电力系统自动控制技术课件：励磁调节器.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,电力系统自动控制,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,电力系统自动控制技术,励磁调节器,2026/3/7,2,上次课内容,同步发电机励磁调节系统的含义与任务,含义与组成：,任务：,5,大任务,及展开,同步发电机励磁调节系统分类及特点,直流励磁机励磁系统,交流励磁机励磁系统,静止励磁系统,同步发电机励磁系统性能指标,大小：强励倍数、顶值电压,快慢：电压响应比,2026/3/7,3,本次课内容,自动励磁调节系统的原理和基本构成,理解闭环反馈控制系统,熟记,基本原理框图,自动励磁调节系统主要环节及功能,4,大环节名称及功能,励磁调节器的辅助控制,类别及含义,励磁调节器的静态工作特性及发电机外特性,励磁调节器的静态工作特性,含义及影响因素,发电机外特性,典型曲线及调整,2026/3/7,4,1.1,自动励磁调节基本原理,励磁调节单元的最基本部分是一个,闭环比例调节器,它的,输入量,是发电机电压，,输出量,是励磁机的励磁电流或发电机转子电流根据发电机端电压,反馈调节,励磁电流（励磁电压）,基本功能,：保持发电机的端电压不变；保持并联机组间无功电流的稳定分配,人工励磁调节的,自动化发展,结果,图,2-22,励磁系统一例,图,2-23,人工调压的作用,2026/3/7,5,1.2,自动励磁调节系统基本构成,将测得的发电机端电压与基准电压进行,比较,差值作为,前置功率放大级,的输入信息,在功率放大级的末端输出一个与此差值反方向变化的励磁调整电压,测量比较,综合放大,移相触发,手动,/,自动切换,调差控制,2026/3/7,6,2,自动励磁调节系统主要环节,励磁调节器的型式很多，但自动控制系统的,核心部分,却很相似。

以,自并励静止励磁,为例：基本的控制由,测量比较,、,综合放大,、,移相触发,、,手动,/,自动切换,等单元,组成测量比较,：完成电压测量、给定电压的设定和电压测量偏差信号的形成,综合放大,：综合偏差信号、调差信号、励磁限制、反馈补偿、稳定控制等各种信号，并加以放大,移相触发,：根据综合放大单元产生的控制信号大小，产生触发脉冲（解非线性单元）,手动,/,自动切换,：自动励磁调节器（,AC,）和手动励磁调节器（,DC,）的自动切换,2026/3/7,7,2.1,自动励磁调节系统主要环节,测量比较,功能：测量发电机电压并变换为直流电压，与给定基准电压相比较，得出,电压偏差信号,，由,电压测量,、,比较整定环节,组成,（,1,）电压测量环节,图2-26 电压测量环节原理图,将发电机端电压（正序）,整流为直流,经,低通滤波滤,除纹波,数字实现方式？,2026/3/7,8,2.1,自动励磁调节系统主要环节,测量比较,（,2,）比较整定,本质为,加法器,Use,：电压偏差,UVZ1,：固定偏移量，决定调节器最小,整定电压,UVZ2,：可调偏移量，决定调节器的,实际给定电压,任务：,设置参考电压,Vref,进行偏差放大,提供过励和欠励限制,2026/3/7,9,2.2,自动励磁调节系统主要环节,综合放大,输入控制信号按其,性质,可分为三种类型：,被调量控制量,（基本控制量）：发电机机端电压偏差值,反馈控制量,（为改善控制系统动态性能的辅助控制量）：励磁稳定器信号,限制控制量,（按发电机运行工况要求的特殊限制量）：低励限制等,辅助信号,：电力系统稳定器输出,功能：对,各类控制信号,进行,合并综合,并加以,放大,，得到满足,移相触发单元,相位控制所需的,控制电压,任务：,多种控制信号的按需发挥作用,2026/3/7,10,2.2,自动励磁调节系统主要环节,综合放大,正竞比电路：输出受输入信