【正文】 原因甚多，應(yīng)分別處理。因?qū)嶋H負(fù)載為大感性的勵(lì)磁繞組，有自動(dòng)延緩 UK 突變作用，如電容容量不足，可結(jié)合實(shí)際負(fù)載調(diào)整更換；③控制電壓表內(nèi)阻太低，切換中相當(dāng)于負(fù)載電阻突變，應(yīng)更換高阻表；④有的調(diào)節(jié)器不宜或不允許運(yùn)行中改變控制方式。 處理：①檢查可控橋電源與觸 發(fā)插件的相序是否一致；②檢查勵(lì)磁電源變壓器及同步變壓器的接線組別及輸入、輸出相序是否符合要求；③若同步變壓器通過電壓互感器接入，則應(yīng)檢查互感器的接線組別及相序。 原因：①可控橋交流側(cè)開路，可能是交流側(cè)電源開關(guān)未合上；②熔斷 24 器熔斷；③可控橋輸入或輸出短路。如果半導(dǎo)體元器件必須更換時(shí)，則應(yīng)嚴(yán)格篩選，并經(jīng)過熱老化及電老化處理后投入使用。 以上各項(xiàng)，在實(shí)際工作中，有的應(yīng)時(shí)刻注意監(jiān)視，有的應(yīng)定期巡回檢查。由于采用了外接起勵(lì)電源，發(fā)電機(jī)有無剩磁，對(duì)起勵(lì)關(guān)系不大。注意：斷開 QFG 前， f 不能過低，否則調(diào)節(jié)器將在低 22 頻下強(qiáng)勵(lì)，可能產(chǎn)生過流或過壓；對(duì)于自激起勵(lì)的發(fā)電機(jī)，在跳開 QFG前，不能過分降低 UF，否則剩磁過低或消失，將給下次起勵(lì)帶來困難。 8．正常運(yùn)行中，不允許隨意斷開處于運(yùn)行狀態(tài)的組件，以免引起可控橋失 控；亦不允許隨意更改各自動(dòng)裝置的整定值。為宜。若無低勵(lì)限制電路，則應(yīng)注意防止發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行。 3．自動(dòng)控制失控時(shí)的切換操作。④迅速將控制方式切換開關(guān)切換至待用控制方式。 3．向勵(lì)磁電流增加方向緩慢旋動(dòng)勵(lì)磁整定電位器，使 UF 上升至額定值 UFe；觀察控制電壓表、勵(lì)磁電壓表、勵(lì)磁電流表及發(fā)電機(jī)電壓表、勵(lì)磁電流表，各參數(shù)應(yīng)平滑均勻上升，無跳躍突 變現(xiàn)象。 4)試運(yùn)行在正式實(shí)驗(yàn)開始之前，先熟悉儀表，然后按有關(guān)規(guī)定起動(dòng)繼電保護(hù)電路，觀察所有儀表是否正常。 實(shí)驗(yàn)前應(yīng)寫好預(yù)習(xí)報(bào)告，經(jīng)教師檢查認(rèn)為確實(shí)做好了實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備，方可開 始實(shí)驗(yàn)。當(dāng)負(fù)載電流過大（即負(fù)載 電阻過?。?，超過 3A 時(shí)，也會(huì)自動(dòng)切斷電路，并告警指示，此時(shí)若要恢復(fù)輸出，只要調(diào)小負(fù)載電流（即調(diào)大負(fù)載電阻）即可。接通“可調(diào)直流電壓輸出”開關(guān)，可獲得 40～ 220V（額定電流為 3A）可調(diào)節(jié)的直流電壓輸出。當(dāng)屏上的“電壓指 示切換”開關(guān)撥向“三相電網(wǎng)輸入電壓”時(shí)，三只電壓表指示三相電網(wǎng)進(jìn)線的線電壓值；當(dāng)“指示切換”開關(guān)撥向“三相調(diào)壓輸出電壓”時(shí)，表計(jì)指示三相調(diào)壓輸出之值?，F(xiàn)在有的調(diào)節(jié)器采用延時(shí) 2 s 觀察電流是否回到 110%額定值以內(nèi) ,因其判斷時(shí)間長(zhǎng) ,勢(shì)必降低過勵(lì)反時(shí)限過熱量設(shè)定值 ,這樣 ,發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子過電流能力被削弱 ,對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定不利。 實(shí)現(xiàn)運(yùn)行通道和非運(yùn)行通道同時(shí)進(jìn)行檢測(cè) ,以提高檢測(cè)的可靠性。再次過熱的能力等于設(shè)定的最大過熱量 C 減去剩余的過熱量。 2)按照勵(lì)磁 機(jī)的最大磁場(chǎng)電流、勵(lì)磁機(jī)連續(xù)運(yùn)行最大磁場(chǎng)電流和發(fā)電機(jī)頂值電流持續(xù)時(shí)間計(jì)算勵(lì)磁機(jī)磁場(chǎng)繞組過電流引起的最大過熱量 Ce： 2m a x 1efepefICtI ??????????????? （ 22） 式中 :Iefmax 為勵(lì)磁機(jī)的最大磁場(chǎng)電流 。