国电南瑞发电机励磁系统培训.ppt

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1、发电机励磁系统培训发电机励磁系统培训发电机励磁系统培训发电机励磁系统培训 国电南瑞科技股份有限公司国电南瑞科技股份有限公司国电南瑞科技股份有限公司国电南瑞科技股份有限公司许其品许其品许其品许其品2012201220122012年年年年9 9 9 9月月月月一、一、一、一、励磁系统的作用与原理励磁系统的作用与原理励磁系统的作用与原理励磁系统的作用与原理三、三、三、三、励磁系统的接口励磁系统的接口励磁系统的接口励磁系统的接口二、二、二、二、励磁系统的设计励磁系统的设计励磁系统的设计励磁系统的设计四、四、四、四、新一代励磁调节器介绍新一代励磁调节器介绍新一代励磁调节器介绍新一代励磁调节器介绍1 1

2、1 1、励磁系统的主要作用、励磁系统的主要作用、励磁系统的主要作用、励磁系统的主要作用 2 2 2 2、励磁系统的控制原理、励磁系统的控制原理、励磁系统的控制原理、励磁系统的控制原理 3 3 3 3、励磁系统的调节性能、励磁系统的调节性能、励磁系统的调节性能、励磁系统的调节性能 4 4 4 4、励磁方式和发展、励磁方式和发展、励磁方式和发展、励磁方式和发展1 1 励磁系统的主要作用励磁系统的主要作用（1 1 1 1）维持发电机或其他控制点电压在给定水平）维持发电机或其他控制点电压在给定水平）维持发电机或其他控制点电压在给定水平）维持发电机或其他控制点电压在给定水平uu 维持发电机机端电压维持发

3、电机机端电压维持发电机机端电压维持发电机机端电压uu 保持一定精度的自动电压调节保持一定精度的自动电压调节保持一定精度的自动电压调节保持一定精度的自动电压调节（能力）（能力）（能力）（能力）uu 满足必要的快速电压调节性能满足必要的快速电压调节性能满足必要的快速电压调节性能满足必要的快速电压调节性能（能力）（能力）（能力）（能力）uu 参与全厂几电网的电压控制参与全厂几电网的电压控制参与全厂几电网的电压控制参与全厂几电网的电压控制（性能）（性能）（性能）（性能）uu 保证电力系统运行设备的安全。保证电力系统运行设备的安全。保证电力系统运行设备的安全。保证电力系统运行设备的安全。uu 保证发电机

4、运行的经济性。保证发电机运行的经济性。保证发电机运行的经济性。保证发电机运行的经济性。uu 提高电力系统稳定性。提高电力系统稳定性。提高电力系统稳定性。提高电力系统稳定性。1 1 励磁系统的主要作用励磁系统的主要作用1、并列运行的必要条件、并列运行的必要条件u并列母线电压相等并列母线电压相等u并列机组的总无功等于各机组无功之和并列机组的总无功等于各机组无功之和2、调差的定义、调差的定义D(%)=(UgD(%)=(Ug0 0-Ug)/Ug-Ug)/Ug100%100%（2 2 2 2）保证并列运行机组的无功功率有序分配）保证并列运行机组的无功功率有序分配）保证并列运行机组的无功功率有序分配）保证

5、并列运行机组的无功功率有序分配1 1 励磁系统的主要作用励磁系统的主要作用3、调差的作用、调差的作用图图1：有差和无差并联：有差和无差并联图图2：差小和差大的并联：差小和差大的并联结结论论：不不同同容容量量机机组组并并列列调调差差相相同同(以以机机组组额额定定容容量量为为基基准准值值时时，不不同同容容量量机机组组的的调调差曲线应相同差曲线应相同)。图。图3（2 2 2 2）保证并列运行机组的无功功率有序分配）保证并列运行机组的无功功率有序分配）保证并列运行机组的无功功率有序分配）保证并列运行机组的无功功率有序分配（3 3 3 3）励磁控制系统对电网稳定性的影响）励磁控制系统对电网稳定性的影响）

6、励磁控制系统对电网稳定性的影响）励磁控制系统对电网稳定性的影响uu 静态稳定性静态稳定性静态稳定性静态稳定性uu 暂态稳定性暂态稳定性暂态稳定性暂态稳定性uu 动态稳定性动态稳定性动态稳定性动态稳定性uu 电压稳定电压稳定电压稳定电压稳定1 1 励磁系统的主要作用励磁系统的主要作用发电机输出电磁功率发电机输出电磁功率发电机输出电磁功率发电机输出电磁功率发电发电发电发电机功机功机功机功角向角向角向角向量图量图量图量图1 1 励磁系统的主要作用励磁系统的主要作用单机双回无穷大系统单机双回无穷大系统单机双回无穷大系统单机双回无穷大系统励磁控制系统对电网稳定性的影响励磁控制系统对电网稳定性的影响励磁控

