【正文】 2 章 勵(lì)磁系統(tǒng)的過(guò)勵(lì)限制 .......................................................................... 13 過(guò)勵(lì)限制的主要特性 ............................................................................. 13 限制過(guò)程 ................................................................................................. 13 級(jí)差 .......................................................................................................... 14 以勵(lì)磁機(jī)磁場(chǎng)電流作為過(guò)勵(lì)限制控制量的過(guò)勵(lì)限制整定 ................. 15 無(wú)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子過(guò)負(fù)荷保護(hù)的處理 ......................................................... 15 過(guò)熱量的釋放和再次過(guò)勵(lì)的條件 ......................................................... 15 過(guò)勵(lì)保護(hù) .................................................................................................. 16 頂值電流保護(hù) ................................................................................. 16 過(guò)勵(lì)反時(shí)限保護(hù) ............................................................................. 16 過(guò)勵(lì)報(bào)警信號(hào) ................................................................................. 16 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) .......................................... 17 實(shí)驗(yàn)裝置操作說(shuō)明 ................................................................................. 17 實(shí)驗(yàn)的基本要求 ..................................................................................... 18 III 可控勵(lì)磁發(fā)電系統(tǒng)操作運(yùn)行及檢測(cè)維護(hù) .............................................. 19 可 控勵(lì)磁自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的投入運(yùn)行的操作步驟 ......................... 19 自動(dòng) — 手動(dòng)控制切換操作要點(diǎn) ..................................................... 20 可控勵(lì)磁自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的正常運(yùn)行要點(diǎn) ..................................... 20 勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置的退出及停機(jī)操作要點(diǎn) ......................................... 21 可控勵(lì)磁自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置的檢查與維護(hù) ......................................... 22 控勵(lì)磁發(fā)電系統(tǒng)常見(jiàn)故障及處理方法 .................................................. 23 滅磁開(kāi)關(guān) QFG 的常見(jiàn)故障及處理方法 ....................................... 23 調(diào)試中常見(jiàn)故障及處理方法 ......................................................... 23 起勵(lì)中常見(jiàn)故障及處理 ................................................................. 24 空載運(yùn)行中的常見(jiàn)故障及處理方法 ............................................. 26 負(fù)載運(yùn)行中的常見(jiàn)故障及處理方法 ............................................. 26 第 4 章 過(guò)勵(lì)限制特性實(shí)驗(yàn) .............................................................................. 30 可控勵(lì) 磁發(fā)電系統(tǒng)過(guò)勵(lì)限制電路原理及其工作特性 ......................... 30 實(shí)驗(yàn)設(shè)備 .................................................................................................. 31 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟 ..................................................................................... 32 結(jié)論 .................................................................................................................... 