同步发电机励磁系统建模导则
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II
Q/GDW 142-2006
前言
本标准根据国家电网公司《关于下达 2004 年度国家电网公司技术标准制订计划的通知》（国家电 网科[2004]337 号文）编制。
本标准用于建立电力系统稳定计算用的发电机励磁系统数学模型。励磁系统部件的数学模型与 GB/T7409《同步电机励磁系统》和 IEEE Std421.5《IEEE Recommended Practice for Excitation System Models for Power System Stability Studies》相一致，励磁系统整体数学模型与 GB/T7409 规定的发 电机励磁系统数学模型相一致，且适合在广泛使用的电力系统稳定计算程序中应用。
ICS 29.160.20 K21
备案号：
Q/GDW
国家电网公司企业标准
Q/GDW 142-2006
同步发电机励磁系统建模导则
Guide for Modeling Generator Excitation System
2006-08-01 发布
国家电网公司 发布
2006-08-01 实施
Q/GDW 142-2006
I
Q/GDW 142-2006 附录 C （资料性附录） 过励限制模型 .................................................... 26 附录 D （资料性附录） 发电机饱和系数的计算............................................. 28
目次
前言 ................................................................................ III 1 范围............................................................................... 4 2 规范性引用文件..................................................................... 4 3 建模技术原则....................................................................... 4 4 对励磁设备供货商和试验单位的要求 ................................................... 4 5 资料和数据的准备................................................................... 4 6 励磁系统的标幺值................................................................... 5 7 环节特性辨识的基本方法 ............................................................. 5 7.1 动态参数频域测量法 ............................................................... 5 7.2 动态参数时域测量法 ............................................................... 5 7.3 静态参数测量法................................................................... 5 7.4 非线性环节参数的测量 ............................................................. 5 8 励磁系统原型数学模型的建立 ......................................................... 5 8.1 基本步骤......................................................................... 6 8.2 发电机励磁系统的组成 ............................................................. 6 8.3 静止励磁系统功率部分数学模型 ..................................................... 6 8.4 交流励磁机励磁系统功率部分数学模型 ............................................... 9 8.5 直流励磁机数学模型 .............................................................. 14 8.6 电压测量与电流补偿部分数学模型 .................................................. 15 8.7 励磁控制部分数学模型 ............................................................ 16 8.8 电力系统稳定器（PSS）数学模型 ................................................... 17 8.9 需要注意的问题.................................................................. 18 9 稳定计算用的励磁系统模型的选择及参数处理方法 ...................................... 18 9.1 等同计算模型的选择及参数处理方法 ................................................ 18 9.2 近似计算模型的选择及参数处理方法 ................................................ 18 10 励磁系统模型参数的现场试验校核 ................................................... 19 10.1 试验校核的目的................................................................. 19 10.2 发电机空载下小扰动试验校核方法 ................................................. 19 10.3 发电机空载大扰动试验校核方法 ................................................... 20 11 励磁系统原型模型和近似计算模型之间的计算校核 ..................................... 20 11.1 计算校核的目的................................................................. 20 11.2 校核的条件..................................................................... 20 11.3 校核的内容..................................................................... 20 12 励磁系统建模报告主要内容 ......................................................... 21 12.1 概况........................................................................... 21 12.2 建模参照标准和基本方法 ......................................................... 