7、制系统对电网稳定性的影响励磁控制系统对电网稳定性的影响（3 3 3 3）励磁控制系统对电网稳定性的影响）励磁控制系统对电网稳定性的影响）励磁控制系统对电网稳定性的影响）励磁控制系统对电网稳定性的影响功角功角是表征电力系统稳定性重要的量，功角失稳指是表征电力系统稳定性重要的量，功角失稳指系统中各发电机之间的相对功角失去稳定性的现象。系统中各发电机之间的相对功角失去稳定性的现象。u系系统统扰扰动动-发发电电机机输输出出功功率率变变化化-转转矩矩平平衡衡被被破破坏坏-发发电电机机转子角摆动转子角摆动u如如果果发发电电机机转转子子角角的的摆摆动动能能够够平平息息，则则称称它它是是功功角角稳稳定定的的，

8、反反之之则则是是功角不稳定的。功角不稳定的。1 1 励磁系统的主要作用励磁系统的主要作用（3 3 3 3）励磁控制系统对电网稳定性的影响）励磁控制系统对电网稳定性的影响）励磁控制系统对电网稳定性的影响）励磁控制系统对电网稳定性的影响电力系统静态稳定性电力系统静态稳定性(SteadyStability)是指电力系统受是指电力系统受到小干扰后，不发生非周期性的失步，自动恢复到起始运到小干扰后，不发生非周期性的失步，自动恢复到起始运行状态的能力。行状态的能力。静态稳定研究的是电力系统在某一运行方式下受到静态稳定研究的是电力系统在某一运行方式下受到微小干扰时的稳定性问题。假设在电力系统中有一个瞬时微小

9、干扰时的稳定性问题。假设在电力系统中有一个瞬时性小干扰，如果在扰动消失后系统能够恢复到原始的运行性小干扰，如果在扰动消失后系统能够恢复到原始的运行状态，则系统在该运行方式下是静态稳定的，否则系统是状态，则系统在该运行方式下是静态稳定的，否则系统是静态不稳定的。静态不稳定的。（A）提高电力系统的稳定性）提高电力系统的稳定性-静态稳定性静态稳定性1 1 励磁系统的主要作用励磁系统的主要作用（3 3 3 3）励磁控制系统对电网稳定性的影响）励磁控制系统对电网稳定性的影响）励磁控制系统对电网稳定性的影响）励磁控制系统对电网稳定性的影响如左图所示，采用了自如左图所示，采用了自动励磁调节的发电机静动励磁调

10、节的发电机静态稳定运行的最大电磁态稳定运行的最大电磁功率和最大功率角都有功率和最大功率角都有提高。提高。1 1 励磁系统的主要作用励磁系统的主要作用电力系统静态稳定性的判据是发电机输出电磁功率对功角电力系统静态稳定性的判据是发电机输出电磁功率对功角的微分的微分dPe/d是否大于是否大于0。（A）提高电力系统的稳定性）提高电力系统的稳定性-静态稳定性静态稳定性（3 3 3 3）励磁控制系统对电网稳定性的影响）励磁控制系统对电网稳定性的影响）励磁控制系统对电网稳定性的影响）励磁控制系统对电网稳定性的影响（B）提高电力系统的稳定性）提高电力系统的稳定性-暂态稳定性暂态稳定性1 1 励磁系统的主要作用

11、励磁系统的主要作用电力系统暂态稳定性电力系统暂态稳定性(TransientStability)是指电力系是指电力系统受到大干扰后，各同步发电机保持同步运行并过渡到新统受到大干扰后，各同步发电机保持同步运行并过渡到新的或恢复到原来稳定方式的能力。通常指第一或第二振荡的或恢复到原来稳定方式的能力。通常指第一或第二振荡周期不失步。周期不失步。如果电力系统在某一运行方式下受到某种形式的大扰如果电力系统在某一运行方式下受到某种形式的大扰动，经过一个机电暂态过程后能够恢复到原始的稳态运行动，经过一个机电暂态过程后能够恢复到原始的稳态运行方式或过渡到一个新的稳态运行方式，则认为系统在这种方式或过渡到一个新的

12、稳态运行方式，则认为系统在这种情况下是暂态稳定的。暂态稳定性不仅与系统在扰动前的情况下是暂态稳定的。暂态稳定性不仅与系统在扰动前的运行方式有关，而且与扰动的类型、地点及持续时间有关。运行方式有关，而且与扰动的类型、地点及持续时间有关。（3 3 3 3）励磁控制系统对电网稳定性的影响）励磁控制系统对电网稳定性的影响）励磁控制系统对电网稳定性的影响）励磁控制系统对电网稳定性的影响电力系统暂态稳定性的判据是等面积定则。电力系统暂态稳定性的判据是等面积定则。左图的功率曲线中，左图的功率曲线中，当功角从当功角从1变化到变化到2时，机械输入功率时，机械输入功率PT与电气输出功率与电气输出功率P3之之间的面

13、积正比于转子间的面积正比于转子动能的变化量。动能的变化量。1 1 励磁系统的主要作用励磁系统的主要作用（3 3 3 3）励磁控制系统对电网稳定性的影响）励磁控制系统对电网稳定性的影响）励磁控制系统对电网稳定性的影响）励磁控制系统对电网稳定性的影响等面积定则：等面积定则：减速面积和加速面积如图所示。减速面积和加速面积如图所示。如图（如图（a）减速面积加速面积，临界稳定；）减速面积加速面积，临界稳定；如图（如图（b）减速面积）减速面积加速面积，稳定；加速面积，稳定；如图（如图（c）减速面积）减速面积0.90.9其他措施其他措施2 2 励磁系统设计励磁系统设计（2 2 2 2）功率柜设计功率柜设计功

