【正文】 部分是否靈活可靠；⑥各指示儀表是否正常，模擬指針表應(yīng)檢查表計(jì)的表針有無卡塞現(xiàn)象，按要求定期校驗(yàn)；⑦按要求對(duì)勵(lì)磁變壓器及互感器的絕緣油作定期化驗(yàn)及絕緣試驗(yàn)；⑧檢查電刷與集電環(huán)接觸是否良好，更換磨損過大的電刷；⑨檢查各插件板上的元器件是否變質(zhì)或損壞，電路是否正常，焊點(diǎn)是否脫落。 滅磁開關(guān) QFG 的常見故障及處理方法 1． QFG 合不上。 處理：①合上交流側(cè)電源開關(guān)；②熔斷器熔斷可能由于 QFG 未跳閘，或勵(lì)磁電源變壓器未斷開所致。 5．三相觸發(fā)脈沖及手控均正常，但當(dāng)自控電壓從某值起逐漸上升時(shí)，可控橋輸出電壓上下波動(dòng)。 起勵(lì)中常見故障及處理 1．按起勵(lì)按鈕，勵(lì)磁電流表擺動(dòng)一下，再按按鈕就沒有反應(yīng)了。①若為無外接電源的自激起勵(lì)，可能是剩磁不足甚至消失，應(yīng)外接直流電源充磁，或者勵(lì)磁繞組極性與殘壓不一致，可對(duì)換勵(lì)磁繞組兩引出線；②若為外接電源助磁起勵(lì)，可能是電源電 壓過低，應(yīng)提高電壓；③勵(lì)磁回路開路，可能是集電環(huán)與電刷接觸不良、有的聯(lián)接點(diǎn)聯(lián)接不良、勵(lì)磁繞組或連線有斷線、滅磁開關(guān)接觸不良或未合上；④起勵(lì)控制回路故障，如起勵(lì)按鈕接觸不良、起勵(lì)接觸器線圈或控制回路斷線或短路；⑤起勵(lì)二極管損壞；⑥調(diào)試 —運(yùn)行切換插件位置有誤，應(yīng)切至運(yùn)行位置；⑦勵(lì)磁電源變壓器高壓側(cè)開關(guān)未合。 3．按起勵(lì)按鈕無反應(yīng)，勵(lì)磁電流及電壓表絲毫不動(dòng)。 處理：①切換電路的等值負(fù)載電阻變質(zhì)或損壞；②輸出端平滑電容容量不足或損壞，造成開路或短路；若容量不足，可留待閉環(huán)調(diào)試中處理。 原因是可控橋交流側(cè)相序接錯(cuò)，或者是同步電壓相序或相位有錯(cuò)。 2．三相觸發(fā)脈沖正常，但可控橋直流輸出及交流輸入均為零。 上述檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)的問題，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行檢修或換件處理。但必須注意安全，防止觸及帶電部位；⑧電刷與集電環(huán)接觸是否良好，有無火花及異常噪音；⑨接線板、接線頭、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器各部位、各種變壓器及互感器等，應(yīng)經(jīng)常保持清潔無塵，不允許有油污或其他危 及安全的雜物存在；⑩勵(lì)磁可控整流裝置的通風(fēng)散熱系統(tǒng)是否工作正常，冷卻風(fēng)道有無堵塞現(xiàn)象；⑾定期檢查各部緊固件，不應(yīng)松動(dòng)或脫落；⑿有無其他異常現(xiàn)象；⒀作好運(yùn)行日志，定時(shí)抄寫表計(jì)讀數(shù)。 采用外接直流電 源助磁或它激起勵(lì)的機(jī)組。（ E）將控制方式切換開關(guān)置于截止位置。 7．當(dāng)發(fā)電機(jī)由于某種原因低頻運(yùn)行時(shí)，應(yīng)特別注意可控橋輸出電流不得超過允許值，可控硅的溫升應(yīng)符合要求。C ；至于管殼的溫度，由于受結(jié)溫、環(huán)境溫度，通過的電流、可控硅導(dǎo)通角、散熱條件（如冷卻方式及散熱器大?。┑戎T多因素影響，難以用作判斷依據(jù)，但當(dāng)條件限制無據(jù)可查時(shí)，管殼溫度一般以不超過 70～ 80176。同時(shí)應(yīng)著重監(jiān)視低勵(lì)限制單元的運(yùn)行情況。⑤處于自控方式運(yùn)行中的勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)，必須經(jīng)常注意保持手控、自控電壓相等，特別當(dāng)負(fù)載發(fā)生較大變化后，更應(yīng)及時(shí)調(diào)節(jié)手控電壓，使之等于自控值，以便自控電路故障或緊急時(shí)，立即切至手控方式。③重復(fù)上述操作 1～ 2 次，盡可能使兩種控制電壓相等。 2．按起勵(lì)試驗(yàn)步驟①～③將發(fā)電機(jī)電壓 UF建立至最低整定值。為方便檢查線路的正確性，實(shí)驗(yàn)線路圖中的直流回路、交流回路、控制回路等應(yīng)分別用不同顏色的導(dǎo)線連接。 