勵磁調(diào)節(jié)裝置

1、 勵磁調(diào)節(jié)器根據(jù)發(fā)電機的機端電壓、負荷等變化情況，調(diào)節(jié)可控硅的控制角的大小，從而對發(fā)電機的勵磁電流進行自動調(diào)節(jié)。(一一)勵磁調(diào)節(jié)裝置基本工作環(huán)節(jié)勵磁調(diào)節(jié)裝置基本工作環(huán)節(jié) 勵磁調(diào)節(jié)裝置簡化框圖1. 測量比較環(huán)節(jié)測量比較環(huán)節(jié) 正常運行時，計算機自動檢測增磁、減磁控制信號，并根據(jù)增磁、減磁的控制命令修改電壓給定值US。 測量比較環(huán)節(jié)測量機端電壓UG，并轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳闹绷麟妷?，然后與電壓給定值US進行比較，得到機端電壓與其給定值的偏差信號U。 1. 測量比較環(huán)節(jié)測量比較環(huán)節(jié) 該環(huán)節(jié)是整個裝置的測量環(huán)節(jié)，為了提高測量精度和調(diào)節(jié)速度，要求輸出的偏差電壓能線性反映機端電壓的變化，靈敏度高，且輸出直流偏差電壓平

2、穩(wěn)，紋波系數(shù)小，電路的時間常數(shù)小，響應快。 2綜合放大環(huán)節(jié)綜合放大環(huán)節(jié) 將電壓偏差與其他輔助信號進行綜合、放大，以提高裝置的靈敏度，適應不同運行工況的要求。3移相觸發(fā)單元移相觸發(fā)單元 利用綜合放大單元輸出的控制電壓信號，改變觸發(fā)脈沖的控制角，對發(fā)電機的勵磁電流進行調(diào)節(jié)。4同步信號同步信號 保證觸發(fā)脈沖與相應的交流電源電壓保持同步。（二）自動勵磁調(diào)節(jié)裝置功能框圖（二）自動勵磁調(diào)節(jié)裝置功能框圖 調(diào)差環(huán)節(jié)調(diào)差環(huán)節(jié) 根據(jù)調(diào)差系數(shù)，自動調(diào)節(jié)發(fā)電機輸出的無功電流，保證并列運行機組間無功功率合理分配。 勵磁調(diào)節(jié)裝置將采樣及計算得到的機組參數(shù)值，與調(diào)節(jié)裝置預先整定的限制保護值相比較，分析發(fā)電機組的工況，限制發(fā)

3、電機組運行在正常安全的范圍內(nèi)，保證發(fā)電機組安全可靠運行。（一）、模擬量測量（一）、模擬量測量 機端電壓機端電壓，用作發(fā)電機機端電壓穩(wěn)定調(diào)節(jié)的反饋。，用作發(fā)電機機端電壓穩(wěn)定調(diào)節(jié)的反饋。 母線電壓母線電壓，在發(fā)電機起勵建壓時為發(fā)電機電壓跟蹤，在發(fā)電機起勵建壓時為發(fā)電機電壓跟蹤系統(tǒng)電壓提供跟蹤目標值；系統(tǒng)電壓提供跟蹤目標值； 勵磁電流勵磁電流，用作勵磁電流穩(wěn)定調(diào)節(jié)的反饋和過勵磁，用作勵磁電流穩(wěn)定調(diào)節(jié)的反饋和過勵磁限制等。限制等。 有功功率，有功功率，是電力系統(tǒng)穩(wěn)定器及最優(yōu)勵磁控制器的是電力系統(tǒng)穩(wěn)定器及最優(yōu)勵磁控制器的主要狀態(tài)量之一。主要狀態(tài)量之一。 無功功率無功功率 ，是無功功率穩(wěn)定調(diào)節(jié)和實現(xiàn)無功調(diào)

4、差，是無功功率穩(wěn)定調(diào)節(jié)和實現(xiàn)無功調(diào)差所必需的。所必需的。（二）開關狀態(tài)量的檢測（二）開關狀態(tài)量的檢測 1）發(fā)電機出口主斷路器）發(fā)電機出口主斷路器QF的狀態(tài)的狀態(tài) QF的狀態(tài)直接影響勵磁調(diào)節(jié)裝置的控制輸出。例如：的狀態(tài)直接影響勵磁調(diào)節(jié)裝置的控制輸出。例如： 在發(fā)電機單機運行時，禁止使用恒在發(fā)電機單機運行時，禁止使用恒Q運行方式；運行方式； 欠勵限制、無功過載限制和電力系統(tǒng)穩(wěn)定器等功能僅在并網(wǎng)欠勵限制、無功過載限制和電力系統(tǒng)穩(wěn)定器等功能僅在并網(wǎng)狀態(tài)下執(zhí)行；狀態(tài)下執(zhí)行； 最大勵磁電流瞬時限制的整定值在并網(wǎng)狀態(tài)為最大勵磁電流瞬時限制的整定值在并網(wǎng)狀態(tài)為2倍額定勵磁倍額定勵磁電流，而在單機狀態(tài)通常取電流