35 致謝 .................................................................................................................... 36 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................ 37 附 錄 A ............................................................................ 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。為此，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，要求發(fā)電機(jī)迅速增大勵(lì)磁電流，以維持電網(wǎng)的 電壓水平及穩(wěn)定性。隨著發(fā)電機(jī)容量的提高，所需勵(lì)磁電流也隨之增大，而直流勵(lì)磁機(jī)由于存在機(jī)械整流環(huán)，功率過(guò)大時(shí)制造存在困難，因此在大容量的發(fā)電機(jī)組上很少采用。當(dāng)機(jī)組甩負(fù)荷時(shí)，通過(guò)勵(lì)磁系統(tǒng)的快速調(diào)節(jié)作用，應(yīng)限制機(jī)端電壓不致過(guò)分升高。在 ? =90o 時(shí)線路達(dá)到所能輸送的極限功率，即 12m UUP X? 對(duì)于單機(jī) —— 無(wú)窮大母線系統(tǒng)，不考慮凸極效應(yīng)和定子電阻。 改善電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性 電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性是指系統(tǒng)遭受到大干擾（如短路，斷線等） 4 時(shí)，能否 維持同步運(yùn)行的能力。 只有勵(lì)磁電壓上升快速并且頂值電壓高的勵(lì)磁系統(tǒng)對(duì)于改善暫態(tài)穩(wěn)定才有較顯著的作用，快速?gòu)?qiáng) 勵(lì)可減少加速面積，增加減速面積，提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。研究表明，按電壓偏差調(diào)節(jié)的比例式快速勵(lì)磁系統(tǒng)，會(huì)造成電力系統(tǒng)機(jī)電震蕩阻尼變?nèi)酢? 當(dāng)母線電壓發(fā)生波動(dòng)時(shí)，發(fā)電機(jī)無(wú)功電流的增量與電壓偏差成正比，與調(diào)差系數(shù)成反比。勵(lì)磁功率輸出電路：一般由勵(lì)磁電源和可控變流器件組成，可控變流器件由移相觸發(fā)脈沖進(jìn)行控制。 ：在自并勵(lì)型可控硅靜止勵(lì)磁系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)電機(jī)端電壓過(guò)度降低時(shí)，會(huì)導(dǎo)致勵(lì)磁變壓器副邊電壓過(guò)低，使勵(lì)磁系統(tǒng)無(wú)法工作。要使閉環(huán)系統(tǒng)成為穩(wěn)定系統(tǒng)，必須將增益 K 的值限制在一定范圍，而要提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度就得使增益 K 大于某一值，有時(shí)這二者是無(wú)法滿足的。該控制方式由于考慮了電力系統(tǒng)多個(gè)控制目標(biāo)的綜合，并采用最優(yōu)化設(shè)計(jì)，因而具有更好的動(dòng)態(tài)性能，在魯棒性和適應(yīng)性上也有很大的改善。其局限性之一是線性化的結(jié)果與實(shí)際的非線性方程有一定的偏離；其二是當(dāng)電力系統(tǒng)的接線方式發(fā)生變化，其描述系統(tǒng)的狀態(tài)方程將和實(shí)際的系 統(tǒng)出現(xiàn)偏差而導(dǎo)致控制性能出現(xiàn)微小的下降。 其次所設(shè)計(jì)的控制器和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相關(guān)，對(duì)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化的適應(yīng)能力也無(wú)法得到保證。將李雅普諾夫函數(shù)法運(yùn)用到單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)勵(lì)磁控制器的設(shè)計(jì)，并取得了較為滿意的結(jié)果。 b)基于微分幾何數(shù)學(xué)方法 基于微分幾何方法屬于反饋線性化方法的一種，它通過(guò)合理的坐標(biāo)變換找到非線性反饋規(guī)律，引入虛擬控制量將非線性系統(tǒng)映射為一個(gè)線性系統(tǒng)，使非線性系統(tǒng)在一定范圍內(nèi)實(shí) 現(xiàn)精確線性化，線性控制理論所有的方法都可以直接加以利用，從而把非線性系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為線性系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)問(wèn)題。 上述應(yīng)用于電力系統(tǒng)的微分幾何方法，直接線性化和逆系統(tǒng)方法實(shí)質(zhì)上都是一種反饋線性化的方法。但該設(shè)計(jì)方法有其不足之處，如控制理論本身有待進(jìn)一步完善，而且在應(yīng)用于發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制設(shè)計(jì)時(shí)，在模型和實(shí)現(xiàn)上還有許多實(shí)際問(wèn)題需要進(jìn)一步研究。需要不同學(xué)派同仁各抒己見(jiàn)、集思廣益，方能奏效。現(xiàn)有的絕大多數(shù)非線性勵(lì)磁控制所針對(duì)的只是常規(guī)非線性 (或稱為光滑可逆非線性 )問(wèn)題，而對(duì)工程實(shí)際中廣泛存在的強(qiáng)非線性“視而不見(jiàn)”，或者只是做事后的定性校驗(yàn)；針對(duì)單機(jī)無(wú)窮大電力系統(tǒng)提出了一種考慮輸入限幅和機(jī)組端電壓約束的分段 LQ 勵(lì)磁控制策略 ,而對(duì)于一般情況的多機(jī)電力系 統(tǒng)尚需要進(jìn)行更深入的研究。 20 世紀(jì) 50 年代以來(lái)，磁放大器出現(xiàn)后，常被用用直流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)。這兩種調(diào)節(jié)方式都是基于線性傳遞函數(shù)數(shù)學(xué)模型上的單變量設(shè) 計(jì)方法。 迄今為止，線性最優(yōu)勵(lì)磁控制器已進(jìn)入實(shí)用階段，成為兼有 AVR 和PSS 功能，可供大型發(fā)電機(jī)組優(yōu)選的勵(lì)磁控制方案之一。 