同期励磁实验指导书

电力系统自动控制技术课程实验指导书福州大学电气工程与自动化学院电力工程系—1—实验一微机励磁调节器实验研究试验装置的同步发电机有三种励磁方式可供选择（如图1所示）：一、手动励磁方式，它是市电交流220V通过变压器降压后，经自耦调压器调至需要电压，再通过整流桥整成直流向同步发电机励磁绕组供电，励磁调节由试验人员手动操作自耦调压器来实现；二、微机它励方式，它是市电交流380V通过变压器降压后，经可控硅整流向发电机励磁绕组供电；三、微机自并励方式，它是发电机机端电压通过变压器降压后，经可控硅整流向发电机励磁绕组供电。在微机它励方式或微机自并励方式下，自动励磁调节任务由WL-04B型微机励磁调节器来承担。§1.1WL-04B微机励磁调节器WL-04B微机励磁调节器励磁方式可选择：它励、自并励2种；微机励磁调节器的控制方式可选择恒UF，恒IL，恒α，恒Q等4种；设有定子过电压保护和励磁电流反时限延时过励限制、最大励磁电流瞬图1励磁系统一次接线图电力系统自动控制技术课程实验指导书福州大学电气工程与自动化学院电力工程系—2—时限制、欠励限制、伏赫限制等励磁限制功能；设有按有功功率反馈的电力系统稳定器（PSS）；励磁调节器控制参数可在线修改，在线固化，灵活方便，能做到最大限度地满足教学科研灵活多变的需要。具有实验录波功能，可以记录UF，IL，UL，P，Q，等信号的时间响应曲线，供实验分析用。微机励磁调节器面板包括：8位LED数码显示器，若干指示灯和按钮，强、弱电测试孔以及串行通讯接口等（其面板图如图2所示），具体用途及其操作方法如下。1.1.18位LED数码显示器用途1：用以显示同步发电机励磁控制系统状态量，包括：发电机机端电压、发电机输出有功功率和无功功率发电机励磁电压、励磁电流发电机频率励磁调节器输出控制角等用途2：用以查询、修改励磁调节器的控制参数，如：PID反馈系数励磁限制整定值等图2WL-04B微机励磁调节器面板图电力系统自动控制技术课程实验指导书福州大学电气工程与自动化学院电力工程系—3—1.1.2指示灯励磁调节器面板共有32只指示灯，共分成三个类型。第一类：“控制电源”指示灯由+5V、±12V、+24V等4路电源指示灯组成第二类：励磁调节器“输出”触发脉冲指示灯由+A、C、+B、-A、+C、-B等6路脉冲指示灯组成第三类：励磁调节器工作状态指示灯22只（1）微机正常指示灯：闪烁时表示微机励磁调节器运行正常；常亮或常熄表示微机励磁调节器异常；（2）定子过压指示灯：发电机机端电压大于额定电压的1.26倍(3801.26=480V)时，过压保护动作，同时过压指示灯点亮；（3）同步异常指示灯：本微机励磁调节器工作在自并励方式时，同时采用励磁变压器和发电机电压互感器作为触发同步信号，当两路同步信号均正常时熄灭，任1路丢失时点亮；（4）进相运行指示灯：当无功功率为负值时，即发电机进相运行时，指示灯亮；（5）自励指示灯：励磁调节器工作在自并励励磁方式，即励磁变压器原边绕组接在发电机机端。当试验操作台的操作面板上的“励磁方式”切换开关选择为“微机自并励”励磁方式时亮；（6）助磁指示灯：自并励励磁方式下，发电机起励时由励磁调节器自动投入起励用的初始励磁，此时投助磁指示灯亮；（7）功柜故障指示灯：当全控桥故障时，指示灯亮；（8）母线无压指示灯：系统电压小于85%额定电压时亮；（9）仪变断线指示灯：励磁调节器同时引入两路发电机机端电压互感器电压信号，分别称为调变电压UF1和仪变电压UF2（调变和仪表分别对应发电厂励磁调节器专用电压互感器和测量仪表用电压互感器），发电机电压由下式决定：UF=MAX{UF1，UF2}当两路电压相差10%时，表示电压互感器发生断线故障，如仪变电压小于调变电压10%，仪变断线灯亮；（10）调变断线指示灯：当调变电压小于仪变电压10%，调变断线灯亮；电力系统自动控制技术课程实验指导书福州大学电气工程与自动化学院电力工程系—4—（11）灭磁指示灯：按灭磁按钮