【正文】 47HZ以上不限，47HZ～40HZ動(dòng)作，40HZ以下逆變。第四是發(fā)電機(jī)無功功率欠勵(lì)磁限制，也就是發(fā)電機(jī)無功進(jìn)相限制。第二是恒勵(lì)磁電流起勵(lì)，即轉(zhuǎn)子電流閉環(huán)運(yùn)行，最小起勵(lì)設(shè)定值是15%額定勵(lì)磁電流，其值可由小鍵盤的“+、”進(jìn)行修改。每一工控機(jī)都有自己的LED顯示和小鍵盤，但開關(guān)量信號(hào)是公用的。分析MEC數(shù)次故障情況，可以得出兩點(diǎn)結(jié)論；第一，優(yōu)質(zhì)的硬件質(zhì)量是提高高冗余度設(shè)備可靠性的關(guān)鍵；第二，讓工控機(jī)具備完善的自我檢測(cè)功能是發(fā)揮高冗余度設(shè)備優(yōu)勢(shì)重要措施。所謂余弦移相，從理論上講，控制角α等于控制電壓百分?jǐn)?shù)的反余弦值。其作用是給發(fā)電機(jī)提供初始起勵(lì)電流，即給發(fā)電機(jī)充磁，以保證勵(lì)磁裝置正常工作。對(duì)于不同的滅磁開關(guān)，一般按照是否吸收能量，以及滅弧柵結(jié)構(gòu)來分類：耗能型：一般采用短弧原理滅弧柵，如DM2型滅磁開關(guān)。在圖110中，整流輸出電壓Ud（平均電壓）同陽極電壓Uy（線電壓有效值）和控制角α的關(guān)系式：Ud= UyCOSα，這里的α范圍一般是20～120度。正是因?yàn)橛心孀儬顟B(tài)，勵(lì)磁裝置在正常停機(jī)滅磁時(shí)，就不需要跳滅磁開關(guān)，可以大大減輕了滅磁裝置的工作負(fù)擔(dān)。靜止勵(lì)磁方式是指采用半導(dǎo)體整流的勵(lì)磁方式，又分為自并勵(lì)和自復(fù)勵(lì)，常用的自復(fù)勵(lì)有交流側(cè)串聯(lián)和直流側(cè)并聯(lián)兩種，具體分類如下：它勵(lì)：備用勵(lì)磁裝置勵(lì)磁方式 自并勵(lì)：20F—21F勵(lì)磁裝置 自勵(lì) 交流側(cè)串聯(lián)自復(fù)勵(lì)：1F—19F勵(lì)磁裝置自復(fù)勵(lì) 直流側(cè)并聯(lián)自復(fù)勵(lì)葛洲壩電廠1F～19F采用采用可控硅靜止式交流側(cè)串聯(lián)型自復(fù)勵(lì)勵(lì)磁方式，其交流陽極電源基本接線見圖18，可控硅陽極電壓相量圖見圖19。在我國，科研人員將其用于復(fù)雜電力系統(tǒng)，并發(fā)展了這種理論，使我國在該前沿學(xué)科領(lǐng)域占有國際上一席之地。線性最優(yōu)勵(lì)磁控制，以提高系統(tǒng)調(diào)壓精度，靜態(tài)穩(wěn)定和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定為目標(biāo)，將非線性的電力系統(tǒng)簡化為線性模型，采用計(jì)算機(jī)技術(shù)，使其規(guī)定的性能指標(biāo)達(dá)到最佳。3 阻尼單元原理簡介葛洲壩二江電廠發(fā)電初期，低頻振蕩時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重的影響了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定。在考慮勵(lì)磁裝置的負(fù)阻尼情況下，阻尼轉(zhuǎn)矩就有了正負(fù)之分。由于電力系統(tǒng)的非線性特性，動(dòng)態(tài)失穩(wěn)表現(xiàn)為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子之間的持續(xù)的振蕩，同時(shí)輸電線路上功率也發(fā)生相應(yīng)的振蕩，影響了功率的正常輸送。C 提高暫態(tài)穩(wěn)定性暫態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)遭受大擾動(dòng)后，各同步電機(jī)保持同步運(yùn)行并過渡到新的或者恢復(fù)到原來狀態(tài)運(yùn)行的能力（通常指保持第一或第二個(gè)搖擺周期不失步）。