(高清版)DL∕T 1167-2019 同步發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)建模導(dǎo)則

同步發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)建模導(dǎo)則2019-06-04發(fā)布2019-10-01實施國家能源局發(fā)布I I1范圍 12規(guī)范性引用文件 1 14建模技術(shù)原則 35對勵磁設(shè)備的要求 46資料和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備 47勵磁系統(tǒng)的標(biāo)幺值 8勵磁調(diào)節(jié)器環(huán)節(jié)特性辨識的基本方法 59勵磁系統(tǒng)實測數(shù)學(xué)模型的建立 810模型的選擇及參數(shù)處理方法 2311勵磁系統(tǒng)模型參數(shù)的現(xiàn)場試驗校核 2613勵磁系統(tǒng)建模報告主要內(nèi)容 2714模型參數(shù)的復(fù)核入庫 28附錄A(規(guī)范性附錄)限幅的表達(dá) 附錄B(資料性附錄)低勵限制模型 附錄C(資料性附錄)過勵限制模型 附錄D(規(guī)范性附錄)發(fā)電機(jī)飽和系數(shù)的計算 Ⅱ本標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)GB/T1.1—2009《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫》給出的規(guī)則起草。本標(biāo)準(zhǔn)代替DL/T1167—2012。本標(biāo)準(zhǔn)與DL/T1167—2012相比，除編輯性修改外主要技術(shù)變化如下：——修改了規(guī)范性引用文件(見2); 修改了術(shù)語與定義(見3): 修正了三相全控橋整流器應(yīng)采用余弦移相的技術(shù)要求(見5.1c): 細(xì)化了勵磁系統(tǒng)模型定型測試要求(見5.2): 細(xì)化了勵磁系統(tǒng)測試接口與試驗功能要求(見5.3): 增加了勵磁建模所需的資料和數(shù)據(jù)(見6a、6g和6i);——增加了確定無功電流補償系數(shù)的內(nèi)容(見8.5.1);——修改了電壓調(diào)差率極性的校核內(nèi)容(見8.5.2); 細(xì)化了靜止勵磁系統(tǒng)的類型(見9.2c):——增加了缺少現(xiàn)場試驗辨識數(shù)據(jù)時TE的取值規(guī)定(見9.4.2.4d);——修正了公式(17)、(18)和(21)(見9.4.2.6和9.4.2.10); 增加了“基于標(biāo)量相乘香加的電壓、電流測量與電流補償單元”的內(nèi)容(見9.6.2):——增加了PSS-NB型電力系統(tǒng)穩(wěn)定器模型(見9.8);——增加了勵磁系統(tǒng)輔助控制環(huán)節(jié)作用于電壓調(diào)節(jié)器的方式(見9.9);——增加了發(fā)電機(jī)直軸暫態(tài)開路時間常數(shù)T。測試的內(nèi)容(見11.2);——細(xì)化了仿真與實測的偏差允許值(見11.3.4);——明確了URMAX和URMIN采用實測值的要求(見11.4d);——增加了發(fā)電機(jī)負(fù)載電壓小階躍擾動試驗校核的內(nèi)容(見11.5);——修改了近似計算模型的校核條件(見12.2); 修改了發(fā)申機(jī)負(fù)載階躍響應(yīng)近似計算模型校核計算的內(nèi)容及要求(見12.3.2):——增加了勵磁建模報告應(yīng)收集主變及勵磁系統(tǒng)相關(guān)原始資料的要求(見13.8b和13.8g);——增加了模型參數(shù)復(fù)核入庫的內(nèi)容(見14);——修改了附錄C(見附錄C); 修改附錄D為規(guī)范性附錄(見附錄D)。本標(biāo)準(zhǔn)由中國電力企業(yè)聯(lián)合會提出。本標(biāo)準(zhǔn)由全國電網(wǎng)運行與控制標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC446)歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：國家電網(wǎng)有限公司國家電力調(diào)度控制中心、國網(wǎng)浙江省電力有限公司、國網(wǎng)浙江省電力有限公司電力科學(xué)研究院、中國電力科學(xué)研究院有限公司、中國南方電網(wǎng)電力調(diào)度控制中心、華北電力科學(xué)研究院有限責(zé)任公司、國家電網(wǎng)有限公司華東分部、廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院、國網(wǎng)湖北省電力有限公司電力科學(xué)研究院、中國大唐集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院有限公司華東電力試驗研究院、國網(wǎng)福建省電力有限公司電力科學(xué)研究院、浙江浙能技術(shù)研究院有限公司、南京南瑞繼保電氣有限公司、國電南瑞科技股份有限公司、國網(wǎng)江西省電力有限公司電力科學(xué)研究院。本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：吳跨宇、于釗、熊鴻韜、霍承祥、孫建鋒、王超、曹路、孫維真、濮鈞、張劍云、吳龍、陳新琪、吳濤、劉洪濤、沈軼君、謝歡、張俊峰、江偉、程林、張鋒、丁凱、戴申華、吳劍超、倪秋龍、劉燕嘉、袁亞洲、史揚、樓伯良、葉琳、盧嘉華、房樂、張建承、張靜、盧岑岑、高磊、朱宏超、徐在德、武朝強(qiáng)、朱艷卿、李照庭。本標(biāo)準(zhǔn)歷次版本發(fā)布情況為：Ⅲ本標(biāo)準(zhǔn)在執(zhí)行中出現(xiàn)的問題或建議向中國電力企業(yè)聯(lián)合會標(biāo)準(zhǔn)化管理中心(北京市宣武區(qū)白廣路二條1號，100761)反映。1同步發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)建模導(dǎo)則本標(biāo)準(zhǔn)適用于汽(燃?xì)?輪發(fā)電機(jī)、水輪發(fā)電機(jī)、抽水蓄能電站發(fā)電/電動機(jī)和核電機(jī)組勵2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T7409(所有部分)同步電機(jī)勵磁系統(tǒng)DL/T583大中型水輪發(fā)電機(jī)靜止整流DL/T1391數(shù)字式自動電壓調(diào)節(jié)器涉網(wǎng)性能檢測導(dǎo)則DL/T1767數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器輔助控制技術(shù)要求3術(shù)語與定義b)近似計算模型(similarcalculatingmodel)——與實測模型結(jié)構(gòu)有一定差別、通過計算發(fā)電機(jī)在功率因數(shù)等于零的情況下，無功電流從零變化到額定定子電流值時，發(fā)電機(jī)機(jī)端[GB/T7409.1-2008,總則2.21]2currentcompensative(按照效果描述)因無功電流補償器投入而產(chǎn)生的電壓調(diào)差率的增量為無功電流補償率，階躍試驗steptest階躍試驗中，在被控量初次越過最終穩(wěn)態(tài)值后，被控量與最終穩(wěn)態(tài)值的差值與階躍量之比階躍試驗中，從起始時間to到被控量的變化值初次達(dá)到90%階躍量的時間。峰值時間peaktime階躍試驗中，從起始時間to到被控量的變化值絕對值達(dá)到最大值的時間。階躍試驗中，從起始時間to到被控量與最終穩(wěn)態(tài)值之差的絕對值開始持續(xù)小于階躍量絕對3圖1階躍響應(yīng)特性示例曲線振蕩次數(shù)numberofoscillation在調(diào)節(jié)時間內(nèi)被控量的振蕩周期數(shù)。