【正文】 節(jié)勵磁。 輔助工作電路輔助工作電路是為了使發(fā)電機(jī)安全運(yùn)行而設(shè)置的各種保護(hù)電路和便于運(yùn)行操作的附加裝置。勵磁功率輸出電路：一般由勵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。此外，由于除了自動檢測的偏差信號之外，還有其他輔助控制信號（如過勵限制、欠勵限制等）的綜合作用，共同作用于移相觸發(fā)電路。自動檢測比較：對電源變換與無功調(diào)差電路輸出的信號進(jìn)行檢測，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，經(jīng)過放大后去控制可控硅的導(dǎo)通角。由于勵磁調(diào)節(jié)器可對調(diào)差系數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，所以就可以達(dá)到機(jī)組間無功負(fù)荷合理分配的目的。當(dāng)母線電壓發(fā)生波動時(shí)，發(fā)電機(jī)無功電流的增量與電壓偏差成正比，與調(diào)差系數(shù)成反比。 在并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)間合理分配無功功率多臺發(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)之間無功分配是勵磁控制系統(tǒng)的一項(xiàng)重要功能。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)的動態(tài)穩(wěn)定性，這也是同步發(fā)電機(jī)的重要性能之一。目前解決這一問題的方法，是在勵磁調(diào)節(jié)器上附加一個(gè)補(bǔ)償環(huán)節(jié)，稱為電力系統(tǒng)穩(wěn)定器。研究表明，按電壓偏差調(diào)節(jié)的比例式快速勵磁系統(tǒng)，會造成電力系統(tǒng)機(jī)電震蕩阻尼變?nèi)?。?dāng)阻尼為正時(shí)，動態(tài)是穩(wěn)定的；阻尼為負(fù)時(shí)，動態(tài)是不穩(wěn)定的；阻尼為零時(shí)，是臨界狀態(tài)。研究的前提是：（或新的平衡點(diǎn)）是靜態(tài)穩(wěn)定的；。良好的勵磁控制在增加人工阻尼，消除第二擺或多擺失步方面的作用則更為重要。只有勵磁電壓上升快速并且頂值電壓高的勵磁系統(tǒng)對于改善暫態(tài)穩(wěn)定才有較顯著的作用，快速強(qiáng)勵可減少加速面積，增加減速面積，提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。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?，F(xiàn)代電力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是增大輸送距離和提高輸送功率。勵磁系統(tǒng)對提高暫態(tài)穩(wěn)定而言，表現(xiàn)在強(qiáng)行勵磁和快速勵磁的作用上。 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）時(shí)，能否維持同步運(yùn)行的能力。最初的復(fù)勵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)裟且欢蝺?nèi)阻抗，這時(shí)靜穩(wěn)功率極限只提高到維持不變的功角特性最大值。在發(fā)電機(jī)不進(jìn)行勵磁調(diào)節(jié)，即Eq=Eq0不變的條件下，極限功率角為=，線路所能傳送的靜穩(wěn)極限功率為： （14）當(dāng)有勵磁調(diào)節(jié)器，并且具有足夠能力維持發(fā)電機(jī)端電壓為恒定不變時(shí)，極限功率角為=，此時(shí)線路所能輸送的靜穩(wěn)極限功率為 （15）由于同步發(fā)電機(jī)內(nèi)電抗較大，通常PmUt要大于PmEq。在=時(shí)線路達(dá)到所能輸送的極限功率，即對于單機(jī)——無窮大母線系統(tǒng)，不考慮凸極效應(yīng)和定子電阻。但由于自動勵磁的調(diào)節(jié)裝置的出現(xiàn)，使這一問題得到了圓滿的解決。這需要解決許多技術(shù)問題。 提高電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性當(dāng)系統(tǒng)受到小的擾動后，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。當(dāng)機(jī)組甩負(fù)荷時(shí)，通過勵磁系統(tǒng)的快速調(diào)節(jié)作用，應(yīng)限制機(jī)端電壓不致過分升高。 勵磁控制系統(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。2．自勵半導(dǎo)體勵磁系統(tǒng)這類勵磁系統(tǒng)通常采用變壓器提供交流勵磁電源，勵磁變壓器接在發(fā)電機(jī)機(jī)端或廠用電母線上。根據(jù)交流勵磁電源的不同種類，同步發(fā)電機(jī)半導(dǎo)體勵磁系統(tǒng)又可分為兩大類：1．他勵半導(dǎo)體勵磁系統(tǒng)這類勵磁系統(tǒng)采用與主發(fā)電機(jī)同軸的交流發(fā)電機(jī)作為交流勵磁電源，經(jīng)二極管、晶閘管或全控功率器件進(jìn)行整流后，供給發(fā)電機(jī)勵磁；這類勵磁系統(tǒng)由于交流勵磁電源取自軸功率，即主發(fā)電機(jī)之外的獨(dú)立電源，故稱為他勵半導(dǎo)體勵磁系統(tǒng)，簡稱他勵系統(tǒng)。隨著發(fā)電機(jī)容量的提高，所需勵磁電流也隨之增大，而直流勵磁機(jī)由于存在機(jī)械整流環(huán)，功率過大時(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。整個(gè)勵磁自動控制系統(tǒng)是由勵磁調(diào)節(jié)器、勵磁功率單元和發(fā)電機(jī)構(gòu)成的一個(gè)反饋控制系統(tǒng)。如圖11所示?？梢姡桨l(fā)電機(jī)勵磁的自動控制在保證電能質(zhì)量、無功功率的合理分配和提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性及可靠性的方面都起著重要的作用。在某些故障情況下，發(fā)電機(jī)端電壓降低將導(dǎo)致電力系統(tǒng)穩(wěn)定水平下降。