設(shè)定級(jí)差為 2 s。 過勵(lì)反時(shí)限限制動(dòng)作轉(zhuǎn)為定磁場(chǎng)電流控制 ,磁場(chǎng)電流給定值 (即限制值 ) 14 瞬間給出 ,或者經(jīng)過一階慣性給出 ,有不同的響應(yīng) ,見表 1。 勵(lì)磁系統(tǒng)功率單元 (勵(lì)磁變壓器、整流橋、勵(lì)磁機(jī)等 )的過電流能力應(yīng)保證實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子過電流能力 ,但是某些交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的頂值電流可能小于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子過電流能力 ,當(dāng)兩者不相同時(shí)按小者確定。這些微機(jī)勵(lì)磁控制器大多采用 PID+PSS 控制，各種控制限制功能較完善，裝置整體制造水平高。中國(guó)電力科學(xué)研究院與南京自動(dòng)化設(shè)備廠合作研制的微機(jī)自動(dòng)勵(lì)磁控制器。 20 世紀(jì) 70 年代，作為現(xiàn)代控制理論分枝的狀態(tài)空間法獲得了迅速發(fā)展，建立了完整的控制系統(tǒng)狀態(tài)空間描述方法以及多維空間中的算子理論。同樣，勵(lì)磁控制方式的發(fā)展也經(jīng) 歷了一條與之相應(yīng)的道路。規(guī)劃不同控制手段之間的協(xié)調(diào)工作方式，以解決電力系統(tǒng)的多目標(biāo)控制問題。機(jī)組無功功率分配功能；提供適當(dāng)?shù)娜斯ぷ枘岷吞岣呦到y(tǒng)穩(wěn)定性和傳輸功率的功能，其中穩(wěn)定性主 要指功角穩(wěn)定性 (包括靜態(tài)、暫態(tài)和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性 )和電壓穩(wěn)定性。 10 大型同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制研究長(zhǎng)期以來是一個(gè)非?；钴S的領(lǐng)域，成為各種控制理論和方法的“試金石” ,經(jīng)過多年的探索，在理論和實(shí)踐上 ,都已取得了豐碩的成果；而在目前和將來 ,隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大及其對(duì)安全穩(wěn)定性水平要求的提高，以及控制理論的推陳出新 ,這一領(lǐng)域的研究將繼續(xù)深入發(fā)展。特別是變結(jié)構(gòu)控制的抖動(dòng)問題嚴(yán)重影響了它的廣泛應(yīng)用。通過變化系統(tǒng)的狀態(tài)方程，使 9 非線性因素和控制量集中出現(xiàn)在某一高階微分方程中 ，通過虛擬控制輸入量的建立，直接找到非線性補(bǔ)償規(guī)律，從而使原非線性系統(tǒng)達(dá)到線性化的目的。這些方法直接考慮系統(tǒng)的非線性特性，原理簡(jiǎn)單，易于掌握。隨著非線性控制理論的發(fā)展，如微分幾何法、直接反饋線性化法，李雅普諾夫函數(shù)法，變結(jié)構(gòu)控制、逆系統(tǒng)法等等，各種非線性勵(lì)磁控制方式也迅速發(fā)展起來。第三，最優(yōu)勵(lì)磁控制規(guī)律是全部狀態(tài)量的最優(yōu)線性組合。可以根據(jù)被控對(duì)象的實(shí)際要求，用解析的方法得出最優(yōu)控制規(guī)律，以保證要求的性能指標(biāo)達(dá)到極值 。所謂 PSS 的控制方式，實(shí)際上是采用雙狀態(tài)變量的反饋控制方式，就是在勵(lì)磁調(diào)節(jié)器中除了用狀態(tài)量 ? Vt 作為反饋量外再引入一附加鎮(zhèn)定參量。這兩方面是相互聯(lián)系的。 、自動(dòng)控制方式切換電路：在發(fā)電機(jī)組進(jìn)行試驗(yàn)，線路遞升加壓和繼電保護(hù)試驗(yàn)時(shí)，必須由手動(dòng)方式調(diào)節(jié)勵(lì)磁。自動(dòng)檢測(cè)比較：對(duì)電源變換與無功調(diào)差電路輸出的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，將發(fā)電機(jī)端電壓 的偏移和功率因數(shù)的變化量與給定值進(jìn)行比較，輸出一個(gè)直流電壓偏差信號(hào)，經(jīng)過放大后去控制可控硅的導(dǎo)通角。 