頻域測量法frequency-domainmeasuring在輸入端加入不同頻率正弦信號或噪聲信號，測量輸出端對于輸入端的頻率響應(yīng)特性，采用幅頻與相頻特性直接對比或者曲線擬合技術(shù)來辨識模型及其參數(shù)的方法。時域測量法time-domainmeasuring在輸入端加入擾動信號，一般為階躍信號，測量輸出的時域響應(yīng)特性，通過分析環(huán)節(jié)結(jié)構(gòu)與參數(shù)，并將仿真的時域響應(yīng)特性曲線與實測結(jié)果進(jìn)行比較從而辨識模型及其參數(shù)的方法。4建模技術(shù)原則4.1勵磁系統(tǒng)部件的模型應(yīng)符合GB/T7409的要求。勵磁系統(tǒng)的參數(shù)實測與建模工作在勵磁系統(tǒng)現(xiàn)場試驗調(diào)試合格后進(jìn)行。4.2新投產(chǎn)發(fā)電機(jī)組勵磁系統(tǒng)參數(shù)實測與建模試驗應(yīng)在機(jī)組滿負(fù)荷試運前完成。勵磁系統(tǒng)發(fā)生設(shè)備改造、軟件升級、參數(shù)修改等時，應(yīng)報所轄調(diào)度機(jī)構(gòu)及其技術(shù)支撐單位備案并按要求重新安排測試。對于其他的設(shè)備改造、不影響模型的軟件升級及參數(shù)修改，上報調(diào)度機(jī)構(gòu)及其技術(shù)支撐單位備案即可。4.3以設(shè)備制造廠家提供的模型技術(shù)資料為基礎(chǔ)，通過現(xiàn)場測試、辨識和仿真計算建立實測模4.4根據(jù)實測模型建立計算模型。計算模型應(yīng)能夠滿足所在電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)采用的電力系統(tǒng)仿真計算程序使用。44.4.1等同計算模型可以是電力系統(tǒng)計算程序中的固定模型，也可以是其自定義模型。進(jìn)行發(fā)電機(jī)空載電壓階躍的仿真，與試驗結(jié)果對比確定等同計算模型與參數(shù)。4.4.2在計算程序中沒有與實測模型結(jié)構(gòu)基本一致的模接近的模型，并通過參數(shù)調(diào)整使其特性與試驗結(jié)果基本一致，由此得到近似計算模型。對近4.5進(jìn)行穩(wěn)定計算至少應(yīng)提供自動電壓調(diào)節(jié)器、勵磁系統(tǒng)功率設(shè)備、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS)、調(diào)差特性及頂值限制數(shù)學(xué)模型和參數(shù)，進(jìn)行電壓穩(wěn)定計算和中、長期穩(wěn)定計算還應(yīng)當(dāng)提供低勵限制(UEL)、過勵限制(OEL)以及伏赫限制數(shù)學(xué)模型和參數(shù)。5對勵磁設(shè)備的要求5.1勵磁系統(tǒng)設(shè)備技術(shù)要求a)應(yīng)提供與設(shè)備相符的數(shù)學(xué)模型、參數(shù)(包括自動電壓調(diào)節(jié)器、勵磁系統(tǒng)功率設(shè)備、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器、調(diào)差、低勵限制、過勵限制、頂值限制、伏赫茲限制等各環(huán)節(jié))和勵b)調(diào)節(jié)器的設(shè)置值應(yīng)以十進(jìn)制表示，時間常數(shù)以秒表示，放大倍數(shù)和限幅值以標(biāo)幺值表c)采用基于晶閘管三相全控橋的整流器應(yīng)采用余弦移相，余弦移相算法宜考慮整流橋交d)勵磁調(diào)節(jié)器應(yīng)在定型生產(chǎn)前完成環(huán)節(jié)編程正確性檢查，或者同類型勵磁調(diào)節(jié)器在其他機(jī)組勵磁系統(tǒng)建模中已經(jīng)驗證其環(huán)節(jié)參數(shù)正確，并提供相應(yīng)的技術(shù)支撐文件，否則應(yīng)通過環(huán)節(jié)特性測辨方法確認(rèn)PID和反饋控制環(huán)節(jié)的模型參數(shù)。a)在設(shè)計、型式試驗階段應(yīng)進(jìn)行產(chǎn)品數(shù)學(xué)模型參數(shù)的確認(rèn)，設(shè)備應(yīng)通過產(chǎn)品技術(shù)鑒定，在勵磁系統(tǒng)現(xiàn)場投產(chǎn)前應(yīng)按照DL/T1391的要求在有資質(zhì)第三方進(jìn)行勵磁控制器模型b)勵磁系統(tǒng)模型參數(shù)第三方測試校核應(yīng)包括(但不限于):3)調(diào)差環(huán)節(jié)模型、參數(shù)校核；4)主要限制環(huán)節(jié)功能與作用于主控制環(huán)方式驗證。c)現(xiàn)場采用的勵磁控制器軟件版本應(yīng)與第三方測試合格時的軟件版本一致，軟件升級前應(yīng)提供附加測試合格報告并說明升級理由和內(nèi)a)勵磁系統(tǒng)應(yīng)具備符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的、能供第三方進(jìn)行數(shù)學(xué)模型參數(shù)測試所需要的D/A、A/D轉(zhuǎn)換接口，各轉(zhuǎn)換接口的絕緣、抗干擾、轉(zhuǎn)換精度和響應(yīng)時間能滿足測試要求，包括(但不限于):1)可以疊加至AVR給定和PSS信號輸入點的A/D接口；2)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換的AVR控制輸出和PSS控制輸出。b)勵磁系統(tǒng)應(yīng)提供便于儀器測量、接線且符合絕緣要求的勵磁電壓、勵磁電流接線端子，b)主變壓器、勵磁變壓器的額定容量、一次和二次額定電壓、短路電抗和負(fù)序電抗；c)直流勵磁機(jī)空載特性曲線、負(fù)載特性曲線、額定電壓、額定電流、勵磁繞組時間常數(shù)、5d)交流勵磁機(jī)額定容量、額定電壓、額定電流、額定功率因數(shù)、額定磁場電壓和電流、空載和負(fù)載特性曲線、電樞開路時勵磁繞組時間常數(shù)Tdoe、勵磁方式、勵磁繞組電阻、同步電抗Xde、次暫態(tài)電抗Xde和負(fù)序電抗X2e;e)副勵磁機(jī)額定容量、額定電壓、額定電流、額定功率因數(shù)、額定頻率、外特性曲線、空載電壓、發(fā)電機(jī)輸出額定電流時的端電壓、發(fā)電機(jī)輸出強(qiáng)勵電流時的機(jī)端電壓；f)發(fā)電機(jī)空載特性曲線、發(fā)電機(jī)Tdo等各時間常數(shù)、發(fā)電機(jī)各電抗值、完整的機(jī)組軸系各部件轉(zhuǎn)動慣量(含原動機(jī))、發(fā)電機(jī)額定電壓、額定電流、額定視在功率、額定功率因數(shù)、額定磁場電壓、額定磁場電流、空載額定磁場電壓、空載額定磁場電流、在規(guī)定溫度下的勵磁繞組電阻值；g)勵磁系統(tǒng)可控整流橋觸發(fā)角度范圍，勵磁系統(tǒng)整流橋、滅磁系統(tǒng)等一次回路接線方式；h)勵磁系統(tǒng)功能說明、投產(chǎn)試驗報告以及各個環(huán)節(jié)的整定參數(shù)；i)有資質(zhì)第三方出具的勵磁系統(tǒng)涉網(wǎng)性能測試報告。