這個(gè)附加量就是勵(lì)磁調(diào)差起作用的量，也稱無功補(bǔ)償量，其極性直接影響勵(lì)磁調(diào)差極性。在這一關(guān)系中，功率因數(shù)等于1的勵(lì)磁電流稱為正常勵(lì)磁。不論在系統(tǒng)正常運(yùn)行還是故障情況下，同步發(fā)電機(jī)的直流勵(lì)磁電流都需要控制，因此勵(lì)磁系統(tǒng)是同步發(fā)電機(jī)的重要組成部分。這里的勵(lì)磁電源是指可控硅整流裝置。對(duì)于單元接線的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)來說，若發(fā)變組的自然調(diào)差率很大，勵(lì)磁調(diào)差系數(shù)應(yīng)選擇負(fù)，以補(bǔ)償無功電流在主變上的壓降；若發(fā)變組的自然調(diào)差率很小，勵(lì)磁調(diào)差系數(shù)應(yīng)選擇正。在單機(jī)無窮大系統(tǒng)中，如果發(fā)電機(jī)沒有勵(lì)磁控制，則正常運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)的空載電勢(shì)E0保持不變，那么該系統(tǒng)的靜態(tài)極限為Pmax，其功率特性曲線見圖15中的曲線1。 勵(lì)磁附加控制器大型同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)一般由三部分組成，其一是勵(lì)磁電源，如可控硅整流器；其二是滅磁和轉(zhuǎn)子過電壓保護(hù)裝置；其三是勵(lì)磁控制部分，我們稱為勵(lì)磁調(diào)節(jié)器。并聯(lián)在電力系統(tǒng)中運(yùn)行的同步發(fā)電機(jī)，其穩(wěn)定運(yùn)行的必要充分條件是有正的阻尼轉(zhuǎn)矩和正的同步轉(zhuǎn)矩。PSS一般由兩部分組成，第一部分是附加信號(hào)的檢測(cè)單元，常用的附加輸入信號(hào)有△f和△P，因?yàn)檫@兩種信號(hào)都可以采用電氣測(cè)量方法得到，實(shí)施比較簡單，且二者很容易轉(zhuǎn)換成△ω和△δ?！鱑t進(jìn)入阻尼單元，使其盡量減少對(duì)調(diào)節(jié)器正常工作的影響；后者將以進(jìn)入阻尼單元的△Ut進(jìn)行微分，使其輸出信號(hào)的相位超前輸入信號(hào)90度，這個(gè)角度可以補(bǔ)償轉(zhuǎn)子回路的延時(shí)，從而使勵(lì)磁裝置輸出正阻尼轉(zhuǎn)矩。盡管該微分電路提供的超前相位，也會(huì)減少（即補(bǔ)償）勵(lì)磁電流的滯后相位，因而在一定程度上補(bǔ)償負(fù)阻尼轉(zhuǎn)矩。整流電路即功率柜為可控硅三相全控橋電路，且多柜并聯(lián)。葛洲壩大江電廠20F～21F也在這種背景下采用了自并勵(lì)勵(lì)磁方式。其原因一方面我國勵(lì)磁規(guī)程講究功率柜故障后的退柜運(yùn)行，另一方面是國產(chǎn)功率柜的質(zhì)量較差，故障率較高。由于勵(lì)磁裝置的滅磁主要考慮的是安全、快速的吸收轉(zhuǎn)子能量，因而滅磁方式的分類是按吸收能量的器件來劃分的。在發(fā)電機(jī)事故狀態(tài)下斷開發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路，使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生一定反向電壓，使非線性電阻閥片導(dǎo)通，并以此吸收發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子能量。這兩個(gè)通道經(jīng)過手自動(dòng)切換電路，輸出一個(gè)控制電壓Uk。