【正文】 式有兩種：自并勵(lì)和它勵(lì)。勵(lì)磁控制系統(tǒng)的三大基本任務(wù)是：穩(wěn)定電壓，合理分配無(wú)功功率和提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性。勵(lì)磁系統(tǒng)可以通過(guò)維持機(jī)端電壓提高發(fā)電機(jī)靜態(tài)穩(wěn)定極限，對(duì)暫態(tài)穩(wěn)定的貢獻(xiàn)則主要體現(xiàn)在增加人工阻尼消除第二擺或多擺失步方面。多臺(tái)發(fā)電機(jī)在母線上并列運(yùn)行時(shí)，它們輸出的有功功率決定于從原動(dòng)機(jī)輸入的軸功率，而發(fā)電機(jī)輸出的無(wú)功功率則和勵(lì)磁電流有關(guān)，控制并聯(lián)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)之間的無(wú)功分配是勵(lì)磁控制系統(tǒng)的一項(xiàng)重要的功能。通常發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓會(huì)隨著發(fā)電機(jī)負(fù)荷變化而變化，這時(shí)，勵(lì)磁系統(tǒng)將自動(dòng)地增加或減少發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電壓，使機(jī)端電壓維持在一定的水平上。根據(jù)運(yùn)行方面的要求，勵(lì)磁控制系統(tǒng)應(yīng)執(zhí)行以下任務(wù)： 1）維持發(fā)電機(jī)電壓在給定水平。在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行或事故運(yùn)行中，同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)都起著重要的作用。隱極同步發(fā)電機(jī)氣隙均勻，轉(zhuǎn)子機(jī)械強(qiáng)度高，適合于高速旋轉(zhuǎn)，多與汽輪機(jī)構(gòu)成發(fā)電機(jī)組，是汽輪發(fā)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)形式。圖21 勵(lì)磁系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)框圖勵(lì)磁系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)在技術(shù)發(fā)展的不同階段而有所不同，如勵(lì)磁控制器電氣部分就經(jīng)歷了模擬式調(diào)節(jié)器和微機(jī)式調(diào)節(jié)器，控制策略也經(jīng)歷了比例式調(diào)節(jié)規(guī)律、PID 控制、LOEC控制、PSS 輔助控制等；勵(lì)磁功率單元結(jié)構(gòu)也多有不同，有直流電機(jī)勵(lì)磁方式、交流電機(jī)勵(lì)磁方式以及靜止勵(lì)磁方式。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)。2同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的基本原理，同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)一般由勵(lì)磁功率單元和勵(lì)磁調(diào)節(jié)器兩部分組成。另外，對(duì)勵(lì)磁電源的要求也有兩條：1．勵(lì)磁電源要有足夠的調(diào)節(jié)容量，以適應(yīng)各種運(yùn)行方式的要求。實(shí)現(xiàn)勵(lì)磁控制多功能的其它控制規(guī)律。如PID控制、轉(zhuǎn)子電壓軟負(fù)反饋等。其次，對(duì)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的要求是：1．具有較小的時(shí)間常數(shù)，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器總的等值時(shí)間常數(shù)不大于O．05s。甩額定負(fù)荷時(shí)，超調(diào)量不大于15％～20％。O．25％。15％。無(wú)功調(diào)差范圍：汽輪發(fā)電機(jī)組為177。首先，對(duì)于發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)，按照我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)，有以下幾點(diǎn)要求：1．運(yùn)行要高度可靠、結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單、檢修維護(hù)要方便。在第二階段中，電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS(power system stabilizer)最具代表性，它是在第一階段發(fā)展的基礎(chǔ)上，采用機(jī)端電壓的頻率，或機(jī)組轉(zhuǎn)速m，亦或是發(fā)電機(jī)電磁功率尸作為輔助輸入量的L種方式，用以抑制由于勵(lì)磁系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)繞組的滯后特性所產(chǎn)生的低頻振蕩，從而提高電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。勵(lì)磁控制方式的發(fā)展大致經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段。由于自并勵(lì)勵(lì)磁方式的種種優(yōu)點(diǎn)，它己逐漸成為一種發(fā)展的趨勢(shì)。1960年以來(lái)，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，太功率可控硅整流裝置的出現(xiàn)，取代了在運(yùn)行中弊端百出的直流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)，出現(xiàn)了交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁方式(有刷勵(lì)磁方式和無(wú)刷勵(lì)磁方式)。