7勵磁系統(tǒng)的標(biāo)幺值a)標(biāo)幺值是由實際值除以基準(zhǔn)值得到的；b)發(fā)電機(jī)電壓的基準(zhǔn)值UB為發(fā)電機(jī)額定電壓，發(fā)電機(jī)電流的基準(zhǔn)值I為發(fā)電機(jī)額定電流，發(fā)電機(jī)功率的基準(zhǔn)值SB為發(fā)電機(jī)額定視在功率，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速(頻率)的基準(zhǔn)值np(b)為發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速(頻率);c)發(fā)電機(jī)磁場電流的基準(zhǔn)值Ip為發(fā)電機(jī)空載特性氣隙線上產(chǎn)生額定電壓所需的磁場電流；發(fā)電機(jī)磁場繞組電阻的基準(zhǔn)值Rb為發(fā)電機(jī)額定工況下發(fā)電機(jī)勵磁回路電阻，也可取為發(fā)電機(jī)額定磁場電壓除以額定磁場電流的數(shù)值；發(fā)電機(jī)磁場電壓的基準(zhǔn)值UB為磁場電流的基準(zhǔn)值乘以磁場繞組電阻的基準(zhǔn)值；d)勵磁機(jī)磁場電流的基準(zhǔn)值IeiB為在勵磁機(jī)空載特性曲線氣隙線上產(chǎn)生一個標(biāo)幺值發(fā)電機(jī)磁場電壓所要求的勵磁機(jī)磁場電流值，勵磁機(jī)勵磁電阻的基準(zhǔn)值Reib為發(fā)電機(jī)額定工況下的勵磁機(jī)勵磁回路的電阻，也可取勵磁機(jī)額定磁場電壓除以勵磁機(jī)額定磁場電流并考慮回路阻值作為勵磁機(jī)勵磁電阻的基準(zhǔn)值ReiB;勵磁機(jī)磁場電壓的基準(zhǔn)值UeiB為勵磁機(jī)磁場電流基準(zhǔn)值乘以勵磁機(jī)勵磁繞組電阻基準(zhǔn)值；e)調(diào)節(jié)器的輸入電壓、電流和功率的基準(zhǔn)值等于發(fā)電機(jī)電壓、電流和功率的基準(zhǔn)值。當(dāng)控制發(fā)電機(jī)磁場電壓時調(diào)節(jié)器輸出電壓基準(zhǔn)值等于發(fā)電機(jī)磁場電壓的基準(zhǔn)值、調(diào)節(jié)器輸出電流基準(zhǔn)值等于發(fā)電機(jī)磁場電流的基準(zhǔn)值，當(dāng)控制勵磁機(jī)磁場電壓時調(diào)節(jié)器輸出電壓基準(zhǔn)值等于勵磁機(jī)磁場電壓的基準(zhǔn)值、調(diào)節(jié)器輸出電流基準(zhǔn)值等于勵磁機(jī)磁場電流的基準(zhǔn)值。8勵磁調(diào)節(jié)器環(huán)節(jié)特性辨識的基本方法根據(jù)模擬式調(diào)節(jié)器的電路圖或數(shù)字式調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)框圖，可以確定各部分的模型，在此基礎(chǔ)上測辨其參數(shù)。根據(jù)模型的具體情況，分級測試各環(huán)節(jié)的輸入、輸出特性，根據(jù)測量結(jié)果和預(yù)定的計算模型擬合得到未知的參數(shù)。對勵磁調(diào)節(jié)器環(huán)節(jié)特性的測試辨識一般在靜態(tài)情況下進(jìn)行，常用的方法有頻域測量法和時域測量法，也可以同時采用頻域測量和時域測量兩種方法。8.2頻域測量法8.2.1利用頻譜分析儀，測量待辨識環(huán)節(jié)輸出對于輸入的頻率特性，信號可采用正弦掃頻或噪聲信號，采用對比或擬合技術(shù)辨識模型的參數(shù)。8.2.2對于簡單的一階模型，可以利用已知頻率特性的特征值直接計算參數(shù)。8.2.3對于非一階模型，由于對象的模型結(jié)構(gòu)和部分參數(shù)一般已知，可以采用參數(shù)擬合技術(shù)或采用模型的頻率特性和實測的頻率特性對比的方法確定模型的參數(shù)。8.2.4測量的頻率范圍應(yīng)根據(jù)研究對象的特點來選擇。68.3時域測量法8.3.1輸入擾動信號，一般為階躍信號，測量輸出響應(yīng)，采用對比輸出響應(yīng)特性曲線的方法辨識模型的參數(shù)。8.3.2對于簡單的一階慣性模型，如勵磁調(diào)節(jié)器的電壓和功率測量環(huán)節(jié)等，當(dāng)采用階躍響應(yīng)試驗法時，其輸出達(dá)到穩(wěn)態(tài)變化量的0.632倍所需的時間就是環(huán)節(jié)的時間常數(shù)；輸出穩(wěn)態(tài)變化量與輸入階躍量之比，就是環(huán)節(jié)的增益。8.3.3對于非一階模型，如勵磁調(diào)節(jié)器的PID環(huán)節(jié)、超前環(huán)節(jié)、勵磁調(diào)節(jié)器的軟負(fù)反饋環(huán)節(jié)、勵磁調(diào)節(jié)器的勵磁機(jī)時間常數(shù)補償環(huán)節(jié)(硬負(fù)反饋環(huán)節(jié))、PSS環(huán)節(jié)等，可以采用時域參數(shù)辨識或采用相同的輸入信號下仿真待辨識模型的響應(yīng)和實測響應(yīng)對比的方法來確定環(huán)節(jié)參數(shù)。8.4非線性環(huán)節(jié)的測量應(yīng)了解并通過實際測量來檢驗勵磁調(diào)節(jié)器(包括PSS)各環(huán)節(jié)是否存在死區(qū)、限幅、邏輯控制(如PSS自動投退)、非線性函數(shù)、變參數(shù)以及是否采用余弦移相等，要區(qū)分內(nèi)限幅和外限幅兩種限幅環(huán)節(jié)。限幅的表達(dá)見附錄A。8.5電壓調(diào)差率與無功電流補償率的測量8.5.1無功電流補償系數(shù)的確定勵磁系統(tǒng)建模試驗時應(yīng)對無功電流補償率進(jìn)行測量校核，綜合預(yù)計算參數(shù)與校核試驗結(jié)果確定勵磁系統(tǒng)無功電流補償系數(shù)并寫入報告。8.5.2電壓調(diào)差率極性的校核在發(fā)電機(jī)發(fā)出無功功率的情況下，保持被試機(jī)組有功功率和電壓給定值不變，當(dāng)采用發(fā)電機(jī)變壓器組單元接線時，從負(fù)到正調(diào)整被試驗機(jī)組的無功電流補償系數(shù)(當(dāng)采用擴(kuò)大單元接線時，無功電流補償系數(shù)在大于0的范圍內(nèi)遞增調(diào)整),測量被試驗機(jī)組的機(jī)端電壓應(yīng)該逐漸變低，無功功率應(yīng)該逐漸變小，可確認(rèn)為極性與GB/T7409規(guī)定一致；若被試驗機(jī)組的機(jī)端電壓逐漸變高，無功功率逐漸變大，可確認(rèn)為極性與GB/T7409規(guī)定相反。8.5.3電壓調(diào)差率與無功電流補償率的測量8.5.3.1電壓調(diào)差率測量方法1在功率因數(shù)等于0的情況下，保持電壓給定值不變，甩掉50%～100%的額定無功功率，測量甩負(fù)荷前后的發(fā)電機(jī)電壓，然后用式(1)計算電壓調(diào)差率。Uto、Un——甩負(fù)荷前后的發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓；UtN——發(fā)電機(jī)額定電壓；Ir、IN——甩負(fù)荷前的發(fā)電機(jī)無功電流值和額定電流值。8.5.3.2電壓調(diào)差率測量方法2此方法可以用于被試驗機(jī)組有相鄰機(jī)組或無功補償設(shè)備的情況。在發(fā)電機(jī)發(fā)出無功功率的情況下(有功功率保持不變),保持電壓給定值不變，大幅調(diào)整相鄰機(jī)組或無功補償設(shè)備的無功功率，測量調(diào)整前后被試驗機(jī)組的機(jī)端電壓和無功電流，然后用式(2)計算電壓調(diào)差率：Uto、Un——調(diào)整前后的發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓；7ro、r?、N—-為調(diào)整前后的發(fā)電機(jī)無功電流值和額定電流值。工程上也可以用相對應(yīng)的無功功率Qro、Qr?和額定視在功率SN近似代替電流。8.5.3.3無功電流補償率測量方法1發(fā)電機(jī)空載運行時，記錄給定值與機(jī)端電壓的對應(yīng)曲線，給定值宜在0.98～1.02倍額定機(jī)端電壓范圍，可記錄多組數(shù)據(jù)供負(fù)載試驗時選取其中一組。發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運行時，調(diào)節(jié)機(jī)組無功功率至較大值，保持機(jī)端電壓給定值不變。