或发电机频率低于43Hz时灭磁指示灯亮，当发电机并网带负荷时灭磁无效；（12）减磁指示灯：按减磁按钮或者远方控制减磁时亮（如微机准同期控制器发减磁命令）；（13）增磁指示灯：按增磁按钮或者远方控制增磁时亮（如微机准同期控制器发增磁命令）；（14）恒IL指示灯：按恒IL按钮时其指示灯亮，表示励磁调节器按恒IL方式运行，维持发电机励磁电流在给定水平上；（15）恒UF指示灯：按恒UF按钮时其指示灯亮，表示励磁调节器按恒UF方式运行，维持发电机机端电压在给定水平上；（16）恒α指示灯：按恒α按钮时其指示灯亮，表示励磁调节器按恒α方式(开环)运行，只有在它励方式下有效，自并励励磁方式不允许开环运行，所以自并励励磁方式下，按恒α按钮无效且它励方式转自并励时，如果原来是恒α方式也会自动转为恒IL方式；（17）它励指示灯：励磁调节器工作在它励励磁方式，励磁变压器原边绕组接在市电380V电网上，试验操作台的操作面板上的“励磁方式”切换开关选择为“微机它励”励磁方式时亮；（18）参数设置指示灯：修改控制器参数时，按设置按钮时亮，表示已进入参数设置状态；（19）欠励限制指示灯：发电机无功过度进相，欠励限制器动作时其指示灯亮，欠励限制线是P-Q平面四象限上的一条直线，功率运行点被限制在欠励限制线以上；（20）过励限制指示灯：过励即过励磁电流，发电机励磁电流超过额定励磁电流的1.1倍称为过励。励磁电流在1.1倍以下允许长期运行，1.1~2.0倍之间按反时限原则延时动作，限制励磁电流到1.1倍以下，2.0倍以上，瞬时动作限制励磁电流在2.0倍以下，过励灯在过励限制动作时亮；（21）伏赫限制指示灯：伏/赫限制动作时亮，未动作时熄。（22）PSS指示灯：PSS功能投入时亮，退出时熄。1.1.3测试孔励磁调节器面板共有14个测试孔，分成两个测试区。第一区：弱电测孔8个电力系统自动控制技术课程实验指导书福州大学电气工程与自动化学院电力工程系—5—由+A、-C、+B、-A、+C、-B等6路脉冲测试孔和1路6脉冲总合测试孔，1路交流同步电压信号UAC，和一个弱电公共地COM组成，供示波器观察脉冲波形，脉冲相位及相位移动过程等信号。第二区：强电测试孔(100V)5个由三相全控桥的交流输入电压Ua、Ub、Uc和直流输出电压Ud+、Ud－组成，可供示波器观察波形及万用表测量电压幅值。1.1.4操作按钮13只（1）复位按钮：手动强迫复位CPU，主要用于励磁调节器检修与调试，正常使用时不用；（2）灭磁按钮：此按钮为带锁按钮，在发电机空载运行状态下，按下灭磁按钮，则控制发电机执行逆变灭磁命令，但发电机并网带负荷后灭磁无效。发电机在未起励建压时，灭磁按钮在按下状态时，弹出灭磁按钮则执行起励建压命令；（3）减磁按钮：发电机并网前，减磁则降低发电机电压，并网后减磁则减少发电机输出的无功功率；（4）增磁按钮：发电机并网前，增磁则提高发电机电压，并网后增磁则增加发电机输出的无功功率；（5）恒IL按钮：选择恒IL运行方式，维持发电机励磁电流在给定水平上；（6）恒UF按钮：选择恒UF运行方式，维持发电机机端电压在给定水平上；（7）恒α按钮：选择恒α运行方式表示调节器开环运行，只有在它励方式下有效；（8）恒Q按钮：选择恒无功运行方式，只有在发电机并网以后，选择才有效，且原来运行方式灯熄灭，即恒IL，恒UF，恒α的指示灯均灭；（9）参数设置按钮：正常工作状态（非参数设置状态）下，增量显示和减量显示按钮用以顺序和逆序召唤显示励磁控制系统状态变量，按〖参数设置〗按钮后，〖参数设置〗指示灯点亮，此时增量显示和减量显示按钮用作增加和减小参数数值；（10）参数选择按钮：用以查询控制参数的当前数值和选择需要修改的控制参数，重复按下此按钮，则循环显示各个控制参数；（11，12）“▲”增量显示和“▼”减量显示按钮：用以顺序和逆序召唤显示励磁控制系统状态变量，在参数设置状态（〖参数设置〗指示灯点亮），电力系统自动控制技术课程实验指导书福州大学电气工程与自动化学院电力工程系—6—用来增加或减小控制参数值；1.1.5RS232标准通讯接口1个供与PC机交换信息，利用上层监控软件，可以监视励磁控制系统的运行状况，配合实验作参数调整，进行试验录波等工作。