如果發(fā)電機(jī)內(nèi)部發(fā)生短路故障，則對(duì)發(fā)電機(jī)實(shí)行自動(dòng)滅磁，以降低故障的損壞程度。2．通過(guò)靈敏而又快速的勵(lì)磁調(diào)節(jié)，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的靜態(tài)穩(wěn)定和輸電線路的傳輸能力。當(dāng)發(fā)電機(jī)突然甩負(fù)荷時(shí)，實(shí)行強(qiáng)行減磁以限制其端電壓，使其不會(huì)過(guò)度升高。勵(lì)磁系統(tǒng)是同步發(fā)電機(jī)的重要組成部分，對(duì)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行可靠性、經(jīng)濟(jì)性及其它特性有直接的影響。目前傳統(tǒng)的試驗(yàn)測(cè)試裝置已很難對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)的特性進(jìn)行全面的測(cè)試，難于適應(yīng)現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展的需要。另一種方法是采用嵌入到控制器的測(cè)試軟件，在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集并分析處理，完成勵(lì)磁系統(tǒng)的測(cè)試，這種方法對(duì)機(jī)組也有損害。目前，勵(lì)磁系統(tǒng)測(cè)試在國(guó)內(nèi)仍然采用比較落后的手段，一種方法是采用獨(dú)立于勵(lì)磁和發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的試驗(yàn)測(cè)試裝置，使用萬(wàn)用表，示波器等常用儀器在現(xiàn)場(chǎng)真實(shí)機(jī)組上完成勵(lì)磁系統(tǒng)的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，檢驗(yàn)其性能，過(guò)程中甚至由人工來(lái)讀數(shù)，記錄，分析，制表。一部分用于向發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng)繞組提供直流電流，以建立直流磁場(chǎng)，通常稱為勵(lì)磁功率輸出部分(或稱為功率單元)。勵(lì)磁的主要任務(wù)是根據(jù)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀況，向發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組提供一個(gè)可調(diào)的直流電流，以滿足發(fā)電機(jī)的運(yùn)行需要。在諸多改善發(fā)電機(jī)穩(wěn)定性的措施中，提高勵(lì)磁系統(tǒng)的控制性能，被公認(rèn)為是最有效和最經(jīng)濟(jì)的措施之一。因此，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性問(wèn)題歷來(lái)為世界各國(guó)所普遍關(guān)注。另一方面，隨著大規(guī)模聯(lián)合電力系統(tǒng)的出現(xiàn)，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式越來(lái)越復(fù)雜多變，這就增加了發(fā)生系統(tǒng)性事故和導(dǎo)致大面積停電的幾率。關(guān)鍵詞：同步發(fā)電機(jī)，勵(lì)磁系統(tǒng)AbstractThe excitation system of synchronous generator plays an important role in reliability and stability of power system. However, the reliability of current excitation system in China is not very satisfactory. To improve the reliability and performance of excitation system, in addition to enhancing the fabrication technology, it is critical to conduct design verifying and dynamic performance testing at the stages of design, manufacture, run and maintenance with special dynamic testing devices. With the rapid development of puter science and technology, digital simulation testing is being more and mo re important in Power System research field. Adopting digital simulation testing technology in the dynamic performance testing of synchronous generator excitation systems has a great significance in improving the reliability and performance of an excitation system.Keyword: Synchronous Generator, Excitation System目 錄摘要 1目錄 21 綜述 3 3 3 4 42同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的基本原理 63同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究 10 WDTⅢC型電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化試驗(yàn)臺(tái)介紹 10 12 234結(jié)論 29參考文獻(xiàn) 30致謝 311 綜述近年來(lái)，隨著發(fā)電機(jī)容量的不斷增大，遠(yuǎn)方水電廠到負(fù)荷中心的長(zhǎng)距離輸電線路的出現(xiàn)，這時(shí)，發(fā)電機(jī)間的聯(lián)系變得比較松散，就出現(xiàn)了輸送功率的極限問(wèn)題。