設(shè)定無功電流補償系數(shù)為0,記錄發(fā)電機(jī)穩(wěn)定運行時的有功功率、無功功率、機(jī)端電壓值，更改無功電流補償系數(shù)，記錄發(fā)電機(jī)穩(wěn)定運行時的有功功率、無功功率、機(jī)端電壓值。通過式(3)～(5)計算設(shè)定值修改后的無功電流補償率： (5)D?——無功補償系數(shù)設(shè)置為0的電壓調(diào)差率；Di--第i次修改無功電流補償系數(shù)后的電壓調(diào)差率；Uto——負(fù)載試驗時勵磁系統(tǒng)給定值對應(yīng)空載時的發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓；Utio——無功電流補償系數(shù)為0的發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓；KRCci、Uti——第i次修改無功電流補償系數(shù)后的無功電流補償率、發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓；1N——發(fā)電機(jī)額定電流值。8.5.3.4無功電流補償率測量方法2發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運行時，調(diào)節(jié)機(jī)組無功功率至較大值，保持機(jī)端電壓給定值不變。通過逐步更改無功電流補償系數(shù)，以1%為步長修改，記錄每一個無功電流補償系數(shù)設(shè)定值下的發(fā)電機(jī)穩(wěn)定運行時的有功功率、無功功率、機(jī)端電壓值。通過式(6)計算設(shè)定值修改后的無功電流補償率：Utn——發(fā)電機(jī)額定電壓；IN—一額定電流值：Uto——無功電流補償系數(shù)為0的機(jī)端電壓；KRCci、Ui、Q--第i次修改無功電流補償系數(shù)后的無功電流補償率、發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓、無功8.5.3.5無功電流補償率測量方法3發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運行時，調(diào)節(jié)機(jī)組無功功率至較大值。記錄無功電流補償系數(shù)為0時的發(fā)電機(jī)有功功率、無功功率、機(jī)端電壓值給定值。逐步更改無功電流補償系數(shù)，以1%為步長修改，每次修改完調(diào)整電壓給定值使得機(jī)組無功功率回到試驗調(diào)整前的水平，穩(wěn)定后記錄發(fā)電無功功率、機(jī)端電壓值給定值。通過式(7)計算設(shè)定值修改后的無功電流補償率：Urefo——無功電流補償系數(shù)設(shè)置為0時的發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓給定值；Qo——無功電流補償系數(shù)設(shè)置為0時的無功功率；Urefi——第i次修改無功電流補償系數(shù)并調(diào)整機(jī)組無功功率至Qo后的發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓給定KRcCi——第i次修改無功電流補償系數(shù)后的無功電流補償率；8IN——額定電流值。9勵磁系統(tǒng)實測數(shù)學(xué)模型的建立9.1基本步驟9.1.1收集資料，確定勵磁系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型類型。9.1.2根據(jù)資料情況，確定現(xiàn)場試驗項目，編寫試驗方案，進(jìn)行現(xiàn)場試驗。9.1.3整理數(shù)據(jù)，建立勵磁系統(tǒng)實測模型。在勵磁系統(tǒng)實測數(shù)學(xué)模型的建立過程中，需整理并提供如下數(shù)據(jù)：a)各變量的基準(zhǔn)值；b)根據(jù)頻域或時域測量數(shù)據(jù)確定環(huán)節(jié)參數(shù)；c)建立勵磁系統(tǒng)實測模型。9.2發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)的組成發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)由勵磁功率部分、勵磁控制部分、發(fā)電機(jī)電壓測量和無功電流補償部分以及電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(簡稱PSS)組成，見圖2所示。I圖2勵磁系統(tǒng)組成發(fā)電機(jī)電壓測量和電流補償部分形成實現(xiàn)控制的偏差信號。勵磁控制部分實現(xiàn)勵磁穩(wěn)定控制和限制功能，由PID或軟反饋校正環(huán)節(jié)、功率控制環(huán)節(jié)、補償勵磁機(jī)時間常數(shù)的反饋環(huán)節(jié)、頂值限制環(huán)節(jié)、過磁通(V/Hz)限制環(huán)節(jié)、過勵限制環(huán)節(jié)和低勵限制環(huán)節(jié)等組成。勵磁系統(tǒng)按照勵磁功率部件不同，分為以下三種類型：a)直流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)；9b)交流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)，包括靜止或旋轉(zhuǎn)的不可控整流器；c)靜止勵磁系統(tǒng)，包括自并勵靜止勵磁系統(tǒng)、恒定電壓源靜止勵磁系統(tǒng)、交流勵磁機(jī)可控整流器勵磁系統(tǒng)和交流側(cè)串聯(lián)自復(fù)勵靜止勵磁系統(tǒng)。9.3靜止勵磁系統(tǒng)功率部分?jǐn)?shù)學(xué)模型9.3.1靜止勵磁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)靜止勵磁系統(tǒng)包括自并勵靜止勵磁系統(tǒng)、恒電壓源供電靜止勵磁系統(tǒng)、交流勵磁機(jī)可控整流器勵磁系統(tǒng)和交流側(cè)串聯(lián)自復(fù)勵靜止勵磁系統(tǒng)，分別如圖3、圖4、圖5和圖6所示。UAVR圖3自并勵靜止勵磁系統(tǒng)TUAVR圖4恒電壓源供電靜止勵磁系統(tǒng)TUUAVRT——勵磁機(jī)勵磁變壓器；U——可控整流器；圖5交流勵磁機(jī)可控整流器勵磁系統(tǒng)UUAVRGS——同步發(fā)電機(jī)；AVR——自動電壓調(diào)節(jié)器；U——可控整流器；TV——電壓互感器；TA——電流互感器。9.3.2自并勵靜止勵磁系統(tǒng)功率部分?jǐn)?shù)學(xué)模型9.3.2.1功率部分?jǐn)?shù)學(xué)模型采用三相全波可控整流和余弦移相方式的自并勵靜止勵磁系統(tǒng)功率部分可建立圖7所示的功率部分?jǐn)?shù)學(xué)模型。圖7自并勵靜止勵磁系統(tǒng)功率部分?jǐn)?shù)學(xué)模型URMAx和URMIn分別為發(fā)電機(jī)電壓為額定值時電壓調(diào)節(jié)器的最大輸出電壓和最小輸出電壓，9.3.2.2換弧壓降系數(shù)KcSETN—-勵磁變壓器額定容量，VA;UET--勵磁變壓器二次額定線電壓，V;IfB-—磁場電流基準(zhǔn)值，A;9.3.2.3調(diào)節(jié)器輸出限制值Upwx和UgwURMIn=1.35UErcoSaMA (9)URMAx=1.35UEIcOsaMn/U UET--勵磁變壓器二次額定線電壓，V;QMAx、QMIN--分別為可控整流器的最大控制角和最小控制角，(°);Ufp--發(fā)電機(jī)磁場電壓基準(zhǔn)值，V。調(diào)節(jié)器輸出限幅值可以通過發(fā)電機(jī)空載大階躍試驗求得，見11.4條。