【正文】 穩(wěn)定的。當(dāng)系統(tǒng)無功負(fù)荷變動(dòng)時(shí)，母線電壓仍然可以保持恒定值 VI ，機(jī)組 II無功負(fù)荷保持不變，而全部無功負(fù)荷的變動(dòng)將由機(jī)組 I獨(dú)自承擔(dān)，這容易引起機(jī)組 I的過負(fù)荷。如果希望改變母線電壓則要將機(jī)組 I的特性曲線上下移動(dòng)。Q2I機(jī)組 1 機(jī)組 II 機(jī)組 II’ Q2I QIIV第三節(jié)、同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的 主要任務(wù)和對(duì)它的基本要求 在運(yùn)行中，假如需要重新分配發(fā)電廠中的無功負(fù)荷，可以手動(dòng)調(diào)整某臺(tái)自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器裝置的給定電位器，便能使該機(jī)組的特性曲線上下移動(dòng)。 在正常運(yùn)行及事故情況下，能提高系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定及動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。在系統(tǒng)事故情況下，可以實(shí)行強(qiáng)勵(lì)，從而大大提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性 能夠顯著改善電力系統(tǒng)的運(yùn)行條件。汽輪機(jī)因調(diào)速器比較靈敏，不易超速，可不作此項(xiàng)要求。 應(yīng)具有足夠大的強(qiáng)勵(lì)頂值電壓倍數(shù)及電壓上升速度。 根據(jù)運(yùn)行的需要，應(yīng)有足夠的電壓調(diào)節(jié)范圍，裝置的電壓調(diào)差率亦應(yīng)能隨系統(tǒng)要求而改變。 裝置本身應(yīng)簡(jiǎn)單可靠，動(dòng)作迅速，調(diào)節(jié)過程穩(wěn)定。 第四節(jié)、同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng) 同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng) 同步發(fā)電機(jī) 勵(lì)磁系統(tǒng) 勵(lì)磁功率單元 自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器 交流電源勵(lì)磁 直流電源勵(lì)磁 機(jī)電式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器 半導(dǎo)體勵(lì)磁調(diào)節(jié)器 計(jì)算機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器 交流電源 整流電路 它勵(lì) 自勵(lì) 靜止 旋轉(zhuǎn) 第四節(jié)、同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng) 第四節(jié)、同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng) 第五節(jié)、比例式勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本原理 基本結(jié)構(gòu) 隨著自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)步，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器經(jīng)歷了電磁式、模擬半 導(dǎo)體式和數(shù)字式等幾個(gè)發(fā)展階段。圖中的輔助控制不是勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的 必備單元，只有大容量發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器才配備。當(dāng) UG升高時(shí)，經(jīng) 過調(diào)差、測(cè)量環(huán)節(jié)的輸出 UC升高，測(cè)量比較單元輸出一個(gè)負(fù) 的偏差電壓，將使 ILL變小從而使 IL變小，這樣可以降低 UG；當(dāng) UG降低時(shí)，經(jīng)過調(diào)差、測(cè)量環(huán)節(jié)的輸出 UC降低，測(cè) 量比較單元輸出一個(gè)正的偏差電壓，將使 ILL變大從而使 IL 變大，這樣可以升高 UG；達(dá)到維持機(jī)端電壓基本不變的目的 第五節(jié)、比例式勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本原理 電壓測(cè)量比較單元 電壓測(cè)量比較單元的基本作用是把發(fā)電機(jī)電壓變換為與其成 正比的直流電壓，與給定電壓進(jìn)行比較，得到兩者的偏差。它并不是測(cè)量比較單元必須設(shè)置的環(huán)節(jié)。整流濾波的作用是將測(cè)量變壓器的副 邊輸出的電壓變換成平穩(wěn)的直流電壓。 