14、率柜设计功率柜设计均流设计均流设计均流设计均流设计晶闸管元件额定电压选择晶闸管元件额定电压选择 ：式中：式中：V VRRMRRM为晶闸管反向可恢复电压为晶闸管反向可恢复电压 V VDRMDRM为晶闸管正向可恢复电压为晶闸管正向可恢复电压 U U2 2为励磁变压器副边二次侧额定电压为励磁变压器副边二次侧额定电压2 2 励磁系统设计励磁系统设计（2 2 2 2）功率柜设计功率柜设计功率柜设计功率柜设计晶闸管额定电压选择晶闸管额定电压选择晶闸管额定电压选择晶闸管额定电压选择晶闸管通态平均电流计算：晶闸管通态平均电流计算：1)1)正常工作情况下正常工作情况下2)2)退一柜退一柜3)3)退两柜退两柜4)

15、4)短时强励短时强励2 2 励磁系统设计励磁系统设计式中：式中：n n为系统整流为系统整流桥数目桥数目K Ki0i0、1 1、2 2、3 3为不同工为不同工况下整流桥并列运况下整流桥并列运行的均流系数行的均流系数m m为整流桥数目为整流桥数目K Kifif为电流强励倍数为电流强励倍数（2 2 2 2）功率柜设计功率柜设计功率柜设计功率柜设计晶闸管平均电流计算晶闸管平均电流计算晶闸管平均电流计算晶闸管平均电流计算晶闸管元件结温计算晶闸管元件结温计算 ：最大连续运行工况单只晶闸管损耗最大连续运行工况单只晶闸管损耗P PT T计算计算:通态损耗通态损耗：式中：式中：I ITAVTAV通过晶闸管的平均

16、电流通过晶闸管的平均电流 V VT T为晶闸管导通时的门槛电压为晶闸管导通时的门槛电压 R RT T为晶闸管的斜率电阻为晶闸管的斜率电阻2 2 励磁系统设计励磁系统设计（2 2 2 2）功率柜设计功率柜设计功率柜设计功率柜设计晶闸管结温计算晶闸管结温计算晶闸管结温计算晶闸管结温计算晶闸管元件结温计算晶闸管元件结温计算 ：最大连续运行工况单只晶闸管损耗最大连续运行工况单只晶闸管损耗P PT T计算计算:晶闸管开通损耗：晶闸管开通损耗：式中：式中：为晶闸管控制角为晶闸管控制角 L LK K为单相回路交流侧电感为单相回路交流侧电感 npnp为并联支路数为并联支路数 PonPon晶闸管每次的开通损耗晶

17、闸管每次的开通损耗 f f是晶闸管的开关频率是晶闸管的开关频率2 2 励磁系统设计励磁系统设计（2 2 2 2）功率柜设计功率柜设计功率柜设计功率柜设计晶闸管结温计算晶闸管结温计算晶闸管结温计算晶闸管结温计算晶闸管元件结温计算晶闸管元件结温计算 ：最大连续运行工况单只晶闸管损耗最大连续运行工况单只晶闸管损耗P PT T计算计算:晶闸管关断损耗：晶闸管关断损耗：式中：式中：为换流重叠角为换流重叠角 P Poffoff晶闸管每次的关断损耗晶闸管每次的关断损耗2 2 励磁系统设计励磁系统设计（2 2 2 2）功率柜设计功率柜设计功率柜设计功率柜设计晶闸管结温计算晶闸管结温计算晶闸管结温计算晶闸管结温

18、计算晶闸管元件结温计算晶闸管元件结温计算 ：最大连续运行工况单只晶闸管损耗最大连续运行工况单只晶闸管损耗P PT T计算计算:总损耗：总损耗：晶闸管的结温：晶闸管的结温：式中：式中：R R是总热阻是总热阻 R Rjcjc是结到壳的热阻是结到壳的热阻 R Rchschs是壳到散热器的热阻是壳到散热器的热阻 R Rhshs是散热器的热阻是散热器的热阻2 2 励磁系统设计励磁系统设计（2 2 2 2）功率柜设计功率柜设计功率柜设计功率柜设计晶闸管结温计算晶闸管结温计算晶闸管结温计算晶闸管结温计算晶闸管快熔选择计算晶闸管快熔选择计算 ：快熔标称电压快熔标称电压快熔标称电压快熔标称电压 快熔额定电流快熔

19、额定电流 2 2 励磁系统设计励磁系统设计（2 2 2 2）功率柜设计功率柜设计功率柜设计功率柜设计晶闸管快熔选择晶闸管快熔选择晶闸管快熔选择晶闸管快熔选择1 1、灭磁方案的确定、灭磁方案的确定确定灭磁电阻确定灭磁电阻确定灭磁最大残压确定灭磁最大残压确定灭磁方案确定灭磁方案确定灭磁主回路确定灭磁主回路2 2、灭磁仿真计算、灭磁仿真计算确定灭磁电阻容量确定灭磁电阻容量根据最大分断能力要求选择磁场断路器根据最大分断能力要求选择磁场断路器2 2 励磁系统设计励磁系统设计（3 3 3 3）灭磁柜设计）灭磁柜设计）灭磁柜设计）灭磁柜设计2.1 2.1 同步发电机派克同步发电机派克(Park)(Park)

