电力系统自动调压器与基本框图1

第四节电力系统自动调压器的原理与基本框图========基本知识点========自动调压器的功能模拟元件调压器的工作原理自动励磁调节器的静态工作特性自动励磁调节器静态工作特性的调整第四节电力系统自动调压器与基本框图一、自动调压器的功能励磁调节器是一个闭环比例调节器。输入量：发电机电压gU或线路送、受端电压sU、rU输出量：励磁机的励磁电流eI或是线路电流LI功能：①保持发电机的端电压不变②其次是保持并联机组间无功电流的合理分配。第四节电力系统自动调压器与基本框图图2-39励磁系统一例GU=+-ReDEIeIrGG无自动调压器时，如图2-39人工不断调整eR的大小，以达到维持其端电压不变的目的。人工在调压过程中的作用可用图2-40中的ab线段来表示。人工和发电机形成了一个“封闭回路”。图2-40人工调压的作用oUgUgbUgaIeIE.bIE.aab第四节电力系统自动调压器与基本框图规律：当发电机电压GU升高时，人工就使eI减小；反之，gU降低时，就使eI增大。bgagUU..~是发电机正常运行时允许的电压变动范围beaeII..~代表励磁系统必须具备的调整容量的最低值当aggbgUUU..时，发电机超出了正常运行范围线段ab是所有自动调压器共有的基本特性第四节电力系统自动调压器与基本框图◆有自动调压器时，如图2-42工作原理：利用rfgUUU-=作为输入信号，在输出端输出一个与U相反的调整电流eI，使调压器的输入量gU与输出量eI达到图2-40中ab表示的比例关系。即gU下降时，eI增大，发电机的gE随之增加，使gU重新回到基准值附近；反之，当gU升高时，eI减小，gE减小，使gU重新回到基准值附近。第四节电力系统自动调压器与基本框图二、同步发电机微机自动调压器的程序框图自动调压装置的功率放大元件就是晶闸管的整流。基本环节：测量、放大、同步、触发，实现电压调节和无功功率分配当自动励磁调节器退出工作后，由自动切换装置将手控单元投入。第四节电力系统自动调压器与基本框图图2-25典型可控硅自动励磁调节器框图SCRCTPT稳压电源起励手控调差变压器励磁电源G放大反馈附加控制信号测量触发同步第四节电力系统自动调压器与基本框图1.晶闸管主回路的工作原理自动调压的晶闸管电路主要是：三相半控桥或三相全控桥电路三相半控桥输出电压和触发角的关系：改变大小可以改变整流输出电压的大小，从而调节励磁电流的大小)2cos1(35.1~+=UUd第四节电力系统自动调压器与基本框图二、微机调压器的同步脉冲和触发脉冲同步脉冲：保证在晶闸管每次承受正向阳极电压时，向其控制极发出脉冲，使晶闸管可靠导通，这时的触发脉冲称为同步脉冲。同步信号主要取自晶闸管整流装置的主回路，一般用同步变压器和同步移相器作为同步信号发生器，以提供具有合适幅值和合适相位的交流同步信号。从发出同步脉冲之后，开始计算触发角，发出触发脉冲，调节触发角的大小第四节电力系统自动调压器与基本框图越大，就越小，增加的励磁电流eI就越大，使gU重新回到NU附近。的大小由微机的计数功能来完成，在同步脉冲分相到达后，微机调压器的相关程序开始分相先后计数，达到所要求的值就发出出发脉冲。3．微机调压的原理程序调压原理：正常运行时，二次调接电压均为零，微机调压器就按照运行厂给定的rU，求出电压差gU，根据此时计算出，改变晶闸管整第四节电力系统自动调压器与基本框图二、TCR控制原理TCR为硅控电抗器，2-51是单相TCR原理接线图，用于控制交流无功电流。规律：V1和V2中的一个在电源电压的正半周导通，另一个在电源的负半周、相互导通。