獲得的磁場電壓最大值需要按照同一時刻的發(fā)電機(jī)電壓、磁場電流和Kc進(jìn)行修正。9.3.3恒電壓源靜止勵磁系統(tǒng)功率部分?jǐn)?shù)學(xué)模型恒電壓源靜止勵磁系統(tǒng)功率部分?jǐn)?shù)學(xué)模型見圖8所示。Kc按照式(8)計算，URMAX和URMIN按照式(9)和式(10)計算。UUK圖8恒電壓源靜止勵磁系統(tǒng)功率部分?jǐn)?shù)學(xué)模型和電源來自勵磁機(jī)電樞的交流勵磁機(jī)可控整流勵磁系統(tǒng)功率部分?jǐn)?shù)學(xué)模型9.3.4交流側(cè)串聯(lián)自復(fù)勵靜止勵磁系統(tǒng)功率部分?jǐn)?shù)學(xué)模型交流側(cè)串聯(lián)自復(fù)勵靜止勵磁系統(tǒng)功率部分?jǐn)?shù)學(xué)模型可采用恒電壓源靜止勵磁系統(tǒng)功率部分?jǐn)?shù)學(xué)模型近似模擬，但在計算換弧壓降系數(shù)時必須考慮串聯(lián)變壓器的漏抗。9.3.5交流勵磁機(jī)可控整流器勵磁系統(tǒng)功率部分?jǐn)?shù)學(xué)模型交流勵磁機(jī)可控整流器勵磁系統(tǒng)中的交流勵磁機(jī)均為自并勵恒壓交流勵磁機(jī)，其功率部分?jǐn)?shù)學(xué)模型見圖8。模型認(rèn)為交流勵磁機(jī)的電壓調(diào)節(jié)器可以維持電樞電壓恒定。交流勵磁機(jī)的換弧壓降系數(shù)Kc由式(11)計算。URMAx和URMIN按照式(12)和式(13)計算。 UeAC發(fā)電機(jī)額定負(fù)載下的勵磁機(jī)電樞線電壓，V;aMAx和aMIN--分別為可控整流器最大控制角和最小控制角，(°);9.4交流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)功率部分?jǐn)?shù)學(xué)模型9.4.1交流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)交流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)可以分為有副勵磁機(jī)的交流勵磁機(jī)不可控整流器勵磁系統(tǒng)(圖9)和有勵磁變的交流勵磁機(jī)不可控整流器勵磁系統(tǒng)(圖10)。AAAUU圖9有副勵磁機(jī)的交流勵磁機(jī)不可控整流器勵磁系統(tǒng)UAU圖10有勵磁變的交流勵磁機(jī)不可控整流器勵磁系統(tǒng)9.4.2有副勵磁機(jī)的交流勵磁機(jī)不可控整流器勵磁系統(tǒng)功率部分?jǐn)?shù)學(xué)模型9.4.2.1功率部分?jǐn)?shù)學(xué)模型采用三相全波整流的、有副勵磁機(jī)的交流勵磁機(jī)不可控整流器勵磁系統(tǒng)功率部分?jǐn)?shù)學(xué)模型如圖11所示，該模型包括了不可控整流器模型(靜止和旋轉(zhuǎn)兩種類型)和交流勵磁機(jī)模型。URUISE--交流勵磁機(jī)的飽和函數(shù)；9.4.2.2交流勵磁機(jī)空載特性測量斷開發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子滅磁開關(guān)，保持勵磁機(jī)額定轉(zhuǎn)速不變。測量勵磁機(jī)電樞交流電壓和勵磁機(jī)磁場電流從0到強(qiáng)勵對應(yīng)值。將勵磁機(jī)電樞交流電壓乘以1.35倍轉(zhuǎn)為直流電壓后繪制勵磁機(jī)空9.4.2.3交流勵磁機(jī)負(fù)載特性測量結(jié)合發(fā)電機(jī)空載、短路或負(fù)載試驗，測量發(fā)電機(jī)磁場電壓和勵磁機(jī)磁場電流之間的關(guān)系曲9.4.2.4交流勵磁機(jī)空載時間常數(shù)TE測量交流勵磁機(jī)空載時間常數(shù)在勵磁機(jī)空載條件下用階躍法測定，階躍時交流勵磁機(jī)磁場電壓的波形應(yīng)為理想階躍波形，否則將影響測試的準(zhǔn)確性。也可以在勵磁機(jī)負(fù)載條件下用頻率響應(yīng)法確定。對于無刷勵磁系統(tǒng)，只能在勵磁機(jī)負(fù)載條件下測試。根據(jù)不同的試驗條件可采取下述a)交流勵磁機(jī)在空載條件下，采用勵磁調(diào)節(jié)器手動定控制角方式使交流勵磁機(jī)磁場電壓正向或負(fù)向階躍，測錄交流勵磁機(jī)電樞電壓上升或下降曲線需的時間即為Tg;b)交流勵磁機(jī)在空載條件下，利用手動勵(15)條件滿足時，以式(17)和式(18)確定UEMAx和UE0.75MAX。 CAB圖12求取飽和系數(shù)SE的勵磁機(jī)空載和負(fù)載特性9.4.2.7三相全波不可控整流器調(diào)節(jié)特性(Fex函數(shù))三相全波不可控整流器數(shù)學(xué)模型如圖13所示。圖中UE為未計及換弧電抗壓降的整流橋的圖13三相全波不可控整流器數(shù)學(xué)模型采用式(14)計算Kc時，F(xiàn)ex采用式(19)形式。式(19)中：UE--未計及換弧電抗壓降的整流橋的輸9.4.2.8去磁系數(shù)Kp在勵磁機(jī)空載和負(fù)載特性曲線的未飽和區(qū)域進(jìn)行計算。設(shè)某一發(fā)電機(jī)磁場電壓下，勵磁機(jī)空載氣隙線的電流為Ierl,勵磁機(jī)負(fù)載曲線的電流為lei?,則：Kp=(In-Im)/In-Kc1√3當(dāng)缺少實測的勵磁機(jī)空載、負(fù)載特性時可采用制造廠的出廠試驗數(shù)據(jù)或設(shè)計特性，或通過計算得到。9.4.2.9自勵系數(shù)KEKE是勵磁機(jī)勵磁的他勵安匝數(shù)與總勵磁安匝數(shù)之比。當(dāng)勵磁機(jī)僅采用他勵時KE=1。9.4.2.10發(fā)電機(jī)勵磁側(cè)電量與勵磁機(jī)勵磁側(cè)電量的靜態(tài)關(guān)系Uef-—勵磁機(jī)磁場電壓，標(biāo)幺值；lef--勵磁機(jī)磁場電流，標(biāo)幺值；Uf--發(fā)電機(jī)磁場電壓，標(biāo)幺值；Kc--換弧壓降系數(shù)；SE-—勵磁機(jī)空載飽和系數(shù)，標(biāo)幺值；Kp--勵磁機(jī)去磁系數(shù)，標(biāo)幺值。9.4.2.11勵磁機(jī)的限幅值UE的下限值為0。9.4.2.12調(diào)節(jié)器輸出限幅值URMAx和URMIN副勵磁機(jī)電壓隨著負(fù)荷的增大而降低，強(qiáng)勵時副勵磁機(jī)電壓下降系數(shù)KEp對永磁機(jī)可取85%～90%,對自勵恒壓副勵磁機(jī)可取90%～95%。 KEp--強(qiáng)勵時副勵磁機(jī)電壓下降系數(shù)；Uae—-發(fā)電機(jī)額定負(fù)載下的副勵磁機(jī)電樞線電壓值，V;UefB--勵磁機(jī)磁場電壓基準(zhǔn)值，V;aMAx和αMIN--分別為可控整流器最大控制角和最小控制角，(°)。調(diào)節(jié)器輸出限幅值可以通過發(fā)電機(jī)大擾動試驗求得，見11.4。9.4.3有勵磁變的交流勵磁機(jī)不可控整流器勵磁系統(tǒng)功率部分?jǐn)?shù)學(xué)模型采用三相全波整流的、有勵磁變的交流勵磁機(jī)不可控整流器勵磁系統(tǒng)功率部分?jǐn)?shù)學(xué)模型如圖14所示，該模型包括了不可控整流器(靜止和旋轉(zhuǎn)兩種類型)和交流勵磁機(jī)模型。十URsT十UIKpπKcI圖14有勵磁變的交流勵磁機(jī)不可控整流器勵磁系統(tǒng)功率部分?jǐn)?shù)學(xué)模型有勵磁變的交流勵磁機(jī)不可控整流器勵磁系統(tǒng)功率部分?jǐn)?shù)學(xué)模型與有副勵磁機(jī)的交流勵磁機(jī)不可控整流器勵磁系統(tǒng)功率部分?jǐn)?shù)學(xué)模型的區(qū)別是調(diào)節(jié)器輸出限制值與發(fā)電機(jī)電壓有關(guān)、URMAx和URMIn為發(fā)電機(jī)電壓等于額定值時調(diào)節(jié)器的最大輸出電壓和最小輸出電壓，用式(22)、 (23)計算，但Uae為機(jī)端變二次電壓，且KEp=1.0。