热特性限制器
(
I
2 f
−
I2 fset)*T=(I
2 f
max
−
I
2 fset
)
*
Tmax
=C
励磁调节器功能介绍
l 基于冷却效应的物理模型
If [A]
目录 9
一、调节器硬件组成 二、调节器数学模型 三、调节器励磁功能 四、调节器辅助功能
励磁调节器数学模型 10
l 调节器模型总图
1、PSS模型；2、PID模型；3、限制模型 4、ESS模型；
U ref Ug
VOEL VUEL
U TC
U PSS
K A1
1+ Tc1s 1+ Tb1s
1+ Tc2s 1+ Tb2s
励磁辅助功能
41
励磁辅助功能
42
发电机并网自适应判断
Ø电压、电流（有功电流）、功率及开关综合判 断，防误强励
Ø正常空载判断时间，无时延 Ø正常负载判断时间，无时延 Ø开关误合空载判断时间，有时延 Ø开关误分负载判断时间，有时延 Ø开关信号故障告警
励磁辅助功能
43
出口线路跳闸的影响
Ø电网电压跟踪功能不能误投入， 防止出现误强励。
G
C
H
B
*
(Q,P)
I O
Q
A
励磁调节器功能介绍
l 无功低励限制动作模型
Pg U g
Q = f (U g , Pg )
Qg lim Qg lim + Qrtn / 2
Qg
26
∆Qg lim
进相低励无功曲线随电压自适应调整，与阻抗相特性匹配
励磁调节器功能介绍
l 无功过励限制动作模型
Pg
Qg lim Qg lim − Qrtn / 2
K A1
1+ Tc1s 1+ Tb1s
1+ Tc2s 1+ Tb2s
K Lf 1+ Tc1s 1+ TLf s Tb1s 1+ Tb2s
K La
1+ Tc1s Tb1s
1+ TLa s 1+ Tb2s
If
Km
I fm
U f max
KB
Uf
U f min
Kh
I fe
励磁调节器数学模型 11
l 电力系统稳定器PSS数学模型图
Ø 手动人工切换控制，方便试验及检查； Ø 多级故障诊断，自动选择，保证可靠运行； Ø 主用通道闭锁，方便通道维修； Ø 主从通讯采用2路光纤通讯，任意一路正常
即可保证主从正确跟踪。
励磁调节器功能介绍 16
l 电源系统切换
AC220V(I) DC220V
电
源 电源 开 综合 关 及
监
视 电源 单 综合 元
U PSS P w
KS1
1 + T11s 1 + T12s
1 + T3s 1+ T4s
1+ T1s 1+ T2s
Tw3s 1+ Tw3s
Tw 4 s 1+ Tw4s
Tw1s 1 + Tw1s
Tw 2 s 1 + Tw2s
KS2 1+ T7s
Kw
-
+
KS3
++
(
1 + T8s (1 + T9s)
M
)N