号中最高电平控制,负竞比电路：输出受输入信号中最低电平控制,综合（运算）电路：信号叠加,互补输出：提高带负载能力,2026/3/7,11,2.3,自动励磁调节系统主要环节,移相触发,功能：根据综合,放大单元,送来的,综合控制信号,，产生可以改变相位的脉冲，用以触发功率整流单元的晶闸管，从而,改变可控整流单元的输出,，达到,调节,发电机励磁的目的,由同步变压器、同步移相器、脉冲触发器和脉冲给定基准器组成,2026/3/7,12,2.4,自动励磁调节系统主要环节,手动,/,自动控制切换,由,自动励磁（,AC,）调节器,和,手动励磁（,DC,）调节器,组成,双通道,结构,正常运行时，,AC,调节器工作，按发电机端电压对给定值的偏差量大小自动调节发电机励磁，,DC,调节器作,AC,调节器的备用,当,AC,调节器故障时，由,AC-DC,自动切换装置控制，将,DC,调节器投入运行，可保证发电机的正常运行。

为了防止,AC,调节器向,DC,调节器切换引起冲击，在励磁调节器中还设有,DC,调节器自动跟踪,AC,调节器的,自动跟随器,，可确保切换冲击最小2026/3/7,13,3.1,励磁调节器的静态工作特性,含义：发电机机端电压变化时，调节器,如何调整励磁电压,静态工作特性,，即稳态工作特性,各环节等效为,放大环节,，从,机端电压到控制器输出,测量,K,1,综合放大,K,2,移相触发,K,3,可控整流,K,4,2026/3/7,14,3.1,励磁调节器的静态工作特性,合成各环节的特性即可得到调节器的整体特性,特性：励磁电压与端电压间为,负斜率直线,关系，,斜率,为励磁调节系统,总放大倍数,斜率越大，特性曲线,越陡,，调节器越,灵敏,斜率,为各环节放大倍数乘积,斜率为,调差系数,倒数,2026/3/7,15,3.2,发电机无功调节静态特性,含义：发电机无功负载与端电压间关系（稳态特性）,左图表示发电机额定电压附近的调节特性；,励磁机的工作特性在一般情况下是接近线性的，即励磁机定子电流和励磁机的励磁电流,IEE,之间近似呈线性关系发电机转子电流就可直接用励磁机励磁电流,IEE,表示，利用作图法作出发电机无功调节特性曲线,UG=f(IQ),发电机外特性,=,励磁系统特性,+,发电机特性,AVR,发电机,总特性,2026/3/7,16,3.2,发电机无功调节静态特性,调差系数：电压调整百分数（标幺值）,调差系数表征了励磁控制系统,维持发电机电压,的能力,正调差、负调差、无差调节,励磁调节器总的,放大倍数,K,越大,，,ab,直线越平缓，调差系数就越小,调差系数调节需要,专门方法，不是去调节,K,U,G,I,Q,2026/3/7,17,3.3,发电机无功外特性调整,调整的必要性：,保证并列运行发电机组间,无功电流的合理分配,，改变,调差系数,保证发电机能,平稳的投入和退出,工作，平稳的改变无功负荷，而,不发生无功功率,的冲击现象，,平移调节特性,带有励磁调节器时的调差系数一般都,小于,1,，近似为,无差调节,一般采用,正调差系数,，有利于维持稳定运行,负调差,系数，一般只能在,大型发电机,-,变压器组单元接线,时采用，这时发电机外特性具有负调差系数，但考虑变压器阻抗压降以后，在,变压器高压侧母线上,看，仍具有,正调差系数,正负调差系数可以通过改变,调差接线极性,来获得，调差系数一般在,3,5,2026/3/7,18,3.3,发电机无功外特性调整,（,1,）调差系数调整：,不改变励磁调节系统内部元件结构，在测量元件的输入量中增加一个与无功电流成正比的分量，就获得调整调差系数的效果。

