嘉兴发电厂300 MW发电机励磁调节器参数测定和电力系统稳定器试验结果.doc

嘉兴发电厂300 MW发电机励磁调节器参数测定和电力系统稳定器试验结果竺士章1，陈皓1，赵红光2，吴余泉2，杨立强2，盛爱华3，金军3（1浙江省电力试验研究所，浙江省杭州市；2中国电力科学研究院，北京； 3浙江嘉兴发电厂，浙江省嘉兴市）摘要：提供了嘉兴发电厂300 MW发电机WKKL型微机励磁调节器的试验结果，包括微机励磁调节器的参数测量、空载阶跃响应、电力系统稳定器（PSS）参数整定和阻尼效果试验等。试验结果表明，频率响应特性测量是测量微机励磁调节器参数的一种有效方法，在微机励磁调节器的PSS参数整定中，采用通过励磁系统在线频率响应特性测量的方法来整定PSS参数，是一个有效的方法，可以得到满意的阻尼效果。关键词：电力系统稳定器；频率响应；参数整定；阻尼1引言嘉兴发电厂2号机（300 MW）为无刷励磁系统发电机。1999年改用国家电力公司中国电力科学研究院生产的WKKL型双通道微机励磁调节器。按照DLT 6501998和SD27188标准要求，该励磁调节器具有电力系统稳定器（PSS）的功能。WKKL型励磁调节器的PSS功能，经过中国电科院试验室验证试验，符合IEEEStd 4212标准要求。在励磁调节器的投运过程中，完成了对所设定参数的测定验证、对AVR和PSS的参数整定以及PSS效果检查试验。测定验证设定参数的方法是应用频谱分析仪测量频率响应特性并与用设定参数通过计算得到的频率响应特性进行比较，从而确定设定参数和算法的正确与否。PSS的参数设定方法是测量励磁系统在线无补偿频率响应特性和有补偿频率响应特性。结果表明，应用频谱分析仪测量频率响应特性是验证微机励磁调节器设定参数和算法的一种有效方法；测量励磁系统在线无补偿频率响应特性和有补偿频率响应特性是微机励磁调节器PSS参数整定的一种有效方法。嘉兴发电厂300 MW发电机微机励磁调节器的PSS现场调整试验是国产微机励磁调节器的PSS功能在大型火电机组上进行的第一次试验，也是成功的试验。2微机励磁调节器设定参数的测量微机励磁调节器中各种调节功能的作用是通过软件实现的。如何证明调节器的软件实现了所期望的功能呢？WKKL系列微机励磁调节器提供了一种方法和条件，其方法是实际测量各环节的频率响应特性并与用设定参数计算得到的频率响应特性相对比，以检验参数设定及其算法的正确性。在嘉兴发电厂300 MW发电机的投运试验中，对AVR的串联校正环节（PID）、励磁机时间常数补偿环节和PSS相位补偿环节，测量了频率响应特性，与用设定参数计算得到的频率响应特性进行了对比，证明此方法是正确的。21串联校正环节参数的测量中国电力科学研究院设计的AVR的串联校正环节（PID）的传递函数为参数设定为K2075，T110s，T2100s，T302 s，T4005 s时实际测量得到的频率响应特性和根据上述参数计算得到的频率响应特性列于表1。由表1可见，实际测量得到的频率响应特性与计算得到的频率响应特性是一致的，说明AVR的PID校正环节参数及其算法是正确的。 22PSS环节参数的测量PSS的传递函数如图1所示。参数设定为TW55 s，T103 s，T240 s，T3015 s，T4005 s时，实际测量得到的相位特性和根据上述参数计算得到的相位特性列于表2。由表2可见，实际测量得到的相位特性与计算得到的相位特性是一致的，说明PSS环节的算法是正确的。23励磁机励磁电流负反馈环节励磁机励磁电流负反馈环节用来实现励磁机时间常数补偿。励磁电流负反馈环节的反馈系数KH的整定值为0075，其测定结果见表3。由表3可见，反馈系数的测定计算值与整定值相同。计算中，励磁电流Ief以空载额定电流52 A为基准值，输出以100为基准值。3  自动电压调节器空载阶跃响应试验结果    自动电压调节器（AVR）有良好的稳定性是PSS投入运行的前提和基础。电压调节器的参数是电力系统稳定分析中不可缺少的能耐数。    PID参数设定为K=20.75,T1=1.0s,T2=10.0s,T3=0.2s,T4=0.05s时，发电机空载电压给定阶跃响应试验结果见表4和图2。由表4可见，其指标符合励磁系统国家标准和行业标准要求。4电力系统稳定器的参数整定和试验图1所示的电力系统稳定器输入信号为发电机的有功功率。41励磁系统在线无补偿（无PSS）相频特性测量和PSS参数选择励磁系统在线无补偿（无PSS）相频特性测量结果见表5第1列。根据表5第1列的测量结果，选取PSS的参数为：TW55 s，T1017 s，T240 s，T3010 s，T4006 s。42励磁系统在线有补偿（有PSS）相频特性测量结果励磁系统在线有补偿（有PSS）相频特性测量结果见表5第2列。由相频特性测量结果可见，在振荡频率为03207 Hz的宽频率范围内，PSS都能提供正阻尼。43PSS放大倍数K确定PSS放大倍数K一般以小于临界放大倍数的三分之一为好。临界放大倍数则由试验确定。利用加大放大倍数直到振荡的方法，测得临界增益为24。根据临界增益测量和开环频率特性测量结果，决定取K40。44PSS阻尼功率振荡效果试验    用阶跃响应方法检查PSS阻尼功率振荡的效果。    图3为无PSS时的阶跃响应录波图。由图可见，振荡频率为1.43Hz，阻尼比为0.107；图4为有PSS时的阶跃响应录波图。由图可见，振荡频率为1.51Hz，上升0.08Hz，阻尼比为0.280，增加0.173。由此可以看出，PSS有明显的提高阻尼的作用。5结论（1）中国电力科学研究院设置的嘉兴发电厂2号机励磁调节器AVR的参数与实测结果相符，可以用于电力系统稳定计算。（2）对微机励磁调节器尝试用随机信号测量频率响应特性测定其各环节参数获得成功，不失为一种有效的方法。WKKL型微机励磁调节器具有的信号输出、输入配置和方便的整定手段，能够满足各环节参数测定和现场PSS参数整定需要。（3）以励磁系统在线无补偿（无PSS）相频特性测量为基础整定PSS参数的方法是微机励磁调节器的PSS参数整定的有效方法，有利于PSS参数的选择，以达到很好的阻尼效果。