實(shí)驗(yàn)前應(yīng)復(fù)習(xí)教科書有關(guān)章節(jié)內(nèi)容，認(rèn)真研讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，了解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?xiàng)目、方法與步驟，明確實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)注意的問題（有些內(nèi)容可到實(shí)驗(yàn)室對(duì)照實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行預(yù)習(xí)，熟悉組件的編號(hào)，使用及其規(guī)定值等）。只有將電壓調(diào)低（約 240V 以下），并按“過壓復(fù)位”按鈕后，才能自動(dòng)恢復(fù)正常輸出。 3. 開啟直流操作電源的步驟 1)在交流電源啟動(dòng)后，接通“固定直流電壓輸出”開關(guān)，可獲得 220V（額定電流為 ）不可調(diào)的直流電壓輸出。 3)按下“啟動(dòng)”按鈕，“啟動(dòng)”按鈕指示燈亮，只要調(diào)節(jié)自耦調(diào)壓器的手柄，在輸出口 U、 V、 W 處可得到 0～ 450V 的線電壓輸出，并可由控制屏上方的三只交流電壓表指示。 過勵(lì)反時(shí)限保護(hù) 過熱量累計(jì)超過設(shè)定值某個(gè)百分?jǐn)?shù) (如 10%)時(shí)判斷過勵(lì)反時(shí)限限制失敗 ,進(jìn)行通道切換。 頂值電流保護(hù) 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的頂值電流保護(hù)對(duì)于高頂值勵(lì)磁系統(tǒng)是必備功能。 一次過電流帶來的過熱量經(jīng)電流小于額定值而得到逐步釋放 ,過熱量最小等于 0。其步驟如下： 1)由勵(lì)磁機(jī)負(fù)載特性得到發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)電壓倍數(shù)與勵(lì)磁機(jī)磁場(chǎng)電流倍數(shù)的關(guān)系。如 If=2,保護(hù)和過勵(lì)限制電流測(cè)量各有%和 %的誤差 ,并且各有 %和 %的時(shí)間誤差 ,限制過程磁場(chǎng)繞組增加的過熱量約 %。 過勵(lì)限制信號(hào)測(cè)量誤差小于 %,時(shí)間誤差小于 %,有良好的調(diào)節(jié)參數(shù) ,使得限制過程快速而穩(wěn)定 ,過勵(lì)限制特性能夠通過試驗(yàn)證實(shí)。 水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子僅有承受 2fnI 的持續(xù)時(shí)間的描述 ,缺少過電流特性的函數(shù)描述。其中有很多公司如瑞士 ABB、加拿大CGE、奧地利 ELIN、英國(guó) GEC 的產(chǎn)品在我國(guó)的大中型發(fā)電廠得到應(yīng)用。清華大學(xué)分別與哈爾濱電機(jī)廠和北京重型電機(jī)廠合作，研制了全數(shù)字式勵(lì)磁控制器。 隨著現(xiàn)代控制理論和實(shí)踐的發(fā)展，研究方法和工具得到了不斷的改進(jìn)。 勵(lì)磁控制理論的發(fā)展與自動(dòng)控制理論本身的發(fā)展是息息相關(guān)的，控制理論總的發(fā)展趨勢(shì)是由單變量到多變量，由線性到非線性，再到智能化控制。由于控制手段增多，調(diào)節(jié)系統(tǒng)的側(cè)重點(diǎn)和 11 能力各異，因此有必要從整體出發(fā)。 現(xiàn)代大型同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制的主要目標(biāo)包括：高精度的電壓調(diào)節(jié)功能 。近年來，模糊控制技術(shù)得到了越來越多的重視，模糊控制不依賴對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，魯棒性好，簡(jiǎn)單實(shí)用，可以離線形成控制表存儲(chǔ)在控制器中，可以很好地滿足勵(lì)磁控制系統(tǒng)快速反應(yīng)的要求，因而在發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制器的設(shè)計(jì)上受到關(guān)注，并取得了一定的實(shí)際效果。 但目前這些方法還存在一些問題，如滑動(dòng)模態(tài)的到達(dá)條件比較嚴(yán)格，開關(guān)邏輯函數(shù)的設(shè)計(jì)比較困難等。 直接反饋線性化方法是另一種使非線性系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)線性化的方法，與微分幾何法相比，這種方法數(shù)學(xué)過程非常簡(jiǎn)單，不需要進(jìn)行復(fù)雜的坐標(biāo)變換和數(shù)學(xué)推導(dǎo)，直接便可得到線性化的結(jié)果。