由于移相器輸出的移相脈沖，是一個(gè)弱電信號(hào)，不能直接接入可控硅的控制極G，故一般要利用脈沖變壓器進(jìn)行信號(hào)的傳遞。如果在一個(gè)周期內(nèi)需要A、B、C三相同步電壓來完成移相任務(wù)，稱之為三相同步原理的數(shù)字移相觸發(fā)器；如果只需要A、B、C中任一相同步電壓來完成移相任務(wù)，則稱為單相同步原理的數(shù)字移相觸發(fā)器，MEC就是采用單相原理。5s，無顛覆現(xiàn)象電壓調(diào)節(jié)范圍空載：10%～130%Ute； 負(fù)載：70%～110%Ute手動(dòng)調(diào)壓速率每秒的電壓變化163。由于勵(lì)磁裝置強(qiáng)勵(lì)時(shí)，勵(lì)磁電流大大超過其額定值，故為了勵(lì)磁裝置設(shè)備的安全，應(yīng)對(duì)強(qiáng)勵(lì)時(shí)的勵(lì)磁電流進(jìn)行限制。顯然，此時(shí)應(yīng)對(duì)調(diào)節(jié)器的恒電壓運(yùn)行方式進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，伏赫限制就是調(diào)整的方法之一。表23 STD總線引腳分配元件面線路面插腳信號(hào)名稱信號(hào)流向說明插腳信號(hào)名稱信號(hào)流向說明1+5VDC入邏輯電源2+5VDC入邏輯電源3GND入邏輯地4GND入邏輯地5VBAT入電池電源6VBAT入電池電源7D3/A19入/出數(shù)據(jù)總線/地址擴(kuò)展8D7/A23入/出數(shù)據(jù)總線/地址擴(kuò)展9D2/A18入/出10D6/A22入/出11D1/A17入/出12D5/A21入/出13D0/A16入/出14D4/A20入/出15A7出地址總線16A15/D15出地址總線/數(shù)據(jù)總線擴(kuò)展17A6出18A14/D14出19A5出20A13/D13出21A4出22A12/D12出23A3出24A11/D11出25A2出26A10/D10出27A1出28A9/D9出29A0出30A8/D8出31WR*出寫存儲(chǔ)器或I/O32RD*出讀存儲(chǔ)器或I/O33IORQ*出I/O地址選擇34MEMRO出存儲(chǔ)器地址選擇35IOEXP入/出I/O擴(kuò)展36MEMEX入/出存儲(chǔ)器擴(kuò)展37REFRESH*出刷新定時(shí)38MCSYNC*出CPU機(jī)器周期同步39STATUS1*出CPU狀態(tài)40STATUS0*出CPU狀態(tài)41BUSAK*出總線響應(yīng)42BUSRQ*入總線請(qǐng)求43INTAK*出中斷響應(yīng)44INTRQ*入中斷請(qǐng)求45WAITRQ*入等待請(qǐng)求46NMIRQ*。所謂伏赫限制就是在發(fā)電機(jī)頻率下降的情況下降低發(fā)電機(jī)端電壓。c 五種限制功能第一是瞬時(shí)/延時(shí)過勵(lì)磁電流限制，即強(qiáng)勵(lì)限制。表21 MEC調(diào)節(jié)器主要性能指標(biāo)項(xiàng) 目性 能 指 標(biāo)起勵(lì) 起勵(lì)時(shí)間163。微機(jī)輸出六路雙窄脈沖()，經(jīng)前置放大和切換電路送到脈沖放大部分，再經(jīng)過脈沖變將新的控制角送到可控硅控制極，改變SCR的導(dǎo)通角，從而達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)工況之目的。若可控硅兩端電壓反向，即使有觸發(fā)脈沖，可控硅也不導(dǎo)通。手動(dòng)通道由電流測(cè)量單元、電流給定單元以及反應(yīng)二者偏差的放大單元組成，維持勵(lì)磁電流的正常運(yùn)行，是勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的備用和試驗(yàn)通道。