其他參數(shù)的計算與有副勵磁機(jī)的交流勵磁機(jī)不可控整流器勵磁系統(tǒng)功率部分?jǐn)?shù)學(xué)模型參數(shù)計算相同。9.5直流勵磁機(jī)數(shù)學(xué)模型9.5.1直流勵磁機(jī)數(shù)學(xué)模型概述直流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)如圖15所示，直流勵磁機(jī)數(shù)學(xué)模型如圖16所示。圖16中的Kp是反映勵磁機(jī)負(fù)載電流I的助磁(或去磁)作用的系數(shù)。Kp為正時為去磁，Kp為負(fù)時為助磁。UAVR圖15直流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)十十IU9.5.2直流勵磁機(jī)空載和負(fù)載特性曲線測量空載特性：斷開發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子滅磁開關(guān)，保持勵磁機(jī)額定轉(zhuǎn)速不變，測量勵磁機(jī)電壓和勵磁機(jī)總勵磁安匝數(shù)、他勵安匝數(shù)從0到強(qiáng)勵的對應(yīng)值。負(fù)載特性：合上發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子滅磁開關(guān)，測量發(fā)電機(jī)磁場電壓和勵磁機(jī)總勵磁安匝、他勵安9.5.3直流勵磁機(jī)飽和系數(shù)SE分別為發(fā)電機(jī)強(qiáng)勵電壓、75%發(fā)電機(jī)強(qiáng)勵電壓和發(fā)電機(jī)額定磁場電壓直流勵磁機(jī)模型飽和系數(shù)SE是Uf的函數(shù)，由圖12勵磁機(jī)空載和負(fù)載特性曲線按照式(24)9.5.4自勵系數(shù)KE按照實際的勵磁機(jī)的他勵安匝數(shù)與總安匝數(shù)之比計算KE。9.5.5勵磁機(jī)時間常數(shù)TE穩(wěn)定計算用的直流勵磁機(jī)時間常數(shù)TE等于直流勵磁機(jī)空載時其勵磁回路的時間常數(shù)Te。9.5.6去磁系數(shù)Kp按照式(20)計算去磁系數(shù)Kp,但需令Kc=0。9.6電壓、電流測量與電流補償部分?jǐn)?shù)學(xué)模型9.6.1基于矢量合成的電壓、電流測量與電流補償單元基于矢量合成的電壓測量與電流補償單元的模型可如圖17所示。圖中U,、i,分別為用標(biāo)量環(huán)節(jié)的增益(在大多數(shù)計算程序中選定為1.0pu);Rc和Xc分別為對應(yīng)于全電流的有功和無功十RUTR--電壓、電流測量時間常數(shù)，KR--電壓測量環(huán)節(jié)增益，標(biāo)幺值；Rc--有功電流補償系數(shù)，標(biāo)幺值。圖17電壓、電流測量與電流補償模型Tr、KR、Rc和Xc都應(yīng)通過測量或參數(shù)辨識獲得。數(shù)字式調(diào)節(jié)器的電壓測量存在隨機(jī)的純滯后時間，可以進(jìn)行多次階躍試驗獲得平均純滯后時間，Tr等于該平均純滯后時間。9.6.2基于標(biāo)量相乘疊加的電壓、電流測量與電流補償單元不考慮有功電流的電抗壓降和無功電流電阻壓降時，工程上可將圖17所示模型簡化為基于有功電流和無功電流標(biāo)量相乘疊加的電壓、電流測量與電流補償單元模型，如圖18所示。圖18中U?為發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓測量標(biāo)幺值；Tr為電壓和電流測量環(huán)節(jié)的等效時間常數(shù)；Kr為電壓測量環(huán)節(jié)的增益(在大多數(shù)計算程序中選定為1.0pu);Rc和Xc分別為有功電流補償系數(shù)和無功電流補償系數(shù)；Ip和Io分別為發(fā)電機(jī)有功電流和無功電流標(biāo)幺值，標(biāo)幺化基值為發(fā)電機(jī)額定定子電流In;UREF為電壓給定值；UERR為偏差信號。VefVefXcRcIpI圖18基于標(biāo)量相乘疊加的電壓、電流測量與電流補償模型Tr、KR、Rc和Xc都應(yīng)通過測量或參數(shù)辨識獲得。數(shù)字式調(diào)節(jié)器的電壓測量存在隨機(jī)的純滯后時間，可以進(jìn)行多次階躍試驗獲得平均純滯后時間，Tr等于該平均純滯后時間。9.7勵磁控制部分?jǐn)?shù)學(xué)模型9.7.1PID和軟反饋控制PID控制環(huán)節(jié)有串聯(lián)型和并聯(lián)型兩種，見圖19和圖20。軟反饋控制環(huán)節(jié)見圖21,硬反饋控制見圖22,以發(fā)電機(jī)磁場電壓、調(diào)節(jié)器輸出或者勵磁機(jī)磁場電流為其輸入信號。勵磁系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型以UFE表示勵磁機(jī)磁場電流，在非限幅區(qū)域，調(diào)節(jié)器輸出電壓的靜態(tài)標(biāo)么值與UFE靜態(tài)標(biāo)幺值相同。應(yīng)區(qū)分兩種環(huán)節(jié)限幅作用，見附錄A圖19串聯(lián)型PID控制環(huán)節(jié)KpZ-U.DU圖20并聯(lián)型PID控制環(huán)節(jié)sKF1+sT圖21軟反饋控制環(huán)節(jié)UU圖22硬反饋控制環(huán)節(jié)9.7.2補償勵磁機(jī)時間常數(shù)的反饋用以補償勵磁機(jī)時間常數(shù)的反饋單元是一個比例單元，其輸入可以是發(fā)電機(jī)磁場電壓或者勵磁機(jī)磁場電流。測量該環(huán)節(jié)輸入、輸出數(shù)據(jù)，將輸入、輸出按照計算基準(zhǔn)值折算后，獲得比例反饋系數(shù)。9.7.3功率控制三相全控整流橋功率控制環(huán)節(jié)包括移相和可控整流橋兩部分。移相環(huán)節(jié)的輸入是調(diào)節(jié)器的控制電壓Uc,設(shè)采用余弦移相，Uc為±1時對應(yīng)可控整流器控制角為0°和180°,則功率控制環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)計算如下：式(25)中：Uac——整流橋交流側(cè)線電壓，V;Ug-—調(diào)節(jié)器輸出電壓基準(zhǔn)值，V。功率控制環(huán)節(jié)的延時特性作一階慣性環(huán)節(jié)處理，其時間常數(shù)取調(diào)節(jié)器對控制角調(diào)整的平均延時和相鄰觸發(fā)脈沖的時間間隔中較大的一個。當(dāng)延時不大于10ms時可以不予考慮。9.7.4頂值限制頂值限制包括頂值電壓限制和頂值電流瞬時限制。頂值限制對暫態(tài)穩(wěn)定計算結(jié)果有影響，應(yīng)構(gòu)建符合實際的頂值限制模型，設(shè)置符合實際的限制值。頂值限制值一般通過大擾動試驗或靜態(tài)試驗獲取。9.7.5低勵限制(UEL)構(gòu)建符合實際的低勵限制模型，設(shè)置符合實際的限制值。低勵限制通用模型參見附錄B。9.7.6過勵限制(0EL)構(gòu)建符合實際的過勵限制模型，設(shè)置符合實際的限制值。過勵限制通用模型參見附錄C。9.8電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS)數(shù)學(xué)模型選擇與實際一致的PSS模型。PSS模型主要有三種類型：單輸入信號PSS模型、雙輸入信號PSS模型、加速功率型PSS模型，分別如圖23~圖26所示。u1+sTsTsTw?Ks——PSS增益；Ts?—-PSS信號測量環(huán)節(jié)時間常數(shù)；Tw?、Tw?—-PSS隔直環(huán)節(jié)時間常數(shù)；T?