文獻(xiàn)將李雅普諾夫第二穩(wěn)定性理論應(yīng)用到電力系統(tǒng)控制中，通過構(gòu)造反映機(jī)組運(yùn)行規(guī)律的李雅普諾夫函數(shù)并以其為最小目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 非線性多變量勵(lì)磁控制方式 由于電力系統(tǒng)是一個(gè)強(qiáng)非線性 和結(jié)構(gòu)多變的系統(tǒng)，大多數(shù)實(shí)際工程控制系統(tǒng)也都是非線性系統(tǒng)，非線性系統(tǒng)的問題最后要用非線性的控制理論來解決。第二，系統(tǒng)在偏離設(shè)計(jì)的最優(yōu)運(yùn)行狀態(tài)下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)與設(shè)計(jì)的最優(yōu)運(yùn)行狀態(tài)下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)之間相差甚微。適用于多控制量的系統(tǒng) 。具有代表性的方法就是增加了 PSS環(huán)節(jié)的 PID 勵(lì)磁控制和 LOEC 線性最優(yōu)勵(lì)磁控制。研究主要集中在兩個(gè)方面 :一是勵(lì)磁方式的改進(jìn)，二是勵(lì)磁控制方式的改進(jìn)。主要有： ：?jiǎn)?dòng)發(fā)電機(jī)時(shí)，當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的剩磁無法建立電壓時(shí)， 6 要利用起勵(lì)電路供給發(fā)電機(jī)初始勵(lì)磁電流。 基本工作電路 基本工作電路是可控勵(lì)磁裝置向發(fā)電機(jī)提供勵(lì)磁電流并完成自動(dòng)調(diào)節(jié)任務(wù)必不可少的單元電路，它包括如下工作電路：電源變換與無功調(diào)差：將發(fā)電機(jī)輸出電壓變換成自動(dòng)檢測(cè)所需的電壓信號(hào)，并復(fù)合無功電流的變化量，輸出一個(gè)既可反映電壓差變化又能反映無功電流變化量的信號(hào)源。此外，采用現(xiàn)代控制理論的勵(lì)磁控制器，如線性最優(yōu)勵(lì)磁控制器、自適應(yīng)勵(lì)磁控制器和非線性勵(lì)磁控制器等勵(lì)磁系統(tǒng)，也能有效的抑制各種頻率的低頻震蕩。 改善電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性 動(dòng)態(tài)穩(wěn)定是研究電力系統(tǒng)受到擾動(dòng)后，恢復(fù)原始平衡點(diǎn)（瞬時(shí)擾動(dòng)）或過度到新的平衡點(diǎn)（大擾動(dòng)后）的過程穩(wěn)定性。 當(dāng)系統(tǒng)受到小的擾動(dòng)后，發(fā)電機(jī)能繼續(xù)保持與系統(tǒng)同步運(yùn)行特性稱為電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性。 這樣，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器實(shí)際上起到了補(bǔ)償發(fā)電機(jī)內(nèi)電抗的作用。現(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。用作勵(lì)磁電源的同軸交流發(fā)電機(jī)稱為交流勵(lì)磁機(jī) 。如圖 11 所示。另一部分用于在正常運(yùn)行或發(fā)電機(jī)發(fā)生故障時(shí)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流以滿足安全運(yùn) 行的需要，通常稱作勵(lì)磁控制部分 (或稱控制單元，亦稱勵(lì)磁調(diào)節(jié)器 )。而不同容量的負(fù)載，以及負(fù)載的不同功率因數(shù)，對(duì)同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁磁場(chǎng)的反映作用是不同的，要維持同步發(fā)電機(jī)端電壓為一定水平，就必須根據(jù)負(fù)載的大小及負(fù)載的性質(zhì)隨時(shí)調(diào)節(jié)同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁。 本文主要 對(duì)可控勵(lì)磁發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，首先對(duì)可控勵(lì)磁發(fā)電系統(tǒng)做了相關(guān)簡(jiǎn)介并探討了可控勵(lì)磁發(fā)電系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外未來發(fā)展形勢(shì)。 