第五節(jié)、比例式勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本原理 比較整定電路 比較整定電路的作用：（ 1）把測(cè)量輸出的電壓 UC與給定電壓 Ugd相比較，輸出一個(gè)表征發(fā)電機(jī)電壓與其給定值偏差的直流電壓 Ub；（ 2）通過調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)電壓的給定值Ugd去調(diào)節(jié) Ub的大小，進(jìn)而調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)端電壓或無功功率，可以就地手動(dòng)調(diào)節(jié)，也可以遠(yuǎn)方手動(dòng)調(diào)節(jié)或通過自動(dòng)裝置調(diào)節(jié)。電路中 R1＝ R2，穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓相等。 設(shè)發(fā)電 機(jī)運(yùn)行在電壓 UG。如 果這時(shí)調(diào)整 W，使其阻值 RW增加，則 RW上的電壓降就會(huì)增 加。這樣， RW增 加的結(jié)果會(huì)使 Uab↓→Ub↓。當(dāng)上升到 Ub≈0時(shí)，調(diào)節(jié)過程停 止，發(fā)電機(jī)進(jìn)入新的穩(wěn)定點(diǎn)運(yùn)行。當(dāng)減少 W的阻值時(shí)，調(diào)節(jié)過程與 W的阻值增加相反，可以使發(fā)電機(jī)電壓下降。 第五節(jié)、比例式勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本原理 綜合放大單元 綜合放大單元的作用 大各種勵(lì)磁控制信號(hào)。 改善勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。 對(duì)綜合放大單元的基本要求 要求能線性無關(guān)地綜合、放大各輸入信號(hào)。 響應(yīng)速度快，即時(shí)間常數(shù)要小 工作穩(wěn)定、輸出阻抗低。 第五節(jié)、比例式勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本原理 可控硅整流電路 可控硅整流電路的作用 可控硅整流電路的作用是將交流電壓整流成直流電壓向發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組或勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁繞組供給可控制的勵(lì)磁電流。勵(lì)磁系統(tǒng)中還使用三相不可控整流電路，這種電路通常用于供給大型發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流。此特性通常稱為發(fā)電機(jī)外特性或電壓調(diào)節(jié)特性，也稱為電壓調(diào)差特性。其計(jì)算公式為 12 100%GGTGeUUU????式中 UG1—— 發(fā)電機(jī)空載電壓， V； UG2—— 發(fā)電機(jī)帶額定無功負(fù)荷時(shí)的電壓， V； UGe—— 發(fā)電機(jī)額定電壓， V。 第六節(jié)、同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的調(diào)差單元 調(diào)差單元的接線可分為單相、兩相和三相三種方式。由圖可得下式： * **39。* **39。aU39。由圖 看出，在 cosΨ =0o 時(shí)。按照 勵(lì)磁系統(tǒng)的工作特性，當(dāng) U’a、 U’b和 U’c 增加時(shí)勵(lì)磁系 統(tǒng)會(huì)自動(dòng)地減少發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁 電流，使發(fā)電機(jī)電壓下降。 第六節(jié)、同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性 當(dāng)發(fā)電機(jī)帶純無功負(fù)荷，即 cosΨ =0o， Ψ=90 o時(shí)時(shí)，按上式作出的相量圖如圖 b所示。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器中增加調(diào)差單元之后，輸入勵(lì)磁調(diào)節(jié)器測(cè)量比較單元的電壓 U’a、 U’b和 U’c 基本上不隨發(fā)電機(jī)電流的增加而變化，只是將原來由 Ua、 Ub和 Uc組成的電壓三角形以 Ub為圓心逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)了一個(gè)不大的角度。綜合圖 a和圖 b可看出，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的調(diào)差單元只反映發(fā)電機(jī)無功功率的變化而基本不反映有功功率的變化。aU39。 同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)是一個(gè)反饋?zhàn)詣?dòng)控制系統(tǒng)。