水电站励磁系统原理讲义全.ppt

对自动调节励磁装置（AVR）的要求 工作可靠 AVR装置本身发生故障，可能迫使机组停机，甚至可能对电力系统造成严重影响。 有足够的输出容量 AVR的容量既要满足正常运行时调节的要求，又要满足发生短路故障时强励的要求。 动作迅速 采用快速动作的AVR对改善系统的稳定性和提高输送能力具有重要意义。 无失灵区 没有失灵区的AVR有助于提高系统的静态稳定性。 可控硅励磁调节装置的工作原理 可控硅元件具有放大作用，适合于作励磁装置的放大元件。同时，它本身又是一个整流元件。可控硅励磁装置的构成如图所示。 调差单元 GS T 测量比较 综合放大 同步单元 手控单元 移相 触发 单元 可控硅 励磁调节器 电压给定 励磁反馈控制的基本工作原理为：通过PT和CT测量发电机电压和无功，与给定电压Ugn比较后获得电压差ΔUg=Ugn-Ug，经综合放大后得到控制信号Uc。根据控制信号和同步信号计算可控硅的导同角α，从而控制发电机的励磁电流，使发电机运行在稳定状态。 当扰动使发电机电压升高时的反馈控制过程如下： Ug ΔUg=Ug.n-Ug Uc α Ug.ex Ug 扰动使Ug升高 电压差减少 控制信号减少 导通角增加 励磁电压降低 Ug降低 第3部分 励磁调节器的主要功能 自动方式，是励磁调节控制的主要运行方式，由两部分组成：自动电压调节器，即AVR；及PSS附加控制。 AVR为机端电压负反馈闭环控制，用于自动维持机端电压恒定、稳定。为使励磁系统有良好的静、动态性能，AVR可采用两级超前－滞后校正环节。 PSS（电力系统稳定器）做为AVR的附加控制，用于增加电力系统的正阻尼，从而抑制电力系统有功低频振荡。它不降低励磁系统AVR调节的增益，不影响励磁控制系统的暂态性能 。PSS已成为励磁调节器的标配环节，在国内外电力系统中都得到了广泛应用。 AVR的数学控制模型 Kavr关系到发电机端电压的调节精度。在保证AVR闭环调节稳定的前提下，Kavr越大，机端电压的调节精度越高，越能维持机端电压的恒定。 超前－滞后环节的参数整定，保证AVR闭环控制稳定，并有良好的动态特性。通过励磁标准中机端电压阶跃试验的指标来验证。 励磁标准中要求机端电压的调节精度为0.5％。即，在AVR给定值Uref不变的情况下，发电机输出从空载到满载的过程中，机端电压的变化不超过发电机额定电压的0.5％。 AVR数学模型中的放大倍数Kavr PSS的数学控制模型：PSS2A PSS数学模型说明 PSS2A以转速信号与电功率信号合成的加速功率做为PSS的输入量，在解决“反调”问题的同时，不影响PSS的阻尼效果。 通过PSS实现的主要目标就是：获得一个附加的电磁力矩，在电力系统低频振荡区（0.1～2.0Hz）内使该力矩向量对应Δω轴在超前10o~滞后45o以内，并使本机振荡频率下的力矩向量对应Δω轴在0o~滞后30o以内，以尽可能的提供较大的正阻尼力矩，抑制低频振荡。 PSS环节的参数，需要经过电网公司认可、具有资质的第三 方试验单位（一般是各电网的电科院）进行现场试验后给出。 励磁调节器的手动方式FCR，为励磁电流负反馈闭环控制，用于维持励磁电流恒定、稳定。 FCR，是励磁调节控制的辅助运行方式。在发电机端PT回路出现故障、自动方式采集的机端电压出现异常情况时，励磁调节器自动切换为手动方式运行，防止励磁系统出现误强励。 手动方式FCR控制 自动方式AVR控制的整体模型描述 无功调差是励磁调节器自动方式的附加控制之一，可以根据发电机无功的变化对机端电压进行必要的微调。 正调差：实现机端直接并列连接的发电机间无功的合理分配。当发电机无功输出增加时，正调差使得发电机端电压适当降低，防止并列运行的发电机间无功互抢。 负调差：当发电机无功输出增加时，负调差使得发电机端电压适当提高，用于补偿单机－单变方式下主变的压降损失。 从系统母线侧看，单机－单变方式下的整体调差，应表现为正调差。 无功调差控制 防止发电机因励磁电流过度减小而引起失步以及因机组过度进相引起定子端部过热。确保机组在并网运行时，将发电机的功率运行点（P、Q）限制在欠励限制曲线上方。 正常情况下，发电机输出的无功为正。当发电机端电压低于系统电压时，发电机从系统吸收无功或输出负无功，这种情况称为发电机进相运行。 当电力系统夜间运行时，系统可能出现过剩的无功，引起系统电压升高。需要一些发电机机组进相运行，来吸收系统多余的无功，维持系统电压水平。 欠励限制 发电机V/f限制 防止励磁过多导致发电机电压过高，铁芯磁密度过大，致使发电机发热而损坏。 当发电机频率降低时，如果仍要维持发电机端电压在额定水平，励磁电流和主变激磁电流需要正