當(dāng)電力系統(tǒng)的負(fù)荷發(fā)生突變、線路結(jié)構(gòu)參數(shù)改變，以及電力系統(tǒng)遭受突然短路等故障時(shí)，電力系統(tǒng)能否繼續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，稱為電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性，這也是同步發(fā)電機(jī)的重要性能之一。研究的前提是： 平 衡點(diǎn)（或新的平衡點(diǎn)）是靜態(tài)穩(wěn)定的； ?，F(xiàn)代電力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)是增大輸送距離和提高輸送功率。最初的復(fù)勵(lì)和電壓校正器由于允許的反饋增益系數(shù)較小，通常只相當(dāng)于補(bǔ)償?shù)?39。這 需要解決許多技術(shù)問題。 這類勵(lì)磁系統(tǒng)通常采用變壓器提供交流勵(lì)磁電源，勵(lì)磁變壓器接在發(fā)電機(jī)機(jī)端或廠用電母線上。勵(lì)磁功率單元向同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子提供直流電流，即勵(lì)磁電流 。 同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性與它的氣隙電勢(shì) Eq 值的大小有關(guān)，而 Eq 的值是發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流 IL 的函數(shù)，改變勵(lì)磁電流就可影響同步發(fā)電機(jī)在電力系統(tǒng)中的運(yùn)行特性。 在各類電站中，勵(lì)磁系統(tǒng)是保證同步發(fā)電機(jī)正常工作，提高電網(wǎng)穩(wěn)定水平的關(guān)鍵設(shè)備。同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁的自動(dòng)控制在保證電能質(zhì)量、無功功率的合理分配和提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性方面都起著十分重要的意義。因此對(duì)同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁進(jìn)行控制，是對(duì)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行實(shí)施控制的重要內(nèi)容之一。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器根據(jù)輸入信號(hào)和給定的調(diào)節(jié)準(zhǔn)則控制勵(lì)磁功率單元的輸出。因勵(lì)磁電源取自發(fā)電機(jī)自身或發(fā)電機(jī)所在的電力系統(tǒng)，故這種勵(lì)磁方式稱為自勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱自勵(lì)系統(tǒng)。而其中最重的和最基本的困難之一是同步發(fā)電機(jī)只具有較小的靜態(tài)穩(wěn)定性。d dXX? 那一段內(nèi)阻抗，這時(shí)靜穩(wěn)功率極限只提高到 39。這需要解決許多技術(shù)問題。 電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定問題，可以理解為電力系統(tǒng)機(jī)電震蕩的阻尼問題。增加勵(lì)磁自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)強(qiáng)勵(lì)能力，降低勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)，是提高電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性的有效措施。電壓偏差和無功電流變量綜合放大：由于自動(dòng)檢測(cè)比較電路的輸出信號(hào)比較微弱，為了滿足勵(lì)磁系統(tǒng)靜態(tài)與動(dòng)態(tài)的自動(dòng)調(diào)節(jié)精度，故必須加以放大。此外，手動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電路還可作為自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電路故障時(shí)的備用。