分析同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，首先應(yīng)求出描述系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)特性的數(shù)學(xué)模型，然后應(yīng)用“自動(dòng)控制理論”對(duì)動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行分析。 第六節(jié)、同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性 同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)： 經(jīng)過分析，將各個(gè)單元的傳遞函數(shù)聯(lián)接起來，就得出 300MW水輪發(fā)電機(jī)自并勵(lì)可控硅勵(lì)磁控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)框圖。 將各個(gè)環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)簡(jiǎn)化后可以寫出其整個(gè)控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)化傳遞函數(shù)，以課本內(nèi)容為例進(jìn)行仿真分析。 第六節(jié)、同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性 第五章、電力系統(tǒng)安全控制 第一節(jié)、概述 一、關(guān)于電力系統(tǒng)安全的概念 （一）電力系統(tǒng)安全性 電力系統(tǒng)安全性包括以下兩個(gè)方面的內(nèi)容： ★ 電力系統(tǒng)突然發(fā)生擾動(dòng)（例如突然短路或非計(jì)劃失去電力系統(tǒng)元件）時(shí)不間斷地向用戶提供電力和電量的能力； ★ 電力系統(tǒng)的整體性，即電力系統(tǒng)維持聯(lián)合運(yùn)行的能力。在實(shí)際運(yùn)行中，一般安全儲(chǔ)備系數(shù)和干擾出現(xiàn)的概率確定一個(gè)電力系統(tǒng)當(dāng)前的安全水平。一般安全控制包括： ★安全監(jiān)視：利用信息收集、實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)和信息，識(shí)別電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài) ★安全分析：對(duì)預(yù)想事故進(jìn)行估算。 ★安全控制：為保證系統(tǒng)安全運(yùn)行所進(jìn)行的各種調(diào)節(jié)、校正和控制 第二節(jié)、電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的安全分析 一、安全分析的功能及內(nèi)容 故障定義：由軟件根據(jù)電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式等定義的事故集合。 故障分析：將事故順序表中的事故對(duì)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行構(gòu)成的威脅逐一進(jìn)行仿真計(jì)算分析。電力系統(tǒng)警戒 狀態(tài)的特點(diǎn)是：系統(tǒng)雖然處于正常狀態(tài)，但它的安全水平已 經(jīng)下降到不能承受干擾的程度，在出現(xiàn)干擾時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)不 正常狀態(tài)。 第二階段 :故障切除后的緊急控制。 包括：電力系統(tǒng)頻率的緊急控制、電力系統(tǒng)電壓的緊急控制、電力系統(tǒng)穩(wěn)定性控制。然后再將已解列的系統(tǒng)重新并列，重新投 入被解列的發(fā)電機(jī)組并增加機(jī)組出力，重新投入被切斷的輸變 電設(shè)備，重新恢復(fù)對(duì)用戶的供電。我們把這種不同系統(tǒng)參加并聯(lián)運(yùn)行的操作，統(tǒng)稱為電力系統(tǒng)的并列操作。假如操作情況不良或發(fā)生誤操作，將會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)帶來極其嚴(yán)重的后果；可能發(fā)生巨大的沖擊電流，甚至比機(jī)端短路電流還要大很多；會(huì)引起系統(tǒng)電壓嚴(yán)重下降；使電力系統(tǒng)發(fā)生振蕩以至使系統(tǒng)瓦解；沖擊電流所產(chǎn)生的強(qiáng)大電動(dòng)力還可能對(duì)電氣設(shè)備造成嚴(yán)重的損壞，以致在短時(shí)期內(nèi)難以恢復(fù)等。不論采取哪一種操作方法，應(yīng)該共同遵守的基本要求是： 并列操作時(shí)，沖擊電流不應(yīng)超過允許值； 發(fā)電機(jī)投入系統(tǒng)后，應(yīng)能迅速拉入同步。它們的使用條件與使用情況均不相同，現(xiàn)分述如下： 一、準(zhǔn)同期并列 準(zhǔn)同期并列要求在合閘前調(diào)節(jié)待并機(jī)組或待并系統(tǒng)，同時(shí)滿足如下三個(gè)條件： 頻率條件 應(yīng)使待并電機(jī)的頻率接近系統(tǒng)頻率，一般頻率差應(yīng)不超過 ％～ ％。 