因此對同步發(fā)電機(jī)的勵磁進(jìn)行控制，是對發(fā)電機(jī)的運(yùn)行實(shí)施控制的重要內(nèi)容之一。勵磁裝置一般由兩部分組成，一部分用于向發(fā)電機(jī)提供直流電流以建立直流磁場，通常稱作勵磁功率輸出部分；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)勵磁電流以滿足安全運(yùn)行的需要，通常稱作勵磁控制部分（或稱控制單元，亦稱勵磁調(diào)節(jié)器）。本文著重在可控勵磁系統(tǒng)中的過勵限制方面作了重點(diǎn)分析，并設(shè)計(jì)了相關(guān)的一個(gè)過勵限制特性試驗(yàn)，對過勵限制系統(tǒng)加深了了解。同步發(fā)電機(jī)勵磁的自動控制在保證電能質(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。而不同容量的負(fù)載，以及負(fù)載的不同功率因數(shù)，對同步發(fā)電機(jī)勵磁磁場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)的勵磁。. . . .可控勵磁發(fā)電系統(tǒng)綜合性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)摘要現(xiàn)代電力系統(tǒng)的發(fā)展，對同步發(fā)電機(jī)勵磁控制提出了更高要求。發(fā)電機(jī)在正常工作情況下，負(fù)載總在不斷地變化著。在各類電站中，勵磁系統(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。本文主要對可控勵磁發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，首先對可控勵磁發(fā)電系統(tǒng)做了相關(guān)簡介并探討了可控勵磁發(fā)電系統(tǒng)的國內(nèi)外未來發(fā)展形勢。關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)，勵磁控制系統(tǒng)，過勵限制Integrated power system excitation controldesign of experimentAbstractThe development of modern power system, synchronous generator excitation control on a higher requirement. Generators in normal circumstances, the total load is constantly changing. And different load capacity and load of different power factor, synchronous generator excitation field on the reflection of the role is different, to maintain the synchronous generator terminal voltage to a certain level, it must be based on load size and the nature of the load regulation at any time synchronization power generator. In various power plant, synchronous generator excitation system is to ensure that work to improve the level of power and stability of key equipment. Synchronous generator excitation control in power quality assurance, rational allocation of reactive power and improve reliability of power system operations and play an important role.This paper mainly controlled experimental excitation power system design, first generation system as a controllable excitation profile and the related power system excitation control of the future development of the situation at home and abroad. This article focuses on the controlled excitation system overexcited restrictions were analyzed, and designrelated characteristics of an overexcited limit test, the system had exciting limit to deepen understanding.Keywords：power system, excitation control system, overexcited limit不要刪除行尾的分節(jié)符，此行不會被打印目錄摘要 IAbstract II第1章 緒論 1 發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)簡介 1 勵磁控制系統(tǒng)的作用 2 維持發(fā)電機(jī)端電壓在給定水平 2 提高電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性 2 改善電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性 3 改善電力系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定性 4 在并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)間合理分配無功功率 4 5 基本工作電路 5 輔助工作電路 5 同步發(fā)電機(jī)勵磁控制方式研究現(xiàn)狀 6 基于單變量控制方式 6 基于現(xiàn)代控制理論的多變量控制方式 6 非線性多變量勵磁控制方式 7 智能控制方法 9 國外研究及發(fā)展?fàn)顩r 9第2章 勵磁系統(tǒng)的過勵限制 13 過勵限制的主要特性 13 限制過程 13 級差 14 以勵磁機(jī)磁場電流作為過勵限制控制量的過勵限制整定 