電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的變化主要影響電網(wǎng)的電壓水平和并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組間無功功率的分配。整個(gè)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)是由勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、勵(lì)磁功率單元和發(fā)電機(jī)構(gòu)成的一個(gè)反饋控制系統(tǒng)。 勵(lì)磁控制系統(tǒng)的作用 維持發(fā)電機(jī)端電壓在給定水平 在發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行條件下，勵(lì)磁系統(tǒng)應(yīng)維持發(fā)電機(jī)機(jī)端 （或指定控制點(diǎn)）電壓在給定水平。但由于自動(dòng)勵(lì)磁的調(diào)節(jié)裝置的出現(xiàn)，使這一問題得到了圓滿的解決。qE 維持不變的功角特性最大值。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。當(dāng)阻尼為正時(shí)，動(dòng)態(tài)是穩(wěn)定的；阻尼為負(fù)時(shí)，動(dòng)態(tài)是不穩(wěn)定的；阻尼為零時(shí)，是臨界狀態(tài)。 5 在并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)間合理分配無功功率 多臺(tái)發(fā)電機(jī)在母線上并列運(yùn)行時(shí)，他們輸出的有功決定于輸入的機(jī)械功率，而發(fā)電機(jī)輸出的無功則和勵(lì)磁電流有關(guān)，控制并聯(lián)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)之間無功分配是勵(lì)磁控制系統(tǒng)的一項(xiàng)重要功能。此外，由于除了自動(dòng)檢測(cè)的偏差信號(hào)之外，還有其他輔助控制信號(hào)（如過勵(lì)限制、欠勵(lì)限制等）的綜合作用，共同作用于移相觸發(fā)電路。 ：為了防止勵(lì)磁電流過分降低時(shí)，發(fā)電 機(jī)定子電流和電壓關(guān)系由滯后的功率因數(shù)角變?yōu)槌暗墓β室驍?shù)角，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)發(fā)生進(jìn)相運(yùn)行，使機(jī)組失去穩(wěn)定或危及機(jī)組的安全運(yùn)行，故設(shè)置欠勵(lì)限制電路。 基于單變量控制方式 單變量控制階段的控制規(guī)律是按發(fā)電機(jī)端電壓偏差 ? Vt 的比例進(jìn)行調(diào)節(jié)或 ? Vt 的比例一積分一微分進(jìn)行調(diào)節(jié) (PID 調(diào)節(jié)方式 )。 PSS環(huán)節(jié)的存在，在其參數(shù)設(shè)計(jì)和選取得比較合適的條件下，可使原有的 PID控制系統(tǒng)主導(dǎo)特征值左移，起到改善電力系統(tǒng)阻尼特性和小干擾穩(wěn)定性的作用。描述發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程是一系列非線性方程，線性最優(yōu)控制將這些非線性方程在時(shí)域內(nèi)逐點(diǎn)線性化，計(jì)算出最優(yōu)控制規(guī)律。第四，可使系統(tǒng)獲得高的微動(dòng)態(tài)穩(wěn)定極限。該方法以李雅普諾夫第二穩(wěn)定性理論為基礎(chǔ)，通過構(gòu)造能反映機(jī)組運(yùn)行規(guī)律的李雅普諾夫函數(shù)并以其為最小目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)。用大范圍線性化方法將非線性系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為線性系統(tǒng)，然后利用線性系統(tǒng)的Lyapunov 方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。缺點(diǎn)是運(yùn)用該方法設(shè)計(jì)的控制器與網(wǎng)絡(luò)參數(shù)有關(guān)，因此無法保證對(duì)網(wǎng)絡(luò)變化的魯棒性。目前，己有大量的文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)了以滑模變結(jié)構(gòu)控制、 H? 控制和 ? 綜合理論為代表的魯棒控制理論在發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。