§1.2励磁调节器开机的前准备工作1.2.1选择励磁方式（1）在试验台的“操作面板”上，切换“励磁方式”开关，选择励磁方式；（2）检查励磁调节器面板上“它励”、“自励”等指示灯指示是否正确。注意：励磁方式的选择或变更，应在发电机未建压时进行，建压运行中不可变更励磁方式，若需要变更励磁方式，请首先灭磁，然后变更励磁方式。1.2.2选择控制方式在开机前，共有三种控制方式供选择。（1）恒IL方式起励（2）恒方式起励（仅在它励方式下有效）；（3）恒UF方式起励。1.2.3选择起励方式当选择恒IL或者恒UF运行方式时，发电机有自动起励和手动起励两种方式供选择。如选择自动起励方式时，升则在开机前将“励磁开关”合上，且将“灭磁”按钮松开，这样当发电机频率升到47Hz以上时，则自动起励。如选择手动起励方式时，升机则先将“灭磁”按钮按下锁定，将发电机升到额定转速后，再合“励磁开关”，松开“灭磁”按钮，进行手动起励。1.2.4控制参数检查开机前应检查控制参数是否与试验要求值相符，控制参数的整定方法参见§3.4节。电力系统自动控制技术课程实验指导书福州大学电气工程与自动化学院电力工程系—7—§1.3励磁调节器运行调整的操作方法1.3.1开启发电机组按调速器使用说明启动同步发电机组（以励磁调节器选择手动起励方式为例），开机升速到额定转速后，检查励磁调节器频率显示是否正常。1.3.2建立发电机电压松开“灭磁”按钮，“灭磁”指示灯熄灭，发电机开始建压。若以恒UF方式运行，则自动建压到与母线电压一致（当母线电压在85%~115%范围内），或额定电压（当母线电压在85%~115%以外区域）。若以恒IL方式运行，则自动建压到IL=15%ILN。1.3.3发电机电压的调整发电机建压后，可操作“增磁”、“减磁”按钮升高或降低发电机机端电压。1.3.4发电机与系统并网按准同期准则手动或用微机自动准同期器自动合上发电机出口开关，将发电机并入电网。1.3.5增减发电机功率增减无功功率，操作“增磁”、“减磁”按钮。增减有功功率，则需操作调速器的“增速”、“减速”按钮。1.3.6发电机与系统解列解列前一般需要减负荷减到零值（有功功率和无功功率都等于零），再手动跳开发电机出口开关（发电机甩负荷试验除外）。1.3.7停机与灭磁试验完毕，操作调速器减速停机，励磁调节器在频率下降到43Hz以下时，将会自动执行低频灭磁功能，实现逆变灭磁。电力系统自动控制技术课程实验指导书福州大学电气工程与自动化学院电力工程系—8—§1.4励磁调节器控制参数及其整定方法1.4.1励磁调节器控制参数及其显示符号励磁调节器的控制参数主要有：恒UF控制的PID参数和恒IL控制的PID参数；调差系数KQ；励磁电流过励限制启动值GLIL等。序号控制参数显示符号含义典型数值调整范围1KPUHPU电压偏差比例放大系数0400~802KIUHIU电压偏差积分放大系数0020~503KDUHdU电压偏差微分放大系数0150~504KPIHPI电流偏差比例放大系数0250~505KIIHII电流偏差积分放大系数0020~506KDIHdI电流偏差微分放大系数0150~507KPQHpq无功偏差比例放大系数0100~208KIQHiq无功偏差积分放大系数0010~209KdQHdq无功偏差微分放大系数0000~2010KPPHpp有功偏差比例放大系数0150±127（符号数）*11KIPHIp有功偏差积分放大系数0000±127（符号数）*12KdPHdp有功偏微分例放大系数0150±127（符号数）*13ApAP低励限制线的斜率1500~10014Bqbp低励限制线的截距－399－~015KQHq无功调差系数4.06－10~1016HUFKUF伏赫限制1.140.94~1.3417GLI