5、，而在單機狀態(tài)通常取0507倍額定勵磁電流；倍額定勵磁電流； 滅磁僅在單機狀態(tài)允許執(zhí)行；滅磁僅在單機狀態(tài)允許執(zhí)行； 發(fā)電機電壓允許調(diào)節(jié)范圍在單機運行時較大，而并網(wǎng)運行時發(fā)電機電壓允許調(diào)節(jié)范圍在單機運行時較大，而并網(wǎng)運行時較小等。較小等。（二）開關狀態(tài)量的檢測（二）開關狀態(tài)量的檢測 2）發(fā)電機保護出口信號和滅磁開關狀態(tài)信號）發(fā)電機保護出口信號和滅磁開關狀態(tài)信號 保護出口繼電器保護出口繼電器KOM的接點信號，主要用作的接點信號，主要用作保保護動作時，控制勵磁控制器配合進行逆變滅磁護動作時，控制勵磁控制器配合進行逆變滅磁，同時同時和滅磁開關和滅磁開關FMK的輔助觸點一起，的輔助觸點一起，用作用作觸發(fā)

6、觸發(fā)勵磁控制器的事故記錄。勵磁控制器的事故記錄。 3）功率單元局部故障信號）功率單元局部故障信號 功率單元局部故障信號包括：快熔熔斷、冷卻風功率單元局部故障信號包括：快熔熔斷、冷卻風機停風、硅元件溫度過高等，機停風、硅元件溫度過高等，作為限制功率單元作為限制功率單元最大出力的依據(jù)最大出力的依據(jù)。 （二）開關狀態(tài)量的檢測（二）開關狀態(tài)量的檢測 4）發(fā)電機開、停機信號）發(fā)電機開、停機信號 用作起勵與滅磁控制的輔助控制信號用作起勵與滅磁控制的輔助控制信號，其中停機信號如在，其中停機信號如在并網(wǎng)狀態(tài)有效時，可作為自動減無功負荷到零的命令。并網(wǎng)狀態(tài)有效時，可作為自動減無功負荷到零的命令。 5）增）增/減

7、磁信號減磁信號 增增/減磁信號：在發(fā)電機減磁信號：在發(fā)電機單機運行時單機運行時，用作升用作升/降發(fā)電機機降發(fā)電機機端電壓；并網(wǎng)運行時，用作增端電壓；并網(wǎng)運行時，用作增/減無功負荷減無功負荷。 6）運行方式轉(zhuǎn)換信號）運行方式轉(zhuǎn)換信號 用來選擇發(fā)電機運行方式：恒壓（用來選擇發(fā)電機運行方式：恒壓（UG）運行方式。恒勵磁）運行方式。恒勵磁電流（電流（Ifd）運行方式、恒無功（）運行方式、恒無功（Q）運行方式。）運行方式。 （三）調(diào)差環(huán)節(jié)工作原理（三）調(diào)差環(huán)節(jié)工作原理 調(diào)差環(huán)節(jié)用來獲得所需的調(diào)差系數(shù)，保證并列運行機組間無功功率合理分配。1發(fā)電機的外特性發(fā)電機的外特性 單機運行的發(fā)電機，當勵磁電流不變時，

8、無功負荷的變化是造成機端電壓偏離感應電動勢的主要原因； 機端電壓與無功電流的關系曲線，稱為發(fā)電機的外特性。dGQGGXIUEdGQGGXIUE 1發(fā)電機的外特性發(fā)電機的外特性 當發(fā)電機的無功電流增大時，若勵磁電流維持不變，則相應機端電壓下降； 如果要維持機端電壓不變，則應增加勵磁電流，使外特性曲線向上平移。 無功電流減小時，為要保持機端電壓在額定電壓下運行，勵磁電流應減小，即外特性曲線下移。dGQGGXIUE2、調(diào)差系數(shù)的概念、調(diào)差系數(shù)的概念發(fā)電機無功調(diào)節(jié)特性隨無功負荷的增加下傾的程度可以用發(fā)電機無功調(diào)節(jié)特性隨無功負荷的增加下傾的程度可以用調(diào)差系數(shù)來表示。調(diào)差系數(shù)的定義為調(diào)差系數(shù)來表示。調(diào)差系