20、方程组方程组为了进行分析，计及发电机转子上阻尼绕组效应时，在为了进行分析，计及发电机转子上阻尼绕组效应时，在d d，q q坐标轴下的坐标轴下的ParkPark电压方程如下电压方程如下 ：(1)(1)2 2 励磁系统设计励磁系统设计（3 3 3 3）灭磁柜设计）灭磁柜设计）灭磁柜设计）灭磁柜设计用用实实 际际物物理理量量 (有有名名值值)写写出出的的在在 d d，q q 坐坐标标下下的磁链：的磁链：(2)(2)2 2 励磁系统设计励磁系统设计（3 3 3 3）灭磁柜设计）灭磁柜设计）灭磁柜设计）灭磁柜设计将式（将式（2 2）代入式（）代入式（1 1），可得），可得(3)(3)：(3)(3)2 2

21、 励磁系统设计励磁系统设计（3 3 3 3）灭磁柜设计）灭磁柜设计）灭磁柜设计）灭磁柜设计 是是SimulinkSimulink习惯用的微分算子习惯用的微分算子 ,同步速时同步速时有有 ,在方程在方程(3)(3)中所有定、转子的电量中所有定、转子的电量都用物理量都用物理量(有名值有名值)，只是在定、转子量间引入，只是在定、转子量间引入了磁链转换因数了磁链转换因数K K。注意为了区分直轴互感定子侧。注意为了区分直轴互感定子侧和转子侧不同的有名值，用和转子侧不同的有名值，用L Ladad代表定子侧直轴互感，代表定子侧直轴互感，用用L Ladad代表转子侧的。用代表转子侧的。用L Laq,aq,L

22、Laqaq分别定分别定,转子侧转子侧交轴互感交轴互感.应当指出，这里阻尼绕组的应当指出，这里阻尼绕组的i i1d1d,i,i1q1q,是是已被换算到磁场绕组的电流，由于阻尼绕组中实际已被换算到磁场绕组的电流，由于阻尼绕组中实际电流无法测量，这样做足以反映出它们所起的作用电流无法测量，这样做足以反映出它们所起的作用.2 2 励磁系统设计励磁系统设计（3 3 3 3）灭磁柜设计）灭磁柜设计）灭磁柜设计）灭磁柜设计2.22.2 求解微分方程的仿真求解微分方程的仿真 用用 MatlabMatlabSimulink Simulink 解微分方程组，下图表示解微分方程组，下图表示求解发电机起励、空载、突然

23、三相短路、灭磁用求解发电机起励、空载、突然三相短路、灭磁用SimulinkSimulink总结构图，它包括了式总结构图，它包括了式(3)(3)。2 2 励磁系统设计励磁系统设计（3 3 3 3）灭磁柜设计）灭磁柜设计）灭磁柜设计）灭磁柜设计S=p=d/dt 是是Simulink习惯用的微分算子习惯用的微分算子,同步速同步速时有时有p=2f,在方程在方程(11)(15)中所有定、转中所有定、转子的电量都用物理量子的电量都用物理量(有名值有名值)，只是在定、转子，只是在定、转子量间引入了磁链转换因数量间引入了磁链转换因数K。注意为了区分直轴互。注意为了区分直轴互感定子侧和转子侧不同的有名值，用感定

24、子侧和转子侧不同的有名值，用Lad代表定子代表定子侧直轴互感，用侧直轴互感，用Lad代表转子侧的。用代表转子侧的。用Laq,Laq分分别定别定,转子侧交轴互感转子侧交轴互感.应当指出，这里阻尼绕组的应当指出，这里阻尼绕组的i1d,i1q，是已被换算到磁场绕组的电流，由于阻尼是已被换算到磁场绕组的电流，由于阻尼绕组中实际电流无法测量，这样做足以反映出它绕组中实际电流无法测量，这样做足以反映出它们所起的作用们所起的作用 2 2 励磁系统设计励磁系统设计（3 3 3 3）灭磁柜设计）灭磁柜设计）灭磁柜设计）灭磁柜设计灭磁时灭磁时,图中的磁场开关图中的磁场开关FBFB断开断开,灭磁电阻灭磁电阻R R投

25、入投入,发发电机磁场方程变为：电机磁场方程变为：其中其中 =Ux=Ux是非线性电阻是非线性电阻 R R上的电压降上的电压降.假定假定 =1,R=1,R就成为线性电阻，对非线性电阻就成为线性电阻，对非线性电阻ZnOZnO，=0.046=0.046，SiC=0.28-0.42,kSiC=0.28-0.42,k值的选择取决于灭磁时允许的值的选择取决于灭磁时允许的反向电压反向电压 2 2 励磁系统设计励磁系统设计（3 3 3 3）灭磁柜设计）灭磁柜设计）灭磁柜设计）灭磁柜设计发电机三相突然短路时，转子电流及通过线性电发电机三相突然短路时，转子电流及通过线性电阻和阻和ZnO电流的仿真波形电流的仿真波形2

