电气工程自动化 复习要点解析.docx

电自背诵资料第一章 发电机的自动并列1、同步发电机组并列原则：1）并列断路器合闸时，冲击电流应尽可能的小；2）发电机组并入电网后暂态过程要短，以减少对电力系统的扰动；2、对并列要求：合闸时Us尽量小，最大冲击电流不超过允许值；并列后进入同步运行状态，对电网无扰动；3、发电机并列理想条件： UG、Us频率相等；电压幅值相等；相角差为0；4、1）电压幅值差≠0：并列时①频率fG=fX； ②相角差=0； ③电压幅值不等； 最大冲击电流：（U为有效值）；冲击电流主要为无功冲击电流；2）合闸相角差≠0：并列时①频率fG=fX； ②相角差≠0； ③电压幅值相等； 发电机空载，冲击电流主要为有功冲击电流；3）频差≠0：并列时①频率fG≠fX（则相角差≠0）； ②电压幅值相等； 频差：； 滑差：电角频率差（角速度差）； 滑差周期： 滑差大，滑差周期短，并列冲击越大，暂态过程长； 交换功率方向与正负有关，＞0：UG超前Ux，发电机状态，发出功率，制动减速；＜0：UG滞后Ux，电动机状态，吸收功率，被加速；5、自同期并列： 优点：并列速度快，控制操作简单；缺点：冲击电流大；不能用于两个系统间的并列操作；6、准同期并列基本原理：对QF两侧脉动电压Us（也叫滑差电压）和滑差角速度ωs进行检测和控制，并选择合适的时间发出合闸信号，使合闸瞬间的Us值在允许值以内； 1）脉动电压： ， ； 脉动周期Ts：变动2π的时间；脉动周期Ts只与有关； 2）利用脉动电压us检测准同期并列的条件： A、电压幅值差：脉动电压最小幅值设定值； B、频率差：滑差=2πfs（频率差，脉动电压幅值的频率）≤设定值；7、自动准同期装置：（1）频差控制单元；（2）电压控制单元；（3）合闸信号控制单元：当频率和电压都满足并列条件，选择合适的时机，即在相角差δe等于零的时刻，提前一个“恒定越前时间”发出合闸信号；8、准同期并列合闸信号的控制：核心部件：合闸信号控制单元； 1）越前时间：； 2）允许滑差角速度：，一定时与成正比； 由于装置的越前信号时间、出口继电器的动作时间以及断路器的合闸时间tQF存在着分散性，合闸相角误差会限制允许滑差角速度； a）（最大允许滑差，分母：并列装置、断路器的动作误差时间） ； b）（例1-1）9、脉动电压含有同期合闸所需所有信息：电压幅值差，频率差，合闸相角差；但不能利用它检测并列条件，因其幅值与发电机电压和系统电压有关；10、恒定越前时间并列装置： 1）线性整步电压定义：幅值在一周期内与相角差δe分段按比例变化的电压（三角形）线性整步电压不载有压差信息，一般直接用UG、Ux比较得到； 线性整步电压形成电路：A、整形电路（将UG、Ux变方波，幅值与原幅值无关）；B、相敏电路（同-高电平，异-低电平）；C、滤波电路（LC滤波器平滑波形）；2）恒定越前时间生成：线性整步电压加到R1、C组成的比例－微分回路、电平检测器上； ，与无关——恒定越前时间（负号表示超前时间基准）； 3）滑差检测：比较恒定越前时间信号TYJ和恒定越前相角信号TA到达的先后顺序； ，时， ，频率差符合并列条件； 当恒定越前相角信号比恒定越前时间信号先到时，滑差符合并列条件4）频差控制：频差控制单元=频差方向测量环节（判别高低）+频率调整执行环节（进行调整）； a）区间鉴别：判定在0~π的下降侧区间； 