正常運(yùn)行情況下，若發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子出現(xiàn)異常過電壓時(shí)，并聯(lián)于轉(zhuǎn)子回路的非線性電阻動(dòng)作，吸收轉(zhuǎn)子的過電壓，從而避免轉(zhuǎn)子遭受過電壓的侵害。大江電廠功率柜配置情況見表16，二江電廠功率柜配置情況見表19。ZDK表示直流輸出刀閘。第二，如果上述原因造成短路電流迅速衰減，帶時(shí)限的繼電保護(hù)裝置可能會(huì)拒動(dòng)。 葛洲壩電廠勵(lì)磁系統(tǒng)概述葛洲壩電廠由二江電廠和大江電廠組成，其中二江電廠裝機(jī)7臺(tái)，其主要銘牌參數(shù)見表11，大江電廠裝機(jī)21臺(tái)，其主要銘牌參數(shù)見表12。常規(guī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器對(duì)電壓偏差ΔUt進(jìn)行比例、積分、微分控制，簡稱PID調(diào)節(jié)。很顯然，要利用調(diào)節(jié)器中的△Ut作為附加控制信號(hào)，只需將△Ut進(jìn)行低通濾波和相位超前即可。這個(gè)第一象限的附加電磁轉(zhuǎn)矩△M3可以引進(jìn)附加控制信號(hào)的PSS來獲得，這就是PSS的基本原理。2 PSS原理簡介a 勵(lì)磁裝置的負(fù)阻尼作用所謂阻尼就是阻止擾動(dòng)，平息振蕩，而負(fù)阻尼恰恰相反。類似地，它改善了并列運(yùn)行的同步發(fā)電機(jī)在失磁后轉(zhuǎn)入異步運(yùn)行時(shí)電力系統(tǒng)的工作條件。3 提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性a 提高靜態(tài)穩(wěn)定性靜態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)遭受小擾動(dòng)之后，不發(fā)生自發(fā)振蕩和非周期失步，自動(dòng)恢復(fù)到起始運(yùn)行狀態(tài)的能力。若勵(lì)磁調(diào)差系數(shù)為零，比如退出調(diào)節(jié)器中的調(diào)差電路，則發(fā)電機(jī)的調(diào)差特性就是自然調(diào)差特性，其大小由發(fā)電機(jī)和變壓器的電磁參數(shù)決定，且變壓器參數(shù)起主導(dǎo)作用；若勵(lì)磁調(diào)差系數(shù)為負(fù)，如圖12中的直線K2所示，則發(fā)電機(jī)調(diào)差特性就是發(fā)電機(jī)的自然調(diào)差系數(shù)減勵(lì)磁調(diào)差系數(shù)的差；若勵(lì)磁調(diào)差系數(shù)為正，如圖12中的直線K1所示，則發(fā)電機(jī)調(diào)差特性就是發(fā)電機(jī)的自然調(diào)差系數(shù)加勵(lì)磁調(diào)差系數(shù)的和。第一是測(cè)量單元，它是一個(gè)負(fù)反饋環(huán)節(jié)；第二是給定單元，它是調(diào)節(jié)中的參考點(diǎn)；第三是比較放大單元，它將測(cè)量值同參考值進(jìn)行比較，并對(duì)比較結(jié)果的差值進(jìn)行放大，從而輸出控制電壓Uk。同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的任務(wù)有以下幾點(diǎn)：1 電壓控制在同步發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行中，轉(zhuǎn)子以同步轉(zhuǎn)速n旋轉(zhuǎn)時(shí)，勵(lì)磁電流產(chǎn)生的主磁通Φ0切割N匝定子繞組感應(yīng)出頻率為f=pn/60的三相基波電勢(shì)，其有效值E0同f，N, Φ0以及繞組系數(shù)k的關(guān)系：E0= fNkΦ0 這樣，改變勵(lì)磁電流If以改變主磁通Φ0，空載電勢(shì)E0值也將改變，二者的關(guān)系就是發(fā)電機(jī)的空載特性E0=f(If)或發(fā)電機(jī)的磁化特性Φ0=f(Ff)。