21 12.3 调节器制造厂提供的模型和参数 ................................................... 21 12.4 调节器的设定................................................................... 21 12.5 电力系统稳定计算用的励磁系统模型和参数 ......................................... 21 12.6 电力系统稳定计算用的励磁系统模型和参数的校核 ................................... 21 12.7 结论及建议..................................................................... 21 12.8 原始资料....................................................................... 21 附录 A （规范性附录） 限制的表达 ...................................................... 22 附录 B （资料性附录） 低励限制模型 .................................................... 24
III
Q/GDW 142-2006
同步发电机励磁系统建模导则
1 范围
本标准规定了电力系统稳定分析计算用的发电机励磁系统数学模型的建立方法。 本标准适用于汽轮发电机、燃气轮发电机、水轮发电机、抽水蓄能发电/电动机和核电机组励磁系 统建模。
2 规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的 修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是 否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB/T 7409 同步电机励磁系统 DL/T 583 大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置技术条件 DL/T 650 大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件 DL/T 843 大型汽轮发电机交流励磁机励磁系统技术条件 IEEE Std421.5-1992 推荐的电力系统稳定性研究用励磁系统模型
本标准的附录 A 为规范性附录，附录 B、附录 C 和附录 D 为资料性附录。 本标准由国家电力调度通信中心提出。 本标准由国家电网公司科技部归口。 本标准起草单位：浙江省电力试验研究院、中国电力科学研究院、国家电力调度通信中心。 本标准主要起草人：竺士章、刘增煌、寇惠珍、赵红光、陈新琪。 本标准由国家电力调度通信中心负责解释。
3 建模技术原则wenku.baidu.com
3.1 励磁系统部件的模型应符合 GB/T7409 和 IEEE Std421.5-1992 的要求。 3.2 由于受数据获取和程序编制的限制，在满足稳定分析要求的情况下，可采用具有适当精度的简化 模型。 3.3 通过测辨建立与实际励磁系统结构一致的励磁系统数学模型——原型模型。 3.4 根据原型模型建立电力系统稳定计算用的励磁系统模型——计算模型。 3.4.1 可选与原型模型结构一致的计算模型——等同计算模型。等同计算模型可以是电力系统计算程 序中的固定模型，也可以是其自定义模型，直接将原型模型参数转换为等同计算模型参数。进行发电机 空载阶跃的仿真和试验校核，确认等同计算模型参数。 3.4.2 无法选择与原型模型结构一致的计算模型时，首先进行发电机空载阶跃的仿真和试验校核，确 认原型模型参数。其次选择与实际励磁系统结构相近的计算模型——近似计算模型，进行计算校核，即 原型模型和近似计算模型在电力系统分析程序上进行发电机负载下的大、小扰动计算，调整近似计算模 型的参数使得两种模型响应的差别在许可范围内。 3.5 进行稳定计算至少应提供自动电压调节器、电力系统稳定器（PSS）、调差特性和强励限制数学模 型和参数，进行电压稳定计算和中、长期稳定计算还应当提供低励限制（UEL）、过励限制（OEL）和伏 赫限制数学模型和参数。
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前言
本标准根据国家电网公司《关于下达 2004 年度国家电网公司技术标准制订计划的通知》（国家电 网科[2004]337 号文）编制。
本标准用于建立电力系统稳定计算用的发电机励磁系统数学模型。励磁系统部件的数学模型与 GB/T7409《同步电机励磁系统》和 IEEE Std421.5《IEEE Recommended Practice for Excitation System Models for Power System Stability Studies》相一致，励磁系统整体数学模型与 GB/T7409 规定的发 电机励磁系统数学模型相一致，且适合在广泛使用的电力系统稳定计算程序中应用。
ICS 29.160.20 K21
备案号：
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Q/GDW 142-2006 附录 C （资料性附录） 过励限制模型 .................................................... 26 附录 D （资料性附录） 发电机饱和系数的计算............................................. 28
目次
前言 ................................................................................ III 1 范围............................................................................... 4 2 规范性引用文件..................................................................... 4 3 建模技术原则....................................................................... 4 4 对励磁设备供货商和试验单位的要求 ................................................... 4 5 资料和数据的准备................................................................... 4 6 励磁系统的标幺值................................................................... 5 7 环节特性辨识的基本方法 ............................................................. 5 7.1 动态参数频域测量法 ............................................................... 5 7.2 动态参数时域测量法 ............................................................... 5 7.3 静态参数测量法................................................................... 5 7.4 非线性环节参数的测量 ............................................................. 5 8 励磁系统原型数学模型的建立 ......................................................... 5 8.1 基本步骤......................................................................... 6 8.2 发电机励磁系统的组成 ............................................................. 