只在时发恒定宽度的脉冲，使发出一个调速脉冲（增减速）；b）越前鉴别：判断谁是越前信号；输入信号—UG、Ux的方波；可以判别滑差方向； 在0~π（前提）：fG＞fx：减速脉冲回路输出正脉冲，增速脉冲回路无输出； fG＜fx：增速脉冲回路输出正脉冲，减速脉冲回路无输出；c）比例调节：比例脉冲调节制：在每一次滑差周期内发一个宽度恒定的增速或减速脉冲，均频脉冲时间的占用率与频差成正比；第二章 同步发电机励磁自动控制系统1、空载电动势是发电机励磁电流的函数，改变励磁电流可改变同步发电机运行特性；2、励磁系统=励磁调节器 + 励磁功率单元；励磁自动控制系统：励磁调节器 +励磁功率单元 + 发电机——反馈系统；3、励磁控制系统任务（功能）： 1）调控电压；（同步发电机外特性（UG与IQ）呈下降） 2）控制无功功率的分配； 3）提高同步发电机并联运行的稳定性： 系统稳定性—发电机空载电动势—励磁电流有关； a）静态稳定性：励磁调节装置能有效提高系统静态稳定的功率极限； b）暂态稳定性：提高系统的强励能力，提高电压强励倍数和电压上升速度； 4）改善电力系统运行条件； 5）水轮发电机组要求实现强行减磁；5、对励磁系统的基本要求： 1）对励磁调节器的要求：功能：检测、综合系统运行状态的信息，产生相应的控制信号，经放大后控制励磁功率单元，以得到要求的发电机励磁电流； A）较小时间常数，迅速相应输入信息； B）系统正常运行时，能反应发电机电压高低，维持该电压在给定水平；（励磁控制系统的自然调差系数在1%以内） C）合理分配机组的无功功率（同步发电机机端电压调差系数在±10%调整）； D）励磁调节器没有失灵区； F）迅速反应系统故障，有强行励磁等控制功能，提高暂态稳定、改善系统运行条件；2）对励磁功率单元的要求：功能：向同步发电机提供励磁电流，受励磁调节器控制； A）具有足够可靠性和一定调节容量； B）有足够励磁顶值电压（强励时可提供的最高输出电压）和电压上升速度；6、同步发电机励磁电源——可控的直流电源；7、为了 缩短主轴长度，降低造价，减少环节，一般励磁系统都与主机同轴旋转；8、励磁系统中励磁功率单元起主导作用： A）直流励磁机励磁系统：机械整流子换向整流，用于10万kw以下机组，与发电机同轴，有电刷、整流子等转动接触部件，运行维护复杂，可靠性低； 1）自励直流励磁机励磁系统：发电机转子绕组由专用励磁直流机供电，调励磁机磁场电阻——调励磁电流——调发电机转子电流，实现手动励磁； 2）他励直流励磁机励磁系统：励磁绕组由副励磁机供电，副励磁机、励磁机与发电机同轴；相比自励，时间常数减小，提高了励磁系统的电压增长速度（励磁单元时间常数就是励磁机励磁绕组的时间常数）； B）交流励磁机励磁系统：核心设备：交流励磁机； 1）他励交流励磁机励磁系统：主励磁机频率100Hz，副励磁机频率500 Hz的中频自励式交流发电机；缺点：有滑环； 2）无刷励磁系统：整个励磁系统无滑动接触元件，副励磁机——永磁发电机（磁极旋转，电枢静止），交流励磁机电枢、硅整流元件、发电机励磁绕组在同轴旋转， ①无碳刷、滑环； ②发电机励磁由励磁机独立供电； ③发电机励磁通过调节交流励磁机的励磁实现，励磁系统响应速度慢； ④转子回路中不能接入灭磁设备，发电机转子回路无法实现直接灭磁，无法实现对励磁系统的常规检测，必须有特殊测试方法； ⑤良好的机械性能； ⑥电机的绝缘寿命长。