26、 2 励磁系统设计励磁系统设计（3 3 3 3）灭磁柜设计）灭磁柜设计）灭磁柜设计）灭磁柜设计发电机三相突然短路时，灭磁电阻电压的仿真波形发电机三相突然短路时，灭磁电阻电压的仿真波形2 2 励磁系统设计励磁系统设计（3 3 3 3）灭磁柜设计）灭磁柜设计）灭磁柜设计）灭磁柜设计发电机三相突然短路时，线性灭磁电阻、阻尼绕组、发电机三相突然短路时，线性灭磁电阻、阻尼绕组、转子和转子和ZnO吸收能量的仿真波形吸收能量的仿真波形 2 2 励磁系统设计励磁系统设计（3 3 3 3）灭磁柜设计）灭磁柜设计）灭磁柜设计）灭磁柜设计发电机空载误强励时，励磁电流、发电机空载误强励时，励磁电流、d轴阻尼绕组电轴阻

27、尼绕组电流及灭磁电阻电压的仿真波形流及灭磁电阻电压的仿真波形 2 2 励磁系统设计励磁系统设计（3 3 3 3）灭磁柜设计）灭磁柜设计）灭磁柜设计）灭磁柜设计发电机空载误强励时，灭磁电阻、转子电阻及发电机空载误强励时，灭磁电阻、转子电阻及d轴阻尼绕轴阻尼绕组吸收能量的仿真波形组吸收能量的仿真波形2 2 励磁系统设计励磁系统设计（3 3 3 3）灭磁柜设计）灭磁柜设计）灭磁柜设计）灭磁柜设计发电机空载误强励时，励磁电流、发电机空载误强励时，励磁电流、d轴阻尼绕组电流及灭轴阻尼绕组电流及灭磁电阻电压的仿真波形磁电阻电压的仿真波形2 2 励磁系统设计励磁系统设计（3 3 3 3）灭磁柜设计）灭磁柜设

28、计）灭磁柜设计）灭磁柜设计发电机负载误强励时，灭磁电阻、转子电阻及发电机负载误强励时，灭磁电阻、转子电阻及d轴阻尼绕轴阻尼绕组吸收能量的仿真波形组吸收能量的仿真波形2 2 励磁系统设计励磁系统设计（3 3 3 3）灭磁柜设计）灭磁柜设计）灭磁柜设计）灭磁柜设计磁场断路器的选择磁场断路器的选择 磁场断路器额定工作电压：磁场断路器额定工作电压：应大于转子上的最大应大于转子上的最大工作电压工作电压 ；磁场断路器额定工作电流：磁场断路器额定工作电流：应大于转子最大长期应大于转子最大长期连续工作电流；连续工作电流；磁场断路器开断电流能力：磁场断路器开断电流能力：应大于转子强励电流应大于转子强励电流和短路

29、电流；和短路电流；磁场断路器开断电压能力：磁场断路器开断电压能力：应大于灭磁电阻上电应大于灭磁电阻上电压和可控硅整流桥输出电压之和。压和可控硅整流桥输出电压之和。2 2 励磁系统设计励磁系统设计（3 3 3 3）灭磁柜设计）灭磁柜设计）灭磁柜设计）灭磁柜设计灭磁主回路图灭磁主回路图灭磁主回路图灭磁主回路图2 2 励磁系统设计励磁系统设计（3 3 3 3）灭磁柜设计）灭磁柜设计）灭磁柜设计）灭磁柜设计跨接器由机械跨接器跨接器由机械跨接器跨接器由机械跨接器跨接器由机械跨接器M10M10M10M10、电子跨接器组成；、电子跨接器组成；、电子跨接器组成；、电子跨接器组成；采用线性电阻灭磁；采用线性电阻

30、灭磁；采用线性电阻灭磁；采用线性电阻灭磁；过压非线性电阻触发模块主要器件采用过压非线性电阻触发模块主要器件采用过压非线性电阻触发模块主要器件采用过压非线性电阻触发模块主要器件采用BODBODBODBOD；过压非线性电阻采用过压非线性电阻采用过压非线性电阻采用过压非线性电阻采用ZnOZnOZnOZnO电阻。电阻。电阻。电阻。2 2 励磁系统设计励磁系统设计（3 3 3 3）灭磁柜设计）灭磁柜设计）灭磁柜设计）灭磁柜设计 左图为三峡机组灭左图为三峡机组灭磁系统示意图。正常停磁系统示意图。正常停机采用逆变灭磁方式，机采用逆变灭磁方式，逆变结束后仅跳开交流逆变结束后仅跳开交流开关开关S102。事故停机

31、采用投灭磁事故停机采用投灭磁电阻跳磁场断路器的放电阻跳磁场断路器的放电灭磁方式，先跳直流电灭磁方式，先跳直流磁场断路器磁场断路器S101，后跳，后跳交流开关交流开关S102，即直流，即直流灭磁为主，交流灭磁为灭磁为主，交流灭磁为辅。辅。2 2 励磁系统设计励磁系统设计（3 3 3 3）灭磁柜设计）灭磁柜设计）灭磁柜设计）灭磁柜设计厂家厂家GEGE公司公司型号型号GERapid-8007 GERapid-8007 2222操作电压范围操作电压范围 110V(70%-110%)110V(70%-110%)额定电压额定电压2000V2000V额定电流额定电流8000A8000A最大弧压最大弧压400