隨著控制理論的不斷發(fā)展，勵(lì)磁控制方式主要經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段，即單變量控制階段、線性多變量控制階段和非線性多變量控制階段。為了得到盡可能好的控制效果，所引的鎮(zhèn)定參量不是直接進(jìn)行反饋于另一反饋量 ? Vt 相加，而是經(jīng)過一定的校正環(huán)節(jié)后再與反饋量 ? Vt 相加，目前所采用的附加鎮(zhèn)定參量種類有轉(zhuǎn)速 ? w，發(fā)電機(jī)端電壓的頻率 ? f，發(fā)電機(jī)電磁功率 ? pe。不局限于常系數(shù)線性系統(tǒng)，而亦適用于時(shí)變的線性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)及離散系統(tǒng)等。這種組合能夠保證系統(tǒng)在過渡過程中各狀態(tài)量對(duì)其穩(wěn)態(tài)值的平方誤差的積分最小，故其控制效果不受振蕩頻率的影響。 a)李雅普諾夫方法 李雅普諾夫 (LyaPunov)穩(wěn)定性定理是關(guān)于運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性問題的一般理論和方法，提出一個(gè)多世紀(jì)以來，大量學(xué)者圍繞其應(yīng)用作了系統(tǒng)的研究。其中推導(dǎo)了以同步發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓、功角 (轉(zhuǎn)子運(yùn)行角 )和轉(zhuǎn)速等作為變量的非線性狀態(tài)方程，構(gòu)造出一個(gè)能反 映機(jī)組運(yùn)行規(guī)律的 LyaPunov函數(shù)，并根據(jù) LyaPunov 漸進(jìn)穩(wěn)定原理設(shè)計(jì)發(fā)電機(jī)組的勵(lì)磁控制規(guī)律。該方法的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)學(xué)過程簡(jiǎn)單，物理概念清晰，且適用于所有非線性系統(tǒng)，易于工程應(yīng)用。 魯棒勵(lì)磁控制的主要目的是通過一種設(shè)計(jì)方法來保證得到的控制器在預(yù)定的參數(shù)和結(jié)構(gòu)擾動(dòng)下仍然能保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可用 性。作者認(rèn)為，在當(dāng)前 ,應(yīng)該對(duì)此進(jìn)行一些實(shí)事求是和“承上啟下”的分析和小結(jié)，以明確：哪些問題已得到了比較圓滿的解決，不需要再花精力去研究了哪些關(guān)鍵問題還沒有得到滿意的解答，是今后研究的著力點(diǎn)；哪些問題仍然模糊不清，亟待明確 。勵(lì)磁控制設(shè)計(jì)需要解決的關(guān)鍵問題有： 計(jì)所需的多機(jī)系統(tǒng)降階動(dòng)態(tài)等值問題； ； 性問題 —— 包括可微非線性和不可微強(qiáng)非線性 (如控制限幅 )的處理及機(jī)端電壓的處理問題； ,即分散與解耦控制問題； ； 協(xié)調(diào)問題； ； ，勵(lì)磁控制器對(duì)不同運(yùn)行點(diǎn)、運(yùn)行方式和擾動(dòng)模式的適應(yīng)能力和優(yōu)化程度； ,包括閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、魯棒性等。動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)控制問題。 勵(lì)磁控制發(fā)展的第一階段可稱之為古典勵(lì)磁控制方式。 加拿大學(xué)者余耀南先生在 20 世紀(jì) 70 年代首先提出將最優(yōu)控制理論應(yīng)用到電力系統(tǒng)中。華中科技大學(xué)先后與東方電機(jī)股份有限公司和葛洲壩電廠能達(dá)通用電氣有限公司合作，開發(fā)了線性最優(yōu)和自適應(yīng)最優(yōu)微機(jī)勵(lì)磁控制器。 從整體上看，我國(guó)在微機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的控制算法的研究處在國(guó)際前列，所開發(fā)的微機(jī)勵(lì)磁控制裝置的功能也非常強(qiáng)大，但裝置所選用的元器件的可靠性以及生產(chǎn)制造工藝水平 與國(guó)外相比尚存在一定差距。 按照繼電保護(hù)規(guī)定 ,轉(zhuǎn)子 繞組過負(fù)荷保護(hù)特性與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子過電流特性一致。 表 1. 