C）静止励磁系统（发电机自并励系统）：励磁电源由机端励磁变压器整流装置供给；没有转动部分，励磁电源由发电机本身提供； 主要优点：1）接线、设备简单，无转动部分，维护费用少，可靠性高； 2）不用同轴励磁机，可缩短主轴长度； 3）直接用晶闸管控制转子电压，可获得很快的励磁电压响应速度； 4）由发电机机端获取能量； 静止励磁系统输出的励磁电压与机组转速成正比，机组甩负荷时过电压低；同轴励磁机励磁系统输出电压与机组转速平方成正比；9、系统故障时，要迅速增强转子磁场，弥补系统无功功率的缺额；10、强励顶值：转子励磁电压最大值，1.8~2额定励磁电压；机端电压低于0.8~0.85额定机端电压值时，强励动作； 响应比：建立磁场的速度；11、建立：外部事故情况下，转子励磁电压的最大值及其建立的速度，即强励顶值与响应比；灭磁：发电机绕组内部故障等，使转子磁场内存储的大量能量迅速消释，而不致在发电机内产生危险的过电压；（12、13——磁场的建立）12、1）他励直流励磁机时间常数：；Iee、Uef 指数形式增长；2）自励直流励磁机时间常数： (E0-残余电势 ， u1、IEE1-励磁机工作电压、电流值)自励系统时间常数比他励系统时间常数大，电压变化过程惯性大（原因 P35）；13、响应比：反应励磁机磁场建立速度的快慢；励磁电压响应比：励磁电压最初0.5s内上升的平均速度；；Ua——额定工况下励磁电压；——强励倍数；励磁系统电压响应时间: 指在发电机励磁电压为额定励磁电压时，从施加阶跃信号起至励磁电压达到最大励磁电压与额定电压之差的95％所花费的时间；（14——灭磁）14、灭磁：不可直接断开转子回路（励磁绕组是一个大电感）；灭磁要求：1）灭磁时间短；2）灭磁过程中转子电压不超过允许值，4~5额定励磁电压； 转子绕组并联灭磁电阻Rm，则转子绕组电流按指数曲线衰减，磁场能量变为Rm上热能；Rm越大，衰减越快，但eGEW.0（转子电压衰减初始值）越大；理想灭磁过程：在整个灭磁过程中始终保持转子线圈GEW的端电压为最大允许值不变，直至励磁回路断开为止；转子回路的电流应始终以等速度减小，直至为零（而不是按指数曲线减小）；注：定义上保持转子线圈GEW的端电压为最大允许值不变，实际上因为灭磁速度足够快，所以保持转子线圈GEW的端电压为额定电压即可；交流励磁机的逆变灭磁：晶闸管的有源逆变特性；要求：1）逆变角β不小于30°，一般取40°，α取140°； 2）逆变灭磁时，交流电源电压不能消失； 逆变过程中励磁机端电压不变，逆变灭磁过程是一个理想的灭磁过程； 当发电机励磁绕组中剩余能量不能维持逆变时，剩余磁场能量向并联的电阻放电；15、励磁调节器：一个闭环比例调节器； 输入量：发电机电压UG；输出量：励磁机的励磁电流或是转子电流，通称为；功能：1）保持发电机的端电压不变；2）保持并联机组间无功电流的合理分配；（主要） 3）改善电力系统稳定性；晶闸管自动励磁调节器：基本环节：测量、放大、同步、触发，实现电压调节和无功功率分配等最基本的调节功能；16、励磁调节器原理：测量比较+综合放大+移相触发；1）测量比较单元：A）测量发电机电压并变换为直流电压，与给定的基准电压相比较，得出电压的偏差信号（正比于机端电压的直流电压Use）；B）测量比较单元由电压测量、比较整定环节组成；C）直流电压Use与来自电压整定器RP调节RP可改变发电机整定电压的给定电压进行比较，取得偏差信号Ude，送综合放大单元；D）加法器输入量：Use+UVZ1（取自稳压管VZ 的恒定负电压）+UVZ2（可变的整定电压）； 。