9、數(shù)的定義為 ：GGGGNGGuUUUUUUK2020GNU0GU2GU 發(fā)電機額定電壓發(fā)電機空載電壓（無功電流為零）發(fā)電機帶額定無功負荷時的電壓 2 2、調(diào)差系數(shù)的概念、調(diào)差系數(shù)的概念 調(diào)差系數(shù)可理解為發(fā)電機無功功率從零增加到額定值時機端電壓的相對下降值。 可見，調(diào)差系數(shù)越小，無功負荷變化時發(fā)電機端電壓變化越??； 調(diào)差系數(shù)表征了勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)維持發(fā)電機端電壓的能力。 無功調(diào)節(jié)特性也稱為調(diào)差特性。 3、調(diào)差環(huán)節(jié)的作用、調(diào)差環(huán)節(jié)的作用 0為正調(diào)差系數(shù)，其調(diào)差特性下傾，即發(fā)電機端電壓隨無功電流增大而降低； 正調(diào)差特性主要用來穩(wěn)定并聯(lián)運行機組間無功電流的分配，所以正調(diào)差環(huán)節(jié)也稱為電流穩(wěn)定環(huán)節(jié)。 uK3、

10、調(diào)差環(huán)節(jié)的作用、調(diào)差環(huán)節(jié)的作用 QCG， 則在極短的時間內(nèi)（延時0.06S），置欠勵限制標志。 從而驅(qū)動欠勵控制程序，使進相無功功率限制在允許值QCG。 同步發(fā)電機解列運行時，其機端電壓有可能升得較高，其頻率也有可能降得較低，如果其機端電壓與其頻率的比值UGf（稱為伏赫比）過高，則同步發(fā)電機、主變壓器（單元接線機組）的鐵芯就會發(fā)生磁飽和，使空載激磁電流加大，造成鐵芯過熱。 因此有必要對UGf比值加以限制。伏赫限制的任務就是在機組解列運行時，確保UGf比值不超出安全數(shù)值之外。UGf比值的整定值通常取標么值1l115左右。 V/F限制限制：是為防止發(fā)電機及其出口變壓器出現(xiàn)磁飽和。圖4-17 VF限

11、制原理04547.550UFGUFG1UFG2AB逆變f(Hz)當發(fā)電機頻率為47.5HZ時，則限制電壓給定值不大于UFG1；若頻率進一步下降，則按曲線AB限制電壓給定值；當頻率小于45HZ時，則逆變滅磁。 在發(fā)電機輸出一定的有功功率P時，其允許輸出的最大無功負荷，受到允許的額定勵磁電流和允許的額定定子電流兩方面的限制。 為保證發(fā)電機的安全運行，根據(jù)發(fā)電機的PQ特性曲線，限制發(fā)電機在一定的有功功率P下，輸出的無功負荷Q。 強行勵磁強行勵磁當機端電壓降低到一定程度，迅速將發(fā)電機的勵磁電壓升高到頂值的措施，稱為強行勵磁，簡稱強勵。 強行勵磁的作用強行勵磁的作用有助于電網(wǎng)穩(wěn)定運行提高繼電保護動作的靈

12、敏度縮短故障切除后系統(tǒng)電壓的恢復時間并有利于用戶電動機的自啟動。 強勵指標強勵指標1、強勵倍數(shù)、強勵倍數(shù) 強勵時能達到的強勵時能達到的最高勵磁電壓與額定勵磁最高勵磁電壓與額定勵磁電壓的比值電壓的比值，稱為強勵倍數(shù)。，稱為強勵倍數(shù)。 通常為通常為1.22倍倍fdNfdUmaxQUK 強勵指標強勵指標2、勵磁電壓響應比、勵磁電壓響應比反映勵磁響應速度的大小反映勵磁響應速度的大小 定義：定義：t內(nèi)勵磁電壓等速上升的數(shù)值與額定勵磁內(nèi)勵磁電壓等速上升的數(shù)值與額定勵磁電壓之比電壓之比稱勵磁電壓響應比，即稱勵磁電壓響應比，即:stUbcfdN/電壓標么值勵磁電壓響應比 中小機組上，如果沒有強勵效果或勵磁頂值