相角條件 當(dāng)上述兩個(gè)條件已被調(diào)節(jié)得符合要求時(shí)，就應(yīng)在斷路器兩側(cè)得電壓相角重合前，稍為提早一些時(shí)間給斷路器發(fā)出合閘脈沖，以便在合閘瞬間，斷路器兩側(cè)得電壓相角的相角差恰好趨于零，這時(shí)的沖擊電流最小。 假如待并電機(jī)與電力系統(tǒng)的頻率、電壓和相角完全相同，則并列操作所引起的沖擊電流為零，但實(shí)際上差別總是存在的。如果兩者間電壓差別較大，則在合閘時(shí)會(huì)出現(xiàn)無功性質(zhì)的沖擊平衡電流。 準(zhǔn)同期并列合閘后沖擊電流很小，能馬上拉入同步，對(duì)系統(tǒng)的擾動(dòng)也很小。 第一節(jié)、電力系統(tǒng)并列概述 二、自同期并列 自同期并列只適用于把電機(jī)并入系統(tǒng)，對(duì)于系統(tǒng)兩個(gè)部分間的并列不能采用。在正常情況下，經(jīng)過 1～ 2秒后，即可拉入同步。通常的允許滑差，在正常時(shí)為 2～ 3％，事故情況下可達(dá) 10％。正是由于這些優(yōu)點(diǎn)，自同期并列對(duì)于加速事故處理有著重大的意義。對(duì)于汽輪發(fā)電機(jī)，目前多采用半自動(dòng)自同期方式。這種并列方法可能帶來較大的沖擊電流。 由于這種并列方式會(huì)產(chǎn)生較大的沖擊電流，導(dǎo)致系統(tǒng)電壓下降，并對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行帶來一定的影響，因此目前在我國(guó)，這種并列操作主要用于自動(dòng)重合閘中。為了進(jìn)一步搞清楚各種并列條件的變化對(duì)并列過程的影響，下面將著重分析并列時(shí)斷路器兩側(cè)觸頭間的電壓差，即滑差電壓。 第二節(jié)、自動(dòng)準(zhǔn)同期并列的基本原理 準(zhǔn)同期并列的理想條件的數(shù)學(xué)表達(dá)式是： Ug=U， △ U= Ug－ U=0 ωg=ω， ωs=ωg－ ω=0 δg=δ， △ δ= δg－ δ=0 （二）準(zhǔn)同期并列誤差對(duì)并列的影響 合閘電壓幅值差對(duì)并列的影響 此時(shí)的相量關(guān)系如下圖所示，在這種情況下并列時(shí)產(chǎn)生的沖擊電流的有效值為 39。39。gchqUUIXX???式中 Xq’’為發(fā)電機(jī)交軸次暫態(tài)電抗； X為電力系統(tǒng)等值電抗 第二節(jié)、自動(dòng)準(zhǔn)同期并列的基本原理 在忽略待并發(fā)電機(jī)電子電阻和系統(tǒng)等值電阻的情況下，沖擊電流之后電壓差 90度。沖擊電流的最大瞬時(shí)值 39。 39。 2ch chiI?合閘相角差對(duì)并列的影響 此時(shí)的相量關(guān)系如下圖，這種情況下 并列發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的沖擊電流的有效值 39。39。 39。( ) ( )2 sin2gchqqgUU UIj X X j X XUU?? ??????? ? ?第二節(jié)、自動(dòng)準(zhǔn)同期并列的基本原理 由于并列時(shí) △ δ 一般很小，所以在只有相角差時(shí)并列所產(chǎn)生的沖擊電流主要是有功分量。沖擊電流的最大瞬時(shí)值為 39。 39。1 . 8 2c h c hiI?合閘頻率差對(duì)并列的影響 如果機(jī)組并網(wǎng)前頻差太大，就有可能出現(xiàn)在功角達(dá)到 180o時(shí)，滑差頻率還沒有降到零，機(jī)組會(huì)運(yùn)行到功角大于 180o 的區(qū)域，從系統(tǒng)吸取有功功率而加速，于是機(jī)組就失去了穩(wěn)定。但是，實(shí)際情況并不是這么理想，三個(gè)條件都不會(huì)完全滿足，因此允許一定的偏差。為了簡(jiǎn)化起見，假設(shè) Ug＝ U，此時(shí)，滑差電壓為 us= 2Ucos[(ωg+ω)t+(δg+δ)] sin[(ωgω)t+(δgδ)] 滑差電壓是一個(gè)頻率接近公頻、振幅作脈動(dòng)變化的電壓。它的包絡(luò)線決定于低頻正弦分量的特點(diǎn)。當(dāng)存在電壓差時(shí)，滑差只有最小值而沒有過零點(diǎn)，所以無論何時(shí)合閘都存在沖擊電流。這可通過檢查脈動(dòng)電壓的下列兩個(gè)參數(shù)來判斷： 脈動(dòng)周期 Ts 脈動(dòng)周期足夠大表示滑差角頻率 足夠小。如果任一條件不滿足，則不會(huì)出現(xiàn)脈動(dòng)電壓 為零。因此，有時(shí)可以用脈動(dòng)電壓的最小幅值足夠小這一條件代替電壓差及相角差這兩個(gè)同期條件。因?yàn)閿嗦菲骶哂幸欢ǖ暮祥l時(shí)間，所以在這一瞬間稍為提前一段時(shí)間發(fā)出合閘脈沖。 由發(fā)出合閘脈沖起到發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)電壓相角重合為止，這段時(shí)間稱為越前時(shí)間，用 tyq來表示。他們之間的關(guān)系為： 2y q s y q s y qt f t? ? ???一、沖擊電流的計(jì)算 當(dāng)發(fā)電機(jī)并入系統(tǒng)的瞬間，如果斷路器觸頭兩側(cè)的電壓瞬時(shí)值不相等，則必然會(huì)產(chǎn)生一沖擊電流，在簡(jiǎn)化后，沖擊電流周期分量的幅值可用下式表示 2 s in2msmc h mccVVIxx?? ????可見沖擊電流幅值的大小與合閘