勵(lì)磁系統(tǒng) 突限方式 緩限方式 回到 110%的時(shí)間 Is 下降過程增加的熱量 I(%) 回到 110%Itm的時(shí)間 Is 下降過程增加的熱量 I（ %） 自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng) 交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng) 表 1. 自并勵(lì)和交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)過勵(lì)反時(shí)限限制突限和緩限方式的差別 由仿真可見 ,突限方式或者小延遲的緩限方式都可以接受。限制成功時(shí)刻離保護(hù)動(dòng)作還有。Ief∞為勵(lì)磁機(jī)連續(xù)運(yùn)行最大磁場(chǎng)電流 。因此 ,較大的過熱量設(shè)定值在連續(xù)多次電網(wǎng)故障時(shí)提供較多的支持。當(dāng)頂值電流瞬時(shí)限制失效時(shí)發(fā)出信號(hào) ,切換通道 ,在備用通道中實(shí)現(xiàn)頂值電流限制。 過勵(lì)報(bào)警信號(hào) 為了及時(shí)調(diào)整勵(lì)磁以避免跳機(jī) ,可以設(shè)置過勵(lì)報(bào)警 ,如 倍額定電流延時(shí) 5 s 報(bào)警 ,其相當(dāng)于轉(zhuǎn)子過負(fù)荷定時(shí)限保護(hù)功能。 4)實(shí)驗(yàn)中如果需要改接線路，必須按下“停止”按鈕以切斷交流電源，保證實(shí)驗(yàn)操作的安全。固定 18 電壓及可調(diào)電壓值可由控制屏下方中間的直流電壓表指示。有時(shí)候在開機(jī)時(shí)出現(xiàn)過流告警，這說明在開機(jī)時(shí)負(fù)載電流太大，需要降低負(fù)載電流。 認(rèn)真作好實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作能力，提高實(shí)驗(yàn)質(zhì)量和保護(hù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備、保證人身安全等都具有十分重要的作用。如果出現(xiàn)異常，應(yīng)立即切斷電源，并排除故障；如果一切正常，即可正式開始實(shí)驗(yàn)。 4．穩(wěn)定運(yùn)行幾分鐘，檢查勵(lì)磁系統(tǒng)各部分有無異常現(xiàn)象。 2．切換操作注意事項(xiàng)：①正常運(yùn)行中，是否允許切換及在什么條件下才能切換，應(yīng)嚴(yán)格按等 UK 值切換原則行事。由于運(yùn) 行中經(jīng)常保持了手控和自控電壓相等，故當(dāng)自控方式失控時(shí)，處于備用狀態(tài)的手控電壓接近于故障前的自控電壓，應(yīng)立刻從自動(dòng)切換到手控。 3．當(dāng)發(fā)電機(jī)外部短路，或由于其他原因電網(wǎng)電壓過低時(shí)，調(diào)節(jié)裝置 21 應(yīng)強(qiáng)行增加勵(lì)磁。對(duì)于沒有溫度計(jì)，采用自然冷卻的小容量可控勵(lì)磁裝置的硅整 流元件，當(dāng)散熱器燙手不能在上面停留時(shí)，應(yīng)降低負(fù)載；若不能降低溫度，應(yīng)停機(jī)檢查。 9．運(yùn)行中的勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置失控或故障時(shí)，應(yīng)冷靜處理，不宜慌張草率，以免事故擴(kuò)大，危及設(shè)備及人身安全。 QFG 且不能逐漸卸載的機(jī)組：為了避免勵(lì)磁裝置低頻強(qiáng)勵(lì)過電流，一般不宜帶負(fù)載停機(jī)，但應(yīng)注意防止甩負(fù)載飛車。其操作除斷開 QFG 后，應(yīng)將勵(lì)磁電流降至零（ UF相應(yīng)降至接近殘壓值）。 2．定期大修時(shí)的檢查與調(diào)試 ①分別檢查勵(lì)磁繞組、勵(lì)磁系統(tǒng)各變壓器及互感器、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器全部電路，以及操作、表計(jì)、保護(hù)、信號(hào)等電路的絕緣電阻應(yīng)符合要求；②徹底清除勵(lì)磁裝置各元器件、電路及外殼上 23 的灰塵及臟污；③檢查各帶電部位的絕緣物是否正常，要及時(shí)更換破皮、老化或損傷的 絕緣導(dǎo)線；④檢查各聯(lián)接頭、焊接點(diǎn)及接插件的接觸是否可靠、焊接是否良好；⑤檢查各控制開關(guān)、刀開關(guān)、按鈕、接觸器、空氣開關(guān)、繼電器、電位器等觸頭接觸是否良好，有無燒蝕損壞現(xiàn)象，機(jī)械傳動(dòng)