國(guó)外微機(jī)勵(lì)磁控制器進(jìn)入實(shí)用也是在 20 世紀(jì) 80 年代， 1989 年 7 月日本東芝公司在日本投入了雙微機(jī)系統(tǒng)的數(shù)字式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器；加拿大通用電氣公司（ CGE）于 1990 年也開(kāi)發(fā)出微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器；瑞士 ABB 公司開(kāi)發(fā)了 UNITROLD 型微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器。因勵(lì)磁機(jī)飽和難以與發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)過(guò)電流特性匹配時(shí)宜采用非函數(shù)形式的多點(diǎn)表述反時(shí)限特性。啟動(dòng)值不影響反時(shí)限特性 ,并當(dāng)磁場(chǎng)電流大于啟動(dòng)值后進(jìn)入反時(shí)限計(jì)算。過(guò)勵(lì)反時(shí)限與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子過(guò)負(fù)荷保護(hù)之間的級(jí)差需要考慮以下原則： ； 、電流回到長(zhǎng)期值以下的過(guò)程中過(guò)熱的積累不導(dǎo)致保護(hù)動(dòng)作； ,即過(guò)勵(lì)反時(shí)限限制設(shè)置較大的過(guò)熱 量有利于電力系統(tǒng)穩(wěn)定。 15 確定頂值電流瞬時(shí)限制值時(shí)需要考慮勵(lì)磁機(jī)的飽和。 4)按照 Ce 整定發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子過(guò)負(fù)荷保護(hù)。仿真 600 MW 汽輪發(fā)電機(jī)自并勵(lì)系統(tǒng)誤強(qiáng)勵(lì)過(guò)程 ,120%Un(Un 為額定電壓 )延時(shí) s 保護(hù)動(dòng)作的誤強(qiáng)勵(lì)時(shí)間是 s。仿真無(wú)刷交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)在超過(guò)頂值電流 10%Ifn、延時(shí) s 完成通道切換時(shí) ,磁場(chǎng)電流達(dá)到 235%Ifn,轉(zhuǎn)子繞組附加發(fā)熱量約 %?？刂破磷髠?cè)安裝的自耦調(diào)壓器必須調(diào)在零位，即必須將調(diào)節(jié)手柄沿逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)到底。 2)打開(kāi)“電源總開(kāi)關(guān)”，按下“啟動(dòng)”按鈕，并將“單相自耦調(diào)壓器” 開(kāi)關(guān)撥到“開(kāi)”位置，通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)，在輸 出口 a、 x 兩端，可獲得所需的單相交流電壓。所以本電源在開(kāi)機(jī)時(shí)，約需有 3～ 4 秒鐘的延時(shí)后，進(jìn)入正常的輸出。通過(guò)實(shí)驗(yàn)使學(xué)生能夠 根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，?shí)驗(yàn)內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)設(shè)備擬定實(shí)驗(yàn)線路，選擇所需儀表，確定實(shí)驗(yàn)步驟，讀取實(shí)驗(yàn)所需數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)和現(xiàn)象進(jìn)行分析研究，得出必要的結(jié)論，從而完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。 2)選擇組件和儀表 實(shí)驗(yàn)前先熟悉本次實(shí)驗(yàn)所用的組件，記錄繼電器銘牌數(shù)據(jù)和選擇合適的儀表量程，然后依次排列組件和儀表，便于讀取數(shù)據(jù)。 6)認(rèn)真負(fù)責(zé)，實(shí)驗(yàn)有始有終 實(shí)驗(yàn)完畢，須 將實(shí)驗(yàn)結(jié)果交指導(dǎo)老師審查。 此外，系統(tǒng)也允許按類似步驟用手控方式起勵(lì)及運(yùn)行。因?yàn)榧词故蔷哂胸?fù)反饋閉環(huán)運(yùn)行的手控電路，其自動(dòng)調(diào)節(jié)能力也遠(yuǎn)不如自控方式強(qiáng)，當(dāng)發(fā)電機(jī)突然大量減少負(fù)載時(shí)，很容易產(chǎn)生過(guò)電壓。 可控勵(lì)磁自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的正常運(yùn)行要點(diǎn) 1．正常重載運(yùn)行下的可控勵(lì)磁自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，特別當(dāng)電網(wǎng)電壓偏低，在低功率因數(shù)下運(yùn)行時(shí)，應(yīng)注意裝置的輸出電流不得超過(guò)額定值，以免主電路各元件（特別是可控整流元件）過(guò)載，影 響使用壽命。當(dāng)需要改變機(jī)組 間的無(wú)功分配比例關(guān)系時(shí)，應(yīng)改變調(diào)差電阻。C ，以防變壓器油加速老化；若為干式，則線圈溫度不得經(jīng)常高于 95176。（ B）對(duì)于斷開(kāi) QF 后不能立刻聯(lián)跳 QFG 的裝置，在斷 QFG 以前，即使發(fā)電機(jī)短時(shí)空載運(yùn)行，亦應(yīng)注意維持 f、 UF 額定值不變，防止發(fā)電機(jī)過(guò)壓。（ C）斷開(kāi)勵(lì)磁電源開(kāi)關(guān)。其余步驟同單機(jī)運(yùn)行方式。檢修安裝時(shí)，應(yīng)對(duì)號(hào)入座，防止混亂；⑾大修后的可控勵(lì)磁自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，應(yīng)作開(kāi)環(huán)試驗(yàn)，方法步驟同實(shí)驗(yàn)十二，結(jié)果應(yīng)與過(guò)去的實(shí)驗(yàn)資料對(duì)比。 原因：①操作機(jī)構(gòu)故障或調(diào)整不當(dāng)，致使線圈通電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)；②連續(xù)頻繁操作次數(shù)過(guò)多；③線圈嚴(yán)重受潮、腐蝕或機(jī)械損傷，造成匝間或?qū)娱g短路。原因是檢測(cè)放大電路故障?？赡苁侨嘤|發(fā)脈沖不對(duì)稱，或者某相或某兩相觸發(fā)電路故障無(wú)輸出。 25 2．按起勵(lì)按鈕，勵(lì)磁電