触发角的范围：+=1809090当=90°时晶闸管全程导通，当=180°时，晶闸管全程关断导通角，截止角270°—第四节电力系统自动调压器与基本框图TCR是晶闸管全波控制调压器TCR自动调压器原理：在图2-57（e）中，母线电压经电压互感器引入并加以平方，即图（e）中的2U，作为TCR调压器的输入量，与经二次调压的参考值'rU比较，差值cU，再与限值1U相加，其和值进入积分器，当积分到达2U时，即启动脉冲触发器PG，发出触发脉冲，一者进入二分器，如图（d）所示，轮流触发晶闸管V1与V2；另者将积分器清零，开始对下一次触发脉冲的积分计值。TCR调压器正确工作的条件：202/012UfdtUkT=第四节电力系统自动调压器与基本框图在运行中，当su降低时，cu呈现负值，使1u对积分器的输入减小，于是积分达到限值2u的时间推迟，PD推迟发出脉冲，使增大，电抗器电流的基波成分减小，以提高su，直到cu重新为零，2u又等于'rU，调节过程才会结束。三、TSC投、切电容器调压的控制问题图2-59（b）表示用熔断器QF投、切电容器C，由于QF的投、切都有机械动作完成，需要时间长，投入需要2个周波，断开需要8个周波，且有接触电阻等，可以不按瞬时投、切来处理，而机械装置承受瞬时过电流第四节电力系统自动调压器与基本框图的能力很强，所以QF可以直接投、切电容器C，但使用寿命较短。图2-59（c）表示用反接的两个晶闸管投、切补偿电容，由于两个晶闸管动作较快，投入只需半周波，而管断也只需一个周波，但本身承受电流的冲击能力低，所以必须串接一个小电抗器L来缓解充电电流的冲击。TSC无法进行平稳调压，所以一般用并联一个同容量的TCR，用TCR均匀地调整容性无功电流，以达到平稳调压的目的，如图2-61（a）所示。第四节电力系统自动调压器与基本框图工作原理：开始投入TSC1的同时，也投入TCR，TCRI的电流置于最大，总的无功电流为零。调压时，TCRI的电流逐渐减小，容性电流1TSCI就均匀的增加，直到TCR关闭，容性电流max.1TSCI；如果此时电压再降低时，调节器再将TSC2同时“投入”，再经过改变以达到调压的目的。第四节电力系统自动调压器与基本框图四、模拟调压器的工作原理1.测量单元（图2-62）作用:按比例的反应发电机端电压对给定值的偏差构成：测量变压器、整流桥、滤波回路、整定电位器及测量桥特性：测量单元输入电压与输出电压之间的关系是线性的，响应速度快，有较高的灵敏度及测量单元的工作不受系统频率变化的影响①测量变压器T：由三个单相三绕组变压器组成，并按Ddy接线，二次侧两个绕组的线电压相等，并分别接到两个三相全波整流电路上第四节电力系统自动调压器与基本框图②滤波回路：由二级RC滤波器组成，保证放大器和触发器稳定工作③测量桥：由1R、2R和稳压管VD1、VD2组成，如图2-63（a）所示VD1VD2R1R2U2U1AB+a-b+U20-U2U2(2U2)dec工作段0‘图2-63测量桥及其特性曲线（a）电路图（b）特性曲线图第四节电力系统自动调压器与基本框图工作原理：（1）当输入电压ZUU1时，VD1与VD2均未击穿，稳压管电流0=VDI,则12UU-=（2）ZUU1时，VD1与VD2均被击穿，且维持端电压不变，则ZUUU-=12令ggNZKUUUK2=及则：)(UK)(2ZgggNgUKUUUKU=-=显然利用测量桥的ced段，可以按比例的测量发电机电压对其额定值的偏差。第四节电力系统自动调压器与基本框图wR——电压整定电位器，单机运行时，用以改变发电机电压的整定值；在并列运行时，用以调整发电机输出的无功功率的大小。图2-64（a）分析wR对测量环节的影响VD1VD2R1R2U2UdA+a-b+R3U1(a)eeen=0n=0.5n=1U20-U2Ud(b)图2-64测量环节总特性（a）电路图（b）特性曲线图Rw第四节电力系统自动调压器与基本框图RUUIIRUUUUUUURRUURUIIRUUUUUUZZZZ23,,2)(1,,,)(1wd1121wd21wd1121-=-=-=+==-=-=时，时第四节电力系统自动调压器与基本框图RWRZURWRdUURWRRWRZUdUU312)](21[231)(21++-=++=令nUnnRRZdW312)21(UU,2++-==则n为不同值时，)(2dUfU=的特性如图2-64（b）所示，可见dU为一定值时改变n的大小，可以改变发电机额定电压值e的整定值。