、T?、T?、T4、Ts、T?——PSS時間常數(shù)；Uss——PSS輸出信號；Ussmax、Ussmin--PSS輸出限幅值；圖23單輸入信號PSS模型UTw?、Tw?、Tw?--PSS隔直環(huán)節(jié)時間常數(shù)；T?、T?、T?、T4、Ts、T?—-PSS時間常數(shù)；圖24雙輸入信號PSS模型UUsT?KsT?PT?、T?、T?、T4、T6、T?、T?o、T??-—PSS時間常數(shù)；圖25加速功率型PSS模型1+sT+sTw?P①+圖26PSS-NB型PSS模型按照規(guī)定的基準(zhǔn)值將實際的增益折算為標(biāo)幺化的增益。對PSS輸出信號，當(dāng)PSS輸出加入到AVR電壓相加點上時，PSS輸出信號的基準(zhǔn)值應(yīng)與發(fā)電機(jī)電壓的基準(zhǔn)值相同；當(dāng)PSS輸出加入到AVR電壓相加點后的某環(huán)節(jié)的輸出點時，PSS輸出信號的基準(zhǔn)值應(yīng)與該輸出點信號的基準(zhǔn)值相同，并考慮該環(huán)節(jié)輸出點與AVR電壓相加點之間的增益關(guān)系以及與相關(guān)附加控制的相互作用關(guān)系，以保證計算模型的正確性。需要獲得PSS信號的測量時間常數(shù)。數(shù)字式調(diào)節(jié)器的PSS信號測量存在隨機(jī)的純滯后時間，可以進(jìn)行多次階躍試驗獲得平均純滯后時間，測量環(huán)節(jié)的時間常數(shù)等于該平均純滯后時間。9.9勵磁系統(tǒng)輔助控制環(huán)節(jié)作用于電壓調(diào)節(jié)器的方式9.9.1輔助控制環(huán)節(jié)包括欠勵限制器、過勵限制器、過勵瞬時限制器、定子電流限制器和V/Hz限制器等。9.9.2輔助控制環(huán)節(jié)作用于電壓調(diào)節(jié)器的方式可采用迭加方式或者比較門方式。迭加方式，限制動作后電壓調(diào)節(jié)仍起作用。比較門方式，限制動作后電壓調(diào)節(jié)被阻斷，實現(xiàn)被限制量的閉環(huán)控制。9.9.3輔助控制環(huán)節(jié)作用于電壓調(diào)節(jié)器的方式如圖28所示。勵磁系統(tǒng)穩(wěn)定計算模型可按照實際模型或者按照等效方式選擇作用點和作用方式。LV)PIDUuLV圖27輔助控制環(huán)節(jié)作用于AVR的方式9.10注意事項a)三相全波整流電路如采用非余弦移相，或者功率控制采用定頻調(diào)寬方式時，應(yīng)采用額定工況處線性化處理的方法獲得環(huán)節(jié)增益，調(diào)節(jié)器輸出的限幅值應(yīng)按照實際的可控特性計算，并且經(jīng)過發(fā)電機(jī)空載大擾動試驗校核；b)勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)模型不表示副勵磁機(jī)電抗引起換弧壓降的影響。有的勵磁系統(tǒng)的換弧壓降影響顯著,需要進(jìn)行功率部分增益實測和調(diào)節(jié)器輸出限制值的實測，采取等效副勵磁機(jī)電壓等方法表示該影響；c)當(dāng)發(fā)電機(jī)空載和負(fù)載下調(diào)節(jié)器參數(shù)或限制值不同對試驗結(jié)果產(chǎn)生顯著影響時，應(yīng)在建模報告中給出空載和負(fù)載下的參數(shù)；d)調(diào)節(jié)器不應(yīng)設(shè)置死區(qū)。10模型的選擇及參數(shù)處理方法10.1等同計算模型的選擇及參數(shù)處理方法a)等同計算模型可以是電力系統(tǒng)穩(wěn)定計算程序中模型結(jié)構(gòu)與實測一致的固有的勵磁系統(tǒng)模型，或者采用電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析程序內(nèi)自定義功能定義的模型；b)選擇與實測模型相同的勵磁系統(tǒng)類型；c)控制部分、電壓測量、頂值限制和電力系統(tǒng)穩(wěn)定器環(huán)節(jié)結(jié)構(gòu)與實測模型一致，或者實測環(huán)節(jié)模型可以通過等值變換獲得穩(wěn)定計算用環(huán)節(jié)模型；d)PSS輸出信號相加點、用作勵磁穩(wěn)定器的軟反饋和用作減少勵磁機(jī)時間常數(shù)的反饋相加點與實測模型一致；e)當(dāng)并聯(lián)型PID可以轉(zhuǎn)換為串聯(lián)型PID而不出現(xiàn)非負(fù)實數(shù)根時，也認(rèn)為并聯(lián)型PID與串聯(lián)型PID有一致的結(jié)構(gòu)；f)實測模型中有多個限幅可以采用穩(wěn)定計算用模型的限幅替代，計算模型限幅值取實測模型中多個限幅的等效絕對值較小值；g)將實測模型中多個串聯(lián)的小時間常數(shù)慣性環(huán)節(jié)合并為一個慣性環(huán)節(jié)。勵磁系統(tǒng)各環(huán)節(jié)中最小時間常數(shù)不應(yīng)小于10ms;h)穩(wěn)定計算用模型中多余的環(huán)節(jié)應(yīng)設(shè)置相應(yīng)參數(shù)使其不起作用。如反饋環(huán)節(jié)應(yīng)設(shè)置其增益為零。如超前滯后環(huán)節(jié)應(yīng)設(shè)置超前與滯后的時間常數(shù)相同；i)消除死區(qū)。10.2近似計算模型的選擇及參數(shù)處理方法按照10.1的規(guī)定處理模型和參數(shù)后仍存在部分控制部分、電壓測量、頂值限制和電力系統(tǒng)穩(wěn)定器等結(jié)構(gòu)與實測模型不一致，如電力系統(tǒng)穩(wěn)定器輸出信號相加點不同、校正環(huán)節(jié)不同、頂值限制方式不同、穩(wěn)定反饋信號不同等。選擇與實測模型有相同的勵磁系統(tǒng)類型、最為接近的模型作為近似計算模型。通過計算校核，確定近似計算模型參數(shù)。11勵磁系統(tǒng)模型參數(shù)的現(xiàn)場試驗校核11.1試驗校核的目的a)將等同計算模型仿真計算的結(jié)果、近似計算模型仿真計算的結(jié)果與現(xiàn)場試驗的結(jié)果進(jìn)行校核，以確認(rèn)勵磁系統(tǒng)模型參數(shù)；b)勵磁系統(tǒng)模型參數(shù)的現(xiàn)場試驗校核可以分為發(fā)電機(jī)空載電壓小階躍試驗校核和大擾動試驗校核，發(fā)電機(jī)空載電壓小階躍試驗校核勵磁控制系統(tǒng)小干擾動態(tài)特性和相關(guān)參數(shù)，大擾動試驗校核勵磁調(diào)節(jié)器輸出限幅值。11.2發(fā)電機(jī)直軸暫態(tài)開路時間常數(shù)Td。測試11.2.1發(fā)電機(jī)直軸暫態(tài)開路時間常數(shù)Td。應(yīng)在發(fā)電機(jī)空載工況下進(jìn)行實測校驗。11.2.2試驗過程發(fā)電機(jī)應(yīng)未進(jìn)入空載特性飽和段，試驗初始發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓可取70%Um,試驗過程發(fā)電機(jī)電壓變化范圍宜在0-70%。11.2.3自并勵勵磁方式可采用封鎖整流橋觸發(fā)脈沖的試驗方式，具備條件時可采用定發(fā)電機(jī)勵磁電壓階躍；他勵靜態(tài)勵磁方式與主勵磁機(jī)輸出可控整流兩種勵磁方式可采用定勵磁電壓階躍、封鎖整流橋觸發(fā)脈沖、定角度階躍或跳開整流橋交流電源等試驗方式；勵磁機(jī)不可控整流勵磁方式可采用逆變滅磁試驗方式。11.3發(fā)電機(jī)空載電壓小階躍試驗校核方法11.3.1進(jìn)行現(xiàn)場發(fā)電機(jī)空載電壓給定階躍試驗，階躍量可取1%-5%,階躍量的大小不應(yīng)使調(diào)節(jié)器進(jìn)入限幅區(qū)域。11.3.2通過資料或者試驗獲得發(fā)電機(jī)空載特性曲線、發(fā)電機(jī)參數(shù)(Tdo等)。