图,2-39,调差系数原理框图,测量输入变为,测量单元的内部结构并未改变其放大倍数仍为,K1,，只将输入量改为,有时称调差接线为无功补偿接线,2026/3/7,19,3.3,发电机无功外特性调整,（,2,）调节特性平移：,发电机投入或退出电网运行时，要求能平稳的转移负荷，不要引起对电网的冲击通过调整,参考电压,实现,减小无功直至退出：从特性,1,到特性,3,；,投入并增大无功：从特性,3,到特性,1,；,图,2-48,调节特性的平移与机组无功功率的关系,2026/3/7,20,4,自动励磁调节器的辅助控制,辅助控制含义：,非正常运行工况下,，励磁调机器具有的某些特有的,限制功能,辅助控制与励磁调节器正常情况下的自动控制的区别是：,辅助控制,不参与正常情况下,的,自动控制,，仅在发生,非正常运行工况,，投入某些特有的,限制功能,通过信号综合放大电路中的,竞比闭锁,正常的电压控制起控制作用（通过,门限电路起作用,，如高通门、低通门）,包括：,最小励磁限制（也称之为“欠励磁限制”）,瞬时电流限制,最大励磁限制,V/Hz,限制器,2026/3/7,21,4.1,自动励磁调节器的辅助控制,最小励磁限制,含义：防止发电机励磁电流过低引起发电机过热或静态稳定性不够。

发电机欠励时，发电机吸收系统的无功功率，这种运行状态称为,进相运行，,最小励磁限制决定因素：,(1),发电机进相运行时受,静态稳定极限,的限制,(2),防止发电机定子端部过热,2026/3/7,22,4.1,自动励磁调节器的辅助控制,最小励磁限制,在,P-Q,平面上，绘制出发电机,运行容量曲线,和,临界失步曲线,，再在两曲线围定的,公共区域内留有适当的裕量,，整定一条最小励磁限制线,欠励限制器的任务就是确保在任何情况下，将发电机的功率运行点（,P,、,Q,）限制在这条最小励磁限制线之上,P(MW)0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180,-Q(Mvar)50 47 44 41 38 35 32 30 27 24 21 18 15 12 10 7 4 1 0,2026/3/7,23,4.2,自动励磁调节器的辅助控制,瞬时电流限制,含义：限制励磁机励磁电流过大，损害励磁机和发电机安全,提升,励磁机励磁电压,以,加速发电机励磁电压,上升速度,励磁机电压,达到发电机允许的励磁顶值电压倍数时，应立即对,励磁机的励磁电流加,以限制，以防止危及发电机的安全运行,2026/3/7,24,4.3,自动励磁调节器的辅助控制,最大,励磁（电压）限制,含义：防止发电机转子绕组长时间过励磁而采取的安全措施,过励磁导致发电机励磁电流增长至,1.62pu,，可能导致转子过热,转子电压,标幺值,允许时间,转子电压,标幺值,允许时间,1.12,120,1.46,30,1.25,60,2.08,10,表,2-1,不同励磁电压的允许时间,2026/3/7,25,4.4,自动励磁调节器的辅助控制,V/Hz,限制,含义：防止发电机的,端电压与频率的比值过高,，避免发电机及与其相连的主变压器,铁心饱和而引起的过热,发电机端电压可能较高：甩负荷,发电机端频率可能较低：机组启动期间,2026/3/7,26,实际列子,2026/3/7,27,实际列子,励磁控制系统的监视信号单元,一、监视仪表,主要仪表为：,1,、发电机电压表,2,、发电机定子电流表,3,、励磁机磁场电流表,4,、电压测量检测器输出电压表,5,、信号混合器输出电压表,6,、欠励限制器输出电压表,7,、最大励磁限制器输出电压表,8,、瞬时电流限制器输出电压表,9,、,V/Hz,限制器输出电流表,10,、电流调节器输出电压表,2026/3/7,28,实际列子,11,、,DC(,手动,),调节器输出平衡电压表,12,、,AC,（自动）调节器输出平衡电压表,13,、稳压电源电压表,二、报警信号,1,、强励报警信号,2,、脉冲丢失检测信号,3,、磁场接地检测信号,4,、过励磁延时报警信号,5,、低周波报警信号,6,、电压互感器断线缺相报警信号,7,、直流稳压电源故障报警信号,。