在發(fā)電廠中數(shù)臺(tái)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，調(diào)節(jié)一臺(tái)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，不僅會(huì)改變這臺(tái)機(jī)的無功，還要影響其他發(fā)電機(jī)的無功穩(wěn)定性。 Ug給定單元 + +調(diào)差單元 Q Uq Uk α Uf Ut比較放大發(fā)電機(jī)整流器移相測(cè)量單元 Ut Uc 圖14 勵(lì)磁裝置調(diào)差原理圖 如果將調(diào)節(jié)器中調(diào)差單元接入到給定單元上，當(dāng)調(diào)差單元隨發(fā)電機(jī)+Q增加而輸出+Uq時(shí)，就會(huì)引起給定電壓Ug增加，控制電壓Uk增加，α角減少，最終使得發(fā)電機(jī)端電壓Ut增加，此時(shí)的勵(lì)磁調(diào)差就是負(fù)調(diào)差。勵(lì)磁系統(tǒng)對(duì)于提高暫態(tài)穩(wěn)定而言，主要表現(xiàn)在快速勵(lì)磁和強(qiáng)勵(lì)的作用上。電力系統(tǒng)低頻振蕩在國內(nèi)外均有發(fā)生，通常出現(xiàn)在遠(yuǎn)距離、重負(fù)荷輸電線路上，或者互聯(lián)系統(tǒng)的弱聯(lián)絡(luò)線上，在采用快速響應(yīng)高放大倍數(shù)勵(lì)磁系統(tǒng)的條件下更容易出現(xiàn)。我們知道，自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器按照發(fā)電機(jī)端電壓偏差△Ut調(diào)節(jié)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生振蕩時(shí)，△δ的變化就會(huì)引起△Ut變化，調(diào)節(jié)器就會(huì)依據(jù)△Ut進(jìn)行調(diào)節(jié)，由于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組具有較大的時(shí)間常數(shù)，其勵(lì)磁輸出所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩相對(duì)于輸入信號(hào)△δ必然有一定的延時(shí)，正是這種延時(shí)才使勵(lì)磁裝置產(chǎn)生的負(fù)阻尼轉(zhuǎn)矩。這是一種以發(fā)電機(jī)端電壓偏差△Ut作為附加控制信號(hào)的“PSS”，結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)試方便，試驗(yàn)結(jié)果較好。一個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)變量的選取，應(yīng)當(dāng)是那些重要的、獨(dú)立的、對(duì)性能指標(biāo)影響較大的、易于測(cè)量的變量。非線性勵(lì)磁控制器一般使用△δ、△ω、△Pe和ΔUt四個(gè)變量，其控制規(guī)律有以下特點(diǎn)：第一，其中僅含有受控發(fā)電機(jī)可測(cè)的狀態(tài)變量，所以實(shí)現(xiàn)了真正的分散控制；第二，僅含有受控機(jī)組本身的參數(shù)如Td0等，故對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化有完全的自適應(yīng)能力(魯棒性)；第三，由于在求解該控制律中，未對(duì)模型作近似線性處理，該控制規(guī)律對(duì)“小干擾”和“大干擾”同樣適用；第四，該控制規(guī)律對(duì)一類二次型性能指標(biāo)是最優(yōu)。 Ut It Ud F ZB UY UZB UCB SCR CB UCB UZB UY ф It 圖18