11.3.3一般在所使用的電力系統(tǒng)分析程序上設(shè)置發(fā)電機(jī)參數(shù)(電抗參數(shù)采用不飽和值，發(fā)電機(jī)飽和系數(shù)的計算見附錄D)、建立勵磁系統(tǒng)模型，進(jìn)行發(fā)電機(jī)空載電壓給定階躍仿真計算，階躍量同現(xiàn)場發(fā)電機(jī)空載電壓給定階躍量，可采用以下兩種方法之一進(jìn)行仿真：a)建立一單機(jī)無限大母線系統(tǒng)——外電抗為發(fā)電機(jī)同步電抗的100倍或更大、調(diào)整潮流使發(fā)電機(jī)運行于與試驗工況相同的空載狀態(tài)，對所建立的勵磁系統(tǒng)模型和參數(shù)進(jìn)行一次階躍響應(yīng)仿真計算，階躍量與現(xiàn)場試驗時相同，其方法可以是0.0s跳開線路、0.1s施加階躍。b)建立單機(jī)帶一交流線系統(tǒng)——交流線電抗為最小非零值、發(fā)電機(jī)設(shè)置為平衡機(jī)、有功功率和無功功率為零，對所建立的勵磁系統(tǒng)模型和參數(shù)進(jìn)行一次階躍響應(yīng)仿真計算，階躍量與現(xiàn)場試驗時相同。11.3.4計算實測的和仿真的發(fā)電機(jī)空載電壓給定階躍響應(yīng)的上升時間tup(s)、峰值時間p(s)、超調(diào)量Mp(%)、調(diào)整時間ts(S)和振蕩次數(shù)N;仿真與實測的偏差允許值見表1。表1仿真與實測的偏差允許值品質(zhì)參數(shù)參數(shù)范圍偏差允許值(=實測值-仿真值)±0.5實測值±0.5實測值s(可選項)N(可選項)中111.3.5實測和仿真結(jié)果的差異較大時可以調(diào)整實際可能產(chǎn)生偏差的數(shù)據(jù)，如勵磁機(jī)時間常數(shù)、勵磁系統(tǒng)總的靜態(tài)增益、勵磁機(jī)勵磁繞組電阻值、由純延時特性推出的等效慣性環(huán)節(jié)時間常數(shù)參數(shù)等。11.4發(fā)電機(jī)空載電壓大階躍試驗校核方法調(diào)節(jié)器輸出限幅值可以通過發(fā)電機(jī)空載電壓大階躍試驗來校核，在發(fā)電機(jī)空載運行時，進(jìn)行大階躍試驗，階躍量可取10%-40%,階躍量的大小應(yīng)使擾動達(dá)到可控整流器最小和最大控制角，并應(yīng)保證發(fā)電機(jī)安全。靜態(tài)勵磁方式下應(yīng)記錄階躍試驗過程中的發(fā)電機(jī)電壓、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電壓和轉(zhuǎn)子電流，勵磁機(jī)勵磁方式下應(yīng)記錄發(fā)電機(jī)電壓、勵磁機(jī)勵磁電壓和勵磁機(jī)勵磁電流，有條件時記錄發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電壓和轉(zhuǎn)子電流。a)自并勵勵磁系統(tǒng)按照式(26)和式(27)計算URMAx和URMIN。 (26) (27)Ur?、U?-—試驗中最大和最小發(fā)電機(jī)磁場電壓，標(biāo)么值；Ut?、U?——對應(yīng)于Uf?和Uf?的試驗中發(fā)電機(jī)電壓，f?、I?——對應(yīng)于Uf?和U?2的試驗中發(fā)電機(jī)磁場電流，標(biāo)么值；Kc——換弧壓降系數(shù)，標(biāo)幺值；URMAx、URMIN——調(diào)節(jié)器最大和最小輸出限幅值，標(biāo)幺值。b)交流勵磁機(jī)可控整流器勵磁系統(tǒng)按照式(28)和式(29)計算URMAx和UeMIN。 (28) (29)Ur、U?——試驗中最大和最小發(fā)電機(jī)磁場電壓，標(biāo)幺值；f?、I?——對應(yīng)于Uf?和U?的試驗中發(fā)電機(jī)磁場電流，標(biāo)么值；按照式(32)和式(33)計算。 式(30)～(33)中：11.5.1必要時，發(fā)電機(jī)負(fù)載下的勵磁系統(tǒng)、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器模型參數(shù)校核由所轄電網(wǎng)調(diào)度a)試驗應(yīng)在發(fā)電機(jī)有功功率大于60%Pn,無功功率在5-20%Qn之間，機(jī)端電壓在b)在PSS退出情況下進(jìn)行1%-3%負(fù)載電壓階躍，階躍量選擇應(yīng)使得機(jī)端電壓和無功功率c)在PSS投入情況下進(jìn)行1%-3%負(fù)載電壓階躍，階躍量選擇應(yīng)使得機(jī)端電壓和無功功率11.5.3發(fā)電機(jī)負(fù)載電壓小階躍仿真a)根據(jù)試驗日期選擇采用當(dāng)年度或前一年度機(jī)組所在實際省級電網(wǎng)數(shù)據(jù)，調(diào)整電網(wǎng)運行方式和潮流使得發(fā)電廠高壓母線電壓、發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓、發(fā)電機(jī)有功功率、發(fā)電機(jī)無b)分別在PSS退出和PSS投12近似計算模型的校核12.1計算校核的目的通過計算比較勵磁系統(tǒng)實測模型和近似計算模型的大、小擾動響應(yīng)，調(diào)整和確認(rèn)近似計算模型和參數(shù)。a)應(yīng)在所轄電網(wǎng)調(diào)度部門當(dāng)年度或上年度實際電網(wǎng)潮流和穩(wěn)定計算數(shù)據(jù)文件中進(jìn)行校b)實測模型和近似計算模型在同一或者不同的電力系統(tǒng)計算程序上進(jìn)行大、小擾動計算。對不同的電力系統(tǒng)計算程序應(yīng)先對相同的勵磁系統(tǒng)模型的響進(jìn)行發(fā)電機(jī)帶額定有功負(fù)荷、發(fā)電機(jī)主變高壓側(cè)近端三相短路后切除故障線路的暫態(tài)穩(wěn)定計算。兩種模型的臨界切除時間相差小于5ms。發(fā)電機(jī)帶額定有功負(fù)荷，進(jìn)行有、無PSS的2%發(fā)電機(jī)額定電壓階躍仿真計算。比較實測模型和近似模型的發(fā)電機(jī)有功功率振蕩頻率和衰減阻尼比。應(yīng)滿足表2要求。阻尼比PSS退出正常參數(shù)范圍允許偏差正常參數(shù)范圍允許偏差12.3.3發(fā)電機(jī)主變高壓側(cè)近端三相短路0.1s響應(yīng)12.3.4勵磁系統(tǒng)無補償相頻特性(可選項)產(chǎn)生的力矩分量Te?/Us相頻特性(Us為PSS輸出迭加點信號)。12.3.5小干擾振蕩模式計算(可選項)兩種模型與建模機(jī)組相關(guān)的本機(jī)振蕩模式的振蕩頻率相對偏差值小于20%;實測模型阻尼比小于0.1的，阻尼比相差不大于0.02;實測模型阻尼比大于0.1的，阻尼比相差不大于0.05。發(fā)電廠名、調(diào)度命名、發(fā)電機(jī)號、發(fā)電機(jī)制造廠、勵磁變制造廠、功率整流柜制造廠、勵如果提供的電力系統(tǒng)穩(wěn)定計算用勵磁系統(tǒng)模型結(jié)構(gòu)與實測不一致，應(yīng)同時提供實測模型參說明仿真計算用程序和計算條件，提供校核試驗波形和仿真計算波形，描述品質(zhì)的特征值對于近似計算模型，應(yīng)提供實測模型仿真和現(xiàn)場試驗校核結(jié)果，并提供實測模型和近似計b)作出所提供的勵磁系統(tǒng)模型和參數(shù)可用于電a)發(fā)電機(jī)數(shù)據(jù)：制造廠、型號、額定容量、額定電壓、額定電流、額定功率因數(shù)、額定勵磁電壓、額定勵磁電流、空載額定勵磁電壓、空載額定勵磁電流、在某溫度下的勵磁繞組電阻值、強(qiáng)勵倍數(shù)、發(fā)電機(jī)各個飽和和不飽和電抗值、各個時間常數(shù)、飽和系數(shù)以及發(fā)電機(jī)空載特性曲線(含1.2倍額定機(jī)端電壓)、發(fā)電機(jī)組軸系各部件轉(zhuǎn)動慣量或機(jī)組慣性時間常數(shù)T(含原動