13、不高、勵磁響應速度不夠快 ，可采用繼電強勵。 強勵接觸器KM的觸頭將勵磁機磁場電阻RC、固定電阻R1 短接，實現(xiàn)強勵。 采用兩只低電壓繼電器KV1、KV2，防止任一TV二次斷線造成誤強勵； 發(fā)電機出口斷路器輔助觸點QF ，防止發(fā)電機在起動、事故跳閘過程中發(fā)生誤強勵；自動滅磁開關輔助觸點DM ，防止事故跳閘過程中發(fā)生誤強勵； 逆變滅磁繼電器的常閉觸點K，防止逆變滅磁過程中發(fā)生誤強勵。低電壓繼電器動作電壓低電壓繼電器動作電壓應考慮到當發(fā)電機電壓恢復到正常值時繼電器能可靠返回一般取 85UN。 opU 滅磁的定義滅磁的定義滅磁就是把轉(zhuǎn)子繞組的磁場盡快減弱到最小程度。 滅磁的用途滅磁的用途運行中的發(fā)電

14、機，如果出現(xiàn)內(nèi)部故障或出口故障，繼電保護裝置應快速動作，將發(fā)電機從系統(tǒng)中切除，但發(fā)電機的感應電勢仍然存在，繼續(xù)供給短路點故障電流，將會使發(fā)電設備或絕緣材料等嚴重損壞。因此當發(fā)電機內(nèi)部或出口故障時，在跳開發(fā)電機出口斷路器的同時，應迅速將發(fā)電機滅磁。 對滅磁的基本要求對滅磁的基本要求 1）滅磁時間要短。2）滅磁過程中轉(zhuǎn)子過電壓不應超過允許值，其值通常取額定勵磁電壓的45倍。3）滅磁后，機組剩磁電壓不應超過500V。 常用的滅磁方法 利用放電電阻滅磁利用放電電阻滅磁利用滅弧柵滅磁利用滅弧柵滅磁用可控整流橋逆變滅磁用可控整流橋逆變滅磁非線性電阻滅磁非線性電阻滅磁利用放電電阻滅磁利用放電電阻滅磁將磁場能

15、轉(zhuǎn)換為熱能，消耗于電阻上。將磁場能轉(zhuǎn)換為熱能，消耗于電阻上。 滅磁速度隨電流的減小而越來越緩慢，使整個系統(tǒng)的滅磁時間比較長。但這種滅磁方式接線簡單，動作可靠，造價低廉。利用滅弧柵滅磁利用滅弧柵滅磁將磁場能轉(zhuǎn)換為電弧能，將磁場能轉(zhuǎn)換為電弧能，消耗于滅弧柵片中。消耗于滅弧柵片中。 只能在部分情況下獲得比較快的滅磁速度，而且它完全依靠耗能型滅磁開關來實現(xiàn)滅磁，導致滅磁開關的負擔比較重，大容量的滅弧柵的制造困難，在勵磁電流較小時由于開關橫向磁場減弱導致容易斷弧等原因，滅弧柵滅磁系統(tǒng)很難在大型機組上得到推廣應用?？煽卣鳂蚰孀儨绱趴煽卣鳂蚰孀儨绱艑畲爬@組中儲存的能將勵磁繞組中儲存的能量反送回交流電源

16、側。量反送回交流電源側。 在自并勵勵磁系統(tǒng)中，隨著機端電壓的衰減，其滅磁作用顯著下降，因此更多的是用于正常停機時滅磁，而在故障時仍然需要專門的滅磁裝置來實現(xiàn)快速滅磁。非線性電阻滅磁非線性電阻滅磁將能量在將能量在Rn和勵磁繞組內(nèi)阻上消耗掉。和勵磁繞組內(nèi)阻上消耗掉。 因非線性電阻具有電阻電壓受電流變化影響很小的特性，因此它具有較快的滅磁速度，滅磁曲線比較接近理想曲線，是目前應用最為廣泛的滅磁方式。 模擬量輸入和電量變送器模擬量輸入和電量變送器 CPU系統(tǒng) 接口電路 同步和數(shù)字觸發(fā)控制電路 并行I/O和顯示接口 電力系統(tǒng)穩(wěn)定器簡稱電力系統(tǒng)穩(wěn)定器簡稱PSS，是為抑制系統(tǒng)低頻振蕩和提高電力系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定性而設置的。 PSS是在自動電壓調(diào)節(jié)的基礎上以轉(zhuǎn)速偏差、功率偏差、頻率偏差中的一種或兩種信號作為附加控制，其作用是增加對電力系統(tǒng)機電振蕩的阻尼，以增強電力系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定性。當前，PID+PSS的控制方式，在勵磁系統(tǒng)中獲得了廣泛的應用。 PID計算就是比例、積分、微分運算 輸入的是偏差信號電壓，輸出的是控制信號電壓。 對以下信號運算（1）主控制信號。即電壓偏差（2）反饋控制信號（3）限制控制信號 由測量比較、綜合放大、移相觸發(fā)等環(huán)節(jié)組成（一）測量比較環(huán)節(jié)（一）測量比較環(huán)節(jié) 作用