32、0V4000V最大分断电流最大分断电流 100KA100KA分断时间分断时间6ms10001000条条故障日志模块故障日志模块故障日志模块故障日志模块（5 5 5 5）励磁调节器设计励磁调节器设计励磁调节器设计励磁调节器设计监控软件监控软件监控软件监控软件2 2 励磁系统设计励磁系统设计直观显示参考曲线直观显示参考曲线直观显示当前工况直观显示当前工况四点拟合曲线设置四点拟合曲线设置 过欠励设置过欠励设置过欠励设置过欠励设置（5 5 5 5）励磁调节器设计励磁调节器设计励磁调节器设计励磁调节器设计监控软件监控软件监控软件监控软件2 2 励磁系统设计励磁系统设计2424通道高速采集通道高速采集实时

33、波形显示实时波形显示图形分析功能图形分析功能采样示波器采样示波器采样示波器采样示波器（5 5 5 5）励磁调节器设计励磁调节器设计励磁调节器设计励磁调节器设计监控软件监控软件监控软件监控软件2 2 励磁系统设计励磁系统设计多种变量循环录波多种变量循环录波具备自动分析功能具备自动分析功能自动存储录波数据自动存储录波数据在线录波分析在线录波分析在线录波分析在线录波分析（5 5 5 5）励磁调节器设计励磁调节器设计励磁调节器设计励磁调节器设计监控软件监控软件监控软件监控软件2 2 励磁系统设计励磁系统设计1 1 1 1、励磁系统的相关标准、励磁系统的相关标准、励磁系统的相关标准、励磁系统的相关标准3

34、 3 3 3、励磁系统技术的发展、励磁系统技术的发展、励磁系统技术的发展、励磁系统技术的发展2 2 2 2、励磁系统设计、励磁系统设计、励磁系统设计、励磁系统设计 PSS PSS PSS PSS的深化研究的深化研究的深化研究的深化研究研究能够在更宽频段提供正阻尼的研究能够在更宽频段提供正阻尼的PSS，如，如PSS4B广域广域PSS的研究的研究3 3 励磁系统技术的发展励磁系统技术的发展协调控制技术协调控制技术协调控制技术协调控制技术的研究的研究的研究的研究大型机组群励磁系统统一协调控制技术大型机组群励磁系统统一协调控制技术励磁调速综合协调控制技术励磁调速综合协调控制技术3 3 励磁系统技术的发

35、展励磁系统技术的发展适用于智能电站的励磁控制技术适用于智能电站的励磁控制技术适用于智能电站的励磁控制技术适用于智能电站的励磁控制技术冗余容错及自诊断设计技术励磁系统自身不同控制策略间的协调控制技术同一电站不同机组之间协调控制技术3 3 励磁系统技术的发展励磁系统技术的发展基于高压侧电压控制的励磁控制技术研究基于高压侧电压控制的励磁控制技术研究基于高压侧电压控制的励磁控制技术研究基于高压侧电压控制的励磁控制技术研究研究基于高压侧电压控制的励磁系统核心控制技研究基于高压侧电压控制的励磁系统核心控制技术，分析高压侧电压控制的主环控制策略以及附加控术，分析高压侧电压控制的主环控制策略以及附加控制技术，

36、结合制技术，结合AVC控制技术，确定高压侧电压控制的控制技术，确定高压侧电压控制的励磁控制模式。励磁控制模式。3 3 励磁系统技术的发展励磁系统技术的发展电力系统次同步振荡对励磁系统的影响研究电力系统次同步振荡对励磁系统的影响研究电力系统次同步振荡对励磁系统的影响研究电力系统次同步振荡对励磁系统的影响研究研究串补接入和高压直流输电引起的次同步振荡研究串补接入和高压直流输电引起的次同步振荡的原理，找出励磁系统、尤其是快速励磁系统对其的的原理，找出励磁系统、尤其是快速励磁系统对其的影响机理，给出相应的数学模型和控制方法，来抑制影响机理，给出相应的数学模型和控制方法，来抑制汽轮发电机可能会发生的次同

37、步振荡现象。汽轮发电机可能会发生的次同步振荡现象。3 3 励磁系统技术的发展励磁系统技术的发展一、一、一、一、励磁系统的作用与原理励磁系统的作用与原理励磁系统的作用与原理励磁系统的作用与原理三、三、三、三、励磁系统的接口励磁系统的接口励磁系统的接口励磁系统的接口二、二、二、二、励磁系统的设计励磁系统的设计励磁系统的设计励磁系统的设计四、四、四、四、新一代励磁调节器介绍新一代励磁调节器介绍新一代励磁调节器介绍新一代励磁调节器介绍励磁系统的接口励磁系统的接口励磁系统的接口励磁系统的接口研究串补接入和高压直流输电引起的次同研究串补接入和高压直流输电引起的次同步振荡的原理，找出励磁系统、尤其是快速励步