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字仿真測(cè)試技術(shù)在電力系統(tǒng)研究領(lǐng)域正起著越來(lái)越重要的作用。摘 要同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)對(duì)電力系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性起著重要作用，在我國(guó)，勵(lì)磁系統(tǒng)的可靠性和技術(shù)性能指標(biāo)還不能令人滿意。除了制作水平的提高外，利用特殊的動(dòng)態(tài)測(cè)試設(shè)備在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)行、維護(hù)等各個(gè)階段對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)證和動(dòng)態(tài)性能測(cè)試，是提高勵(lì)磁系統(tǒng)可靠性和技術(shù)性能指標(biāo)的重要手段。因此研究采用數(shù)字仿真測(cè)試技術(shù)對(duì)同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)性能測(cè)試，對(duì)提高勵(lì)磁系統(tǒng)的可靠性和技術(shù)指標(biāo)有著重要意義。特別是在發(fā)生故障的情況下，有可能使發(fā)電機(jī)失去同步。電力系統(tǒng)穩(wěn)定破壞事故是電力系統(tǒng)各種事故中涉及面最廣、后果最嚴(yán)重的事故之一。在當(dāng)前，為提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性而采取的措施中，勵(lì)磁控制有明顯的作用。勵(lì)磁控制系統(tǒng)是同步發(fā)電機(jī)的重要組成部分，它的特性好壞直接影響到同步發(fā)電機(jī)運(yùn)行的可靠性與穩(wěn)定性。同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)一般由兩部分組成。另一部分用于在正常運(yùn)行或發(fā)生事故時(shí)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流的大小，以滿足運(yùn)行需要，一般稱為勵(lì)磁控制部分(或稱控制單元，或統(tǒng)稱為勵(lì)磁調(diào)節(jié)器)。因此存在測(cè)試周期長(zhǎng)，測(cè)試精度低及人工強(qiáng)度大等缺點(diǎn)，且對(duì)機(jī)組有損害。與勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的自動(dòng)化程度相適應(yīng)，對(duì)勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)試驗(yàn)的要求也隨之提高。因此研制功能齊全，具有等效控制對(duì)象模型、操作方便的新型勵(lì)磁測(cè)試系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)測(cè)試勢(shì)在必行。它的主要作用有：1．正常運(yùn)行時(shí)供給發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電源，并根據(jù)發(fā)電機(jī)負(fù)載的變化作相應(yīng)調(diào)整，以維持發(fā)電機(jī)端電壓或電網(wǎng)中某一點(diǎn)電壓在給定水平上。此外，當(dāng)幾臺(tái)發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，通過(guò)勵(lì)磁系統(tǒng)的作用可使無(wú)功功率在機(jī)組間得到穩(wěn)定和合理的分配。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生短路或因其它原因使系統(tǒng)電壓嚴(yán)重下降時(shí)，對(duì)發(fā)電機(jī)實(shí)行強(qiáng)行勵(lì)磁，以提高電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定。整個(gè)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的發(fā)展包括兩個(gè)方面：一是主勵(lì)磁系統(tǒng)本身即勵(lì)磁方式的改進(jìn)與發(fā)展：另一個(gè)方面是勵(lì)磁調(diào)節(jié)器即勵(lì)磁控制方式的改進(jìn)與發(fā)展，當(dāng)然這兩個(gè)方面的發(fā)展是互有關(guān)聯(lián)的。從上世紀(jì)七、八十年代以來(lái)，自勵(lì)方式得到廣泛的研究與應(yīng)用，其中自并勵(lì)勵(lì)磁方式受到了越來(lái)越多的關(guān)注。有資料表明，只要合理解決好自并勵(lì)勵(lì)磁方式自身所存在的一些問(wèn)題，它可以被應(yīng)用于包括水電、火電、核電在內(nèi)的絕大多數(shù)發(fā)電機(jī)組。在第一階段中主要采用的是按發(fā)電機(jī)端電壓的偏差△y進(jìn)行比例式調(diào)節(jié)的方式，以及后來(lái)出現(xiàn)的PID勵(lì)磁控制方式。第三階段是隨著現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，出現(xiàn)的線性最優(yōu)勵(lì)磁控制方式，非線性最優(yōu)勵(lì)磁控制方式，智能控制方式以及基于大系統(tǒng)理論的分散與協(xié)調(diào)控制方式等。2． 發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)電壓精度不低于0．5％～1．0％。10％，水輪發(fā)電機(jī)組為17