而哪些問題乃細(xì)枝末節(jié)，不 必沉溺于其中等等，將是大有裨益的事。 關(guān)于同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制，還有一些關(guān)鍵的問題迄今沒有得到很好地解決，它們是進(jìn)一步研究的重點(diǎn)所在。目前的協(xié)調(diào)控制設(shè)計(jì)大多僅停留在離線規(guī)劃水平，較少考慮系統(tǒng)運(yùn)行方式和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓瘜?duì)協(xié)調(diào)控制策略的要求，進(jìn)一步的研究應(yīng)該考慮控制器之間的在線動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)問題。在這一階段，勵(lì)磁控制首先從單機(jī)系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)開始，提出了按發(fā)電機(jī)端電壓偏差進(jìn)行比例式調(diào)節(jié)的單輸入 —— 單輸出地勵(lì)磁控制方式，即比例調(diào)節(jié)方式。國(guó)內(nèi)則是清華大 學(xué)盧強(qiáng)教授等首先建立和完善了線性最優(yōu)勵(lì)磁控制器（ Linear Optimal Excitation Controller， LOEC）的理論體系，并與天津電氣研究所共同研制出了第一臺(tái)基于線性最優(yōu)勵(lì)磁控制理論的模擬式 LOEC 裝置。此外，廣州電器科學(xué)研究所、長(zhǎng)江水利委員會(huì)陸管局自動(dòng)化研究所、武漢洪山電工技術(shù)研究所、河北工業(yè)大學(xué)、福州大學(xué)以及武漢華工大電力技術(shù)研 究所等科研生產(chǎn)單位也在微機(jī)勵(lì)磁控制器的研究方面開展了相關(guān)工作。 13 第 2章 勵(lì)磁系統(tǒng)的過勵(lì)限制 過勵(lì)限制的主要特性 勵(lì)磁系統(tǒng)和有刷交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)采用發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)電流作為過勵(lì)限制的控制量 ,無刷交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)采用勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁電流作為過勵(lì)限制 的控制量。過勵(lì)反時(shí)限特性與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組過負(fù)荷保護(hù)特性之間留有級(jí)差 ,確保在保護(hù)動(dòng)作之前限制動(dòng)作。緩限方式可以減少有功波動(dòng) ,而緩限過程增加的熱量不大。 上述條件下可以選擇頂值電流下過勵(lì)限制比保護(hù)提前 2 s 動(dòng)作 。tP 為發(fā)電機(jī)的頂值電流持續(xù)時(shí)間。 16 過勵(lì)保護(hù) GB/T — 2021 中的過勵(lì)保護(hù)包含調(diào)節(jié)器的頂值電流保護(hù)和過勵(lì)反時(shí)限保護(hù) 2 種。備用通道 可以是自動(dòng)通道 ,也可以是獨(dú)立的手動(dòng)通道。 17 第 3章 可控勵(lì)磁發(fā)電系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置操作及維護(hù) 實(shí)驗(yàn)裝置操作說明 實(shí)驗(yàn)開啟及關(guān)閉交流或直流電源都在控制屏上操作。實(shí)驗(yàn)完畢，須將自耦調(diào)壓器調(diào)回到零位，斷總開關(guān)。當(dāng)將該表下方的“電壓指示切換”開關(guān)撥向“可調(diào)電壓”時(shí)，指 示可調(diào)電源電壓的輸出值，當(dāng)將它撥向“固定電壓”時(shí)，則指示輸出固定的電源電壓值。若在空載下開機(jī)，發(fā)生過流告警，這是由于氣溫或濕度明顯變化，造成光電耦合器 TIL117 漏電使過流保護(hù)起控點(diǎn)改變所致，一般經(jīng)過空載開機(jī) (即開啟交流電源后，再開啟“可調(diào)直流電源”開關(guān) )預(yù)熱幾十分鐘，即可停止告警，恢復(fù)正常。 1)建立小組，合理分工 每次實(shí)驗(yàn)都以小組為單位進(jìn)行，每組由 2～ 3 人組成。 5)讀取數(shù)據(jù) 預(yù)習(xí)時(shí)對(duì)繼電器及其保護(hù)裝置的試驗(yàn)方法及所測(cè)數(shù)據(jù)的大小作到心中有數(shù)。 5．按并列操作要求和步驟