38、振荡的原理，找出励磁系统、尤其是快速励磁系统对其的影响机理，给出相应的数学模型磁系统对其的影响机理，给出相应的数学模型和控制方法，来抑制汽轮发电机可能会发生的和控制方法，来抑制汽轮发电机可能会发生的次同步振荡现象。次同步振荡现象。一、一、一、一、励磁系统的内部接口励磁系统的内部接口励磁系统的内部接口励磁系统的内部接口二、二、二、二、励磁系统的外部接口励磁系统的外部接口励磁系统的外部接口励磁系统的外部接口 以自并激励磁系统为例，解释励磁系统内部的接口。以自并激励磁系统为例，解释励磁系统内部的接口。常规的自并激励磁系统主要由励磁变压器、可控常规的自并激励磁系统主要由励磁变压器、可控硅整流桥、自动励

39、磁调节器及起励装置、转子过电压硅整流桥、自动励磁调节器及起励装置、转子过电压保护与灭磁装置等组成。其接线原理图如下：保护与灭磁装置等组成。其接线原理图如下：励磁系统的内部接口励磁系统的内部接口励磁系统的内部接口励磁系统的内部接口励磁系统的内部接口励磁系统的内部接口励磁系统的内部接口励磁系统的内部接口励磁变压器励磁变压器励磁调节器励磁调节器整流柜整流柜灭磁电阻柜灭磁电阻柜灭磁开关柜灭磁开关柜转子电流转子电流功率柜故障功率柜故障同步信号同步信号触发脉冲触发脉冲启停风机启停风机过压动作过压动作停机令停机令励磁三相交流电源励磁三相交流电源起励信号起励信号输输出出直直流流电电压压励磁系统的内部接口励磁系

40、统的内部接口励磁系统的内部接口励磁系统的内部接口序号序号模拟量模拟量序号序号模拟量模拟量1转子电流CT A相7同步电压TB2 A相2转子电流CT B相8同步电压TB2 B相3转子电流CT C相9同步电压TB2 C相4同步电压TB1 A相10励磁电压5同步电压TB1 B相11励磁电流6同步电压TB1 C相模拟量接口励磁系统的内部接口励磁系统的内部接口励磁系统的内部接口励磁系统的内部接口序号序号开关量开关量1功率柜故障(停风/熔丝断)2风机启停控制3磁场断路器节点停机令4脉冲控制5起励控制励磁系统的内部接口励磁系统的内部接口励磁系统的内部接口励磁系统的内部接口开关量接口序号序号脉冲脉冲1+A相脉冲

41、2+B相脉冲3+C相脉冲4-A相脉冲5-B相脉冲6-C相脉冲7脉冲电源励磁系统的内部接口励磁系统的内部接口励磁系统的内部接口励磁系统的内部接口脉冲信号接口调节器调节器NES开关柜开关柜FLK机端电压机端电压PT机端电流机端电流CT开入量开入量故障、限制、告警故障、限制、告警电源掉电监测电源掉电监测485通信输出模通信输出模拟量、开关量拟量、开关量分合开关分合开关开关分合闸信号开关分合闸信号变送器输出励磁变送器输出励磁电压和励磁电流电压和励磁电流励磁系统的外部接口励磁系统的外部接口励磁系统的外部接口励磁系统的外部接口序号序号模拟量模拟量序号序号模拟量模拟量1定子电压PT1 A相9定子电流CT A

42、相2定子电压PT1 B相10定子电流CT B相3定子电压PT1C相11定子电流CT C相4定子电压PT2 A相12调节器A套交流电源5定子电压PT2 B相 13调节器B套交流电源6定子电压PT2 C相14调节器直流电源7系统电压15励磁电流(直流信号)8予留交流输入量接口16予留直流输入量接口励磁系统的外部接口励磁系统的外部接口励磁系统的外部接口励磁系统的外部接口模拟量输入接口序号序号模拟量模拟量1励磁电压（4-20mA）2励磁电流（4-20mA）3励磁变压器温度4功率柜温度励磁系统的外部接口励磁系统的外部接口励磁系统的外部接口励磁系统的外部接口模拟量输出接口序号序号开入量开入量序号序号开入量

43、开入量1增磁令7主开关位置2减磁令895%转速令（水电）3建压令94逆变令105ECR运行（电流闭环）116PSS投退12励磁系统的外部接口励磁系统的外部接口励磁系统的外部接口励磁系统的外部接口开入量接口序号序号开出量开出量序号序号开出量开出量1调节器故障7欠励限制2调节器告警8强励限制3综合限制9V/F限制4PT断线10PSS已投入5功率柜故障11A/B电压/电流闭环运行6过励限制12起励失败最多有最多有1414路开出可以根据现场需要自定义路开出可以根据现场需要自定义励磁系统的外部接口励磁系统的外部接口励磁系统的外部接口励磁系统的外部接口开出量接口序号序号开出量开出量序号序号开出量开出量13