14 無發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子過負(fù)荷保護(hù)的處理 15 過熱量的釋放和再次過勵的條件 15 過勵保護(hù) 15 頂值電流保護(hù) 15 過勵反時(shí)限保護(hù) 16 過勵報(bào)警信號 16第3章 可控勵磁發(fā)電系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置操作及維護(hù) 17 實(shí)驗(yàn)裝置操作說明 17 實(shí)驗(yàn)的基本要求 18 可控勵磁發(fā)電系統(tǒng)操作運(yùn)行及檢測維護(hù) 19 可控勵磁自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的投入運(yùn)行的操作步驟 19 自動—手動控制切換操作要點(diǎn) 20 可控勵磁自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的正常運(yùn)行要點(diǎn) 20 勵磁調(diào)節(jié)裝置的退出及停機(jī)操作要點(diǎn) 21 可控勵磁自動調(diào)節(jié)裝置的檢查與維護(hù) 22 控勵磁發(fā)電系統(tǒng)常見故障及處理方法 23 滅磁開關(guān)QFG的常見故障及處理方法 23 調(diào)試中常見故障及處理方法 24 起勵中常見故障及處理 25 空載運(yùn)行中的常見故障及處理方法 26 負(fù)載運(yùn)行中的常見故障及處理方法 26第4章 過勵限制特性實(shí)驗(yàn) 31 可控勵磁發(fā)電系統(tǒng)過勵限制電路原理及其工作特性 31 實(shí)驗(yàn)設(shè)備 32 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 38附錄B 44第1章 緒論 發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)簡介同步發(fā)電機(jī)的勵磁裝置是同步發(fā)電機(jī)的重要組成部分，它是供給同步發(fā)電機(jī)的勵磁電源的一套系統(tǒng)。同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性與它的氣隙電勢Eq值的大小有關(guān)，而Eq的值是發(fā)電機(jī)勵磁電流IL的函數(shù)，改變勵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。電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)勵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。為此，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，要求發(fā)電機(jī)迅速增大勵磁電流，以維持電網(wǎng)的電壓水平及穩(wěn)定性。同步發(fā)電機(jī)的勵磁系統(tǒng)一般由勵磁功率單元和勵磁調(diào)節(jié)器兩個(gè)部分組成。勵磁功率單元向同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子提供直流電流，即勵磁電流；勵磁調(diào)節(jié)器根據(jù)輸入信號和給定的調(diào)節(jié)準(zhǔn)則控制勵磁功率單元的輸出。圖11 同步發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)構(gòu)成示意圖在電力系統(tǒng)發(fā)展初期，同步發(fā)電機(jī)容量較小，勵磁電流通常由與發(fā)電機(jī)組同軸的直流發(fā)電機(jī)供給，即直流勵磁機(jī)方式。同步發(fā)電機(jī)半導(dǎo)體勵磁系統(tǒng)中的直流勵磁電流是通過把交流勵磁電源經(jīng)半導(dǎo)體整流后得到的。用作勵磁電源的同軸交流發(fā)電機(jī)稱為交流勵磁機(jī)。因勵磁電源取自發(fā)電機(jī)自身或發(fā)電機(jī)所在的電力系統(tǒng)，故這種勵磁方式稱為自勵勵磁系統(tǒng)，簡稱自勵系統(tǒng)。通常當(dāng)發(fā)電機(jī)負(fù)荷變化時(shí)，發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓將隨之變化，這時(shí)，勵磁系統(tǒng)將自動的增加或減少發(fā)電機(jī)的勵磁電流，使機(jī)端電壓維持在一定的水平上，保證有一定的調(diào)壓精度。維持發(fā)電機(jī)機(jī)端（或制定控制點(diǎn)）電壓在給定水平上是勵磁控制系統(tǒng)最基本和最重要的作用?，F(xiàn)代電力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是增大輸送距離和提高輸送功率。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。我們知道，對于一條交流輸電線路，在不計(jì)電阻損耗的前提下，其上流動的有功功率P與線路兩端電壓、線路電抗X間的關(guān)系為： （11）其中，為兩端電壓之間的電角度差。發(fā)電機(jī)送出的有功功率P可用以下兩式表示 （12） （13）式中：為Eq與Us間的電角度差；為Ut與Us間的電角度差；Xd為發(fā)電機(jī)同步電抗；Xt為變壓器電抗；XL為線路電抗；Eq為發(fā)電機(jī)空載電動勢（勵磁電動勢）；Ut為發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓；Us為無窮大母線電壓。這樣，發(fā)電機(jī)勵磁調(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。靈敏快速的勵磁調(diào)節(jié)器可以維持發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓恒定，相當(dāng)于補(bǔ)償了全部發(fā)電機(jī)的d軸同步電抗，即達(dá)到線路靜穩(wěn)功率極限?？偟膩碚f，調(diào)節(jié)勵磁對暫態(tài)穩(wěn)定的改善沒有對靜態(tài)穩(wěn)定那樣顯著。當(dāng)系統(tǒng)受到小的擾動后，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。這需要解決許多技術(shù)問題。但由于自動勵磁的調(diào)節(jié)裝置的出現(xiàn)，使這一問題得到了圓滿的解決。由于提