6 8.3 静止励磁系统功率部分数学模型 ..................................................... 6 8.4 交流励磁机励磁系统功率部分数学模型 ............................................... 9 8.5 直流励磁机数学模型 .............................................................. 14 8.6 电压测量与电流补偿部分数学模型 .................................................. 15 8.7 励磁控制部分数学模型 ............................................................ 16 8.8 电力系统稳定器（PSS）数学模型 ................................................... 17 8.9 需要注意的问题.................................................................. 18 9 稳定计算用的励磁系统模型的选择及参数处理方法 ...................................... 18 9.1 等同计算模型的选择及参数处理方法 ................................................ 18 9.2 近似计算模型的选择及参数处理方法 ................................................ 18 10 励磁系统模型参数的现场试验校核 ................................................... 19 10.1 试验校核的目的................................................................. 19 10.2 发电机空载下小扰动试验校核方法 ................................................. 19 10.3 发电机空载大扰动试验校核方法 ................................................... 20 11 励磁系统原型模型和近似计算模型之间的计算校核 ..................................... 20 11.1 计算校核的目的................................................................. 20 11.2 校核的条件..................................................................... 20 11.3 校核的内容..................................................................... 20 12 励磁系统建模报告主要内容 ......................................................... 21 12.1 概况........................................................................... 21 12.2 建模参照标准和基本方法 ......................................................... 21 12.3 调节器制造厂提供的模型和参数 ................................................... 21 12.4 调节器的设定................................................................... 21 12.5 电力系统稳定计算用的励磁系统模型和参数 ......................................... 21 12.6 电力系统稳定计算用的励磁系统模型和参数的校核 ................................... 21 12.7 结论及建议..................................................................... 21 12.8 原始资料....................................................................... 21 附录 A （规范性附录） 限制的表达 ...................................................... 22 附录 B （资料性附录） 低励限制模型 .................................................... 24
III
Q/GDW 142-2006
同步发电机励磁系统建模导则
1 范围
本标准规定了电力系统稳定分析计算用的发电机励磁系统数学模型的建立方法。 本标准适用于汽轮发电机、燃气轮发电机、水轮发电机、抽水蓄能发电/电动机和核电机组励磁系 统建模。
2 规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的 修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是 否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB/T 7409 同步电机励磁系统 DL/T 583 大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置技术条件 DL/T 650 大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件 DL/T 843 大型汽轮发电机交流励磁机励磁系统技术条件 IEEE Std421.5-1992 推荐的电力系统稳定性研究用励磁系统模型
本标准的附录 A 为规范性附录，附录 B、附录 C 和附录 D 为资料性附录。 本标准由国家电力调度通信中心提出。 本标准由国家电网公司科技部归口。 本标准起草单位：浙江省电力试验研究院、中国电力科学研究院、国家电力调度通信中心。 本标准主要起草人：竺士章、刘增煌、寇惠珍、赵红光、陈新琪。 本标准由国家电力调度通信中心负责解释。
3 建模技术原则wenku.baidu.com
3.1 励磁系统部件的模型应符合 GB/T7409 和 IEEE Std421.5-1992 的要求。 3.2 由于受数据获取和程序编制的限制，在满足稳定分析要求的情况下，可采用具有适当精度的简化 模型。 3.3 通过测辨建立与实际励磁系统结构一致的励磁系统数学模型——原型模型。 3.4 根据原型模型建立电力系统稳定计算用的励磁系统模型——计算模型。 3.4.1 可选与原型模型结构一致的计算模型——等同计算模型。等同计算模型可以是电力系统计算程 序中的固定模型，也可以是其自定义模型，直接将原型模型参数转换为等同计算模型参数。进行发电机 空载阶跃的仿真和试验校核，确认等同计算模型参数。 3.4.2 无法选择与原型模型结构一致的计算模型时，首先进行发电机空载阶跃的仿真和试验校核，确 认原型模型参数。其次选择与实际励磁系统结构相近的计算模型——近似计算模型，进行计算校核，即 原型模型和近似计算模型在电力系统分析程序上进行发电机负载下的大、小扰动计算，调整近似计算模 型的参数使得两种模型响应的差别在许可范围内。 3.5 进行稳定计算至少应提供自动电压调节器、电力系统稳定器（PSS）、调差特性和强励限制数学模 型和参数，进行电压稳定计算和中、长期稳定计算还应当提供低励限制（UEL）、过励限制（OEL）和伏 赫限制数学模型和参数。