第四节电力系统自动调压器与基本框图（b）还说明当n值达到某一范围（如n0.5）时，系数n数值的改变对图2-63（b）测量单元特性上的ce工作段的斜率无明显影响，却使e点的整定值发生了较明显的移动。因此，WR的特性可以表示在图2-65中。WR减小，测量单元的输出特性左移，反之，特性右移。Ud（KUg）U2Rw减小Rw加大e2e1e3c1c2c3图2-65Rw的功能第四节电力系统自动调压器与基本框图2.放大单元作用：能线性的放大多个控制信号之和，提高励磁装置的灵敏度，以及满足励磁调节的要求。元件：运算放大器RfafaIIUR11IR22IU1U2Uou+E-E-K+图2-67运算放大器原理接线图第四节电力系统自动调压器与基本框图0,0==UI则:)(U22112211222221111121URRURRURURURRURUUIRURUUIRURUUIIIIfafaoufaoufaoufaoufafa+-=-=+-=-==-==-==+故：第四节电力系统自动调压器与基本框图上式说明：运算放大器的输出电压的大小等于多个输入信号按不同比例相加后之和。3.触发单元作用：将控制信号按照调压器工作特性的要求转换成移相脉冲，并触发晶闸管单元，从而改变可控整流的输出，达到调节发电机励磁的目的。构成：同步回路、单稳态触发回路及脉冲输出电路同步回路：削波二极管VD1、VD2及微分电容C1组成。单稳态触发器：V1、V2第四节电力系统自动调压器与基本框图五、模拟元件自动励磁调节装置1、ZTL-1型自动励磁调节装置简介构成：调差、测量、触发、放大、同步、稳压、手动（1）同步变压器：采用Dy5接线方法（2）稳压电源：向调压器提供稳定可靠的直流电源有四组，两组供放大单元使用，其余两组供供触发器和手控单元使用（3）手控单元：调压器在启励、投入、实验和某些单元故障时，需采用手控方式进行励第四节电力系统自动调压器与基本框图调节。本装置采用不完全手控方式手动方式与自动方式切换时，为了能平滑进行，应先测量手控输出电压和放大器输出电压的大小，只有两者相等时，才允许切换，否则会引起较大的电压摆动。2．ZTL-1型自动励磁调节装置的工作特性（1）空载工作点第四节电力系统自动调压器与基本框图eIdU测量K1放大K2触发K3SCRK4gU2U3U图2-76ZTL-1简化框图（a）测量环节的工作特性)(112gNggUUKUKU-==1K——测量元件的放大系数gNU——发电机电压额定值（特性曲线如图2-77（a））（b）放大环节第四节电力系统自动调压器与基本框图223UKU=2K——放大单元的放大系数，其工作特性如图2-77（b）(c)触发单元的工做特性把特性曲线局部线性化得到33UK=3K——触发单元等值放大系数稳态励磁电流：RURULede==励磁电流与导通角的关系如图2-77（d）在图2-77（d）中，取0eI为发电机空载时励磁电流，在)(afIe=上求出0，一般取0=90°第四节电力系统自动调压器与基本框图33UK=gIU3U3UgUset=常数00eU2(C)(d)（a）（b）Ie0gUKU=12233UKU=RUIe/2cos135.1+=图2-77ZTL-1型励磁调节装置开环时各单元特性曲线图（a）测量单元（b）放大单元（c）触发单元（d）励磁电流与导通角0第四节电力系统自动调压器与基本框图（2）ZTL-1型励磁调节装置的工作特性的综合UgUgababba-U2U3Rw加大Rw加大（a）（b）（c）0图2-78ZTL型励磁调节装置测量及放大单元的合成特性（a）测量单元（b）放大单元（c）测量—放大综合第四节电力系统自动调压器与基本框图U3Ugababba-U2Ie（