44、A套交流掉电16B套直流掉电14A套直流掉电17灭磁开关分闸15B套交流掉电18灭磁开关合闸此外此外,励磁系统还有与外部的励磁系统还有与外部的CANBUSCANBUS、485485或或232232通讯通讯接口，通讯协议接口，通讯协议MODIBUSMODIBUS。励磁系统的外部接口励磁系统的外部接口励磁系统的外部接口励磁系统的外部接口开出量接口一、一、一、一、励磁系统的作用与原理励磁系统的作用与原理励磁系统的作用与原理励磁系统的作用与原理三、三、三、三、励磁系统的接口励磁系统的接口励磁系统的接口励磁系统的接口二、二、二、二、励磁系统的设计励磁系统的设计励磁系统的设计励磁系统的设计四、四、四、四、

45、新一代励磁调节器介绍新一代励磁调节器介绍新一代励磁调节器介绍新一代励磁调节器介绍l硬件的可靠性得到进一步的提升硬件的可靠性得到进一步的提升,软件软件的功能及冗余容错能力进一步加强的功能及冗余容错能力进一步加强,装装置整体功能更加丰富、性能更加优良。置整体功能更加丰富、性能更加优良。l设计理念的转变设计理念的转变。新一代励磁调节器的特点新一代励磁调节器的特点新一代励磁调节器的特点新一代励磁调节器的特点可选可选PSS2B/PSS4B电力系统稳定器模型；电力系统稳定器模型；完善的控制和限制、保护功能，带有完善的控制和限制、保护功能，带有定子电流限制定子电流限制器器；反时限动作的限制器采用标准反时限动

46、作的限制器采用标准IEC反时限曲线，曲反时限曲线，曲线类型及参数可灵活整定；带有备选定时限限制器；线类型及参数可灵活整定；带有备选定时限限制器；增加变位记录功能，可记录上万条故障、告警、限增加变位记录功能，可记录上万条故障、告警、限制、状态量、开入等变位信息，便于运行状态监视与制、状态量、开入等变位信息，便于运行状态监视与追溯。追溯。新一代励磁调节器的特点新一代励磁调节器的特点新一代励磁调节器的特点新一代励磁调节器的特点事件报告、开关量定义、界面菜单、显示语言等使事件报告、开关量定义、界面菜单、显示语言等使用专用的配置文件，可方便修改；界面支持多语言切用专用的配置文件，可方便修改；界面支持多语

47、言切换；换；几乎所有控制程序都可以回读，并检查修改日期，几乎所有控制程序都可以回读，并检查修改日期，方便方便版本管理版本管理。具有具有丰富的丰富的冗余容错功能，提高机组异常工况或设冗余容错功能，提高机组异常工况或设备部件异常状态下维持系统稳定运行的能力，实现励备部件异常状态下维持系统稳定运行的能力，实现励磁系统容错控制和防误操作。磁系统容错控制和防误操作。新一代励磁调节器的特点新一代励磁调节器的特点新一代励磁调节器的特点新一代励磁调节器的特点内置完善的录波功能，波形可保存为符合内置完善的录波功能，波形可保存为符合IEEE标准标准的的COMTRADE格式；系统内置格式；系统内置1Gb容量存储器，

48、可容量存储器，可无需工控机无需工控机，独立存储大量事件报告及录波数据；在，独立存储大量事件报告及录波数据；在开机、停机、故障、限制、阶跃等工况下自动录波。开机、停机、故障、限制、阶跃等工况下自动录波。除常规信息外，波形还含有各限制器、辅环的输出值、除常规信息外，波形还含有各限制器、辅环的输出值、调节器当前运行状态、工作闭环、采样原始值等。目调节器当前运行状态、工作闭环、采样原始值等。目前共记录了前共记录了48个模拟量与个模拟量与147个开关量个开关量。新一代励磁调节器的特点新一代励磁调节器的特点新一代励磁调节器的特点新一代励磁调节器的特点支持支持NTP、秒脉冲（、秒脉冲（PPS）及）及IRIG

49、-B码等多种对时码等多种对时方式方式采用先进的自动化监控平台，运行于专用采用先进的自动化监控平台，运行于专用Linux系系统，安全可靠性高；监控平台具有完善的权限管理功统，安全可靠性高；监控平台具有完善的权限管理功能，可根据用户需求分类设置不同权限能，可根据用户需求分类设置不同权限采用分布式多处理器并行计算的方式，系统管理、采用分布式多处理器并行计算的方式，系统管理、采样管理、控制运算等分别使用专用处理器，大大提采样管理、控制运算等分别使用专用处理器，大大提高了整系统的性能和可靠性高了整系统的性能和可靠性高性能浮点处理器，控制程序可以在高性能浮点处理器，控制程序可以在200us内完成内完成运算

50、，满足先进控制算法要求；控制运算周期仅运算，满足先进控制算法要求；控制运算周期仅1.67ms，实现了励磁控制与限制保护模型的精确化，实现了励磁控制与限制保护模型的精确化新一代励磁调节器的特点新一代励磁调节器的特点新一代励磁调节器的特点新一代励磁调节器的特点独立的独立的32通道通道16位位ADC，保证大机组对控制精度，保证大机组对控制精度的要求，预留的要求，预留4路试验通道路试验通道4路独立路独立D/A通道，每个通道可通过软件设置为通道，每个通道可通过软件设置为mA或或V输出，满足现场特殊回路及试验的需求输出，满足现场特殊回路及试验的需求多种通信接口，满足控制器及各种现场要求；支持多种通信接口，