模型分析在发电机励磁系统检修中的应用
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火电厂发电机励磁系统常见故障分析及处理方法励磁系统安全可靠性是确保发电机以及火力发电厂安全高效运行的关键。
本文阐述了火电厂发电机励磁系统的作用,分析了火电厂发电机励磁系统常见故障,提出了火电厂发电机励磁系统故障的处理方法。
标签:发电机励磁系统;作用;常见故障;处理方法励磁系统故障是火电厂发电机系统中比较容易出现的故障类型,并且会对火电厂的正常用电和发电机的安全稳定造成较大的威胁。
随着电力市场的快速发展和火电厂装机容量的不断扩大,对发电机励磁系统的运行维护工作提出了更高更新的要求。
因此,深入分析发电机励磁系统常见故障及处理方法是需要研究的课题。
1、火电厂发电机励磁系统的作用火电厂发电机中的励磁系统主要由励磁功率单元和励磁调节器两部分组成,其在火电厂中主要的作用就是向发电机提供直流电流,而且在发电机中建立直流磁场。
因此通过对励磁系统的有效控制则可以保证发电机的正常运行,当发电机出现故障之后也可以通过对励磁电流的调节来确保其安全运行。
因此,火电厂中发电机励磁系统的作用主要有以下几个方面:首先就是电压控制。
发电机励磁系统可以按照负荷情况的不同来对励磁电流进行调节,保证和维持电压的给定水平,实现对电压的有效控制以及保证系统的正常运行。
其次就是无功分配。
通过发电机励磁系统来合理分配发电机组中的无功功率,起到对发电机组中的功率因数、电流以及无功功率参数的有效控制和调节作用。
最后就是保证电力设备的安全运行。
发电机励磁系统可以在发电系统短路时进行故障切断来维持电力系统中的电压,提高电压恢复的速度,实现发电系统动态稳定性和静态稳定性的提升。
2、火电厂发电机励磁系统常见故障分析2.1自并励磁系统故障。
此故障主要表现在发电励磁互感器中存在电流突变的现象,而且还会使得励磁互感器在较短的时间内达到饱和状态,同时在延迟40ms之后会出现差动保护动作。
在10ms之后励磁开关会关闭并导致跳机的问题。
而在上述故障发生时通常会在B相回路的位置出现,并电流互感器中会出现短路电流,在高压绕组和电流互感器的影响下导致故障的出现。
**电厂#4发电机励磁系统建模和参数测试试验方案批准:审核:编写:**电厂2004年9月8日目录一总则 (1)1 概述 (1)2 试验目的 (1)3 试验原理方法 (1)4 试验仪器 (2)5 安全注意事项 (2)6 组织措施 (2)二试验项目 (3)1 空载频域法试验 (3)2 空载时域法(阶跃响应)试验 (4)3 解除试验接线 (4)附表:需要提供的发电机励磁系统有关参数表 (5)一总则1 概述**电厂4号机为容量100MW的汽轮发电机组,励磁系统为交流励磁机励磁方式,采用**厂生产的微机WKLT-05型自动励磁调节器。
根据省公司纪总[2002]25号《**省发电机励磁系统建模和参数测试工作会议纪要》的要求,需进行发电机励磁系统模型建立和参数测试工作,特编制此测试方案。
2 试验目的开展励磁系统建模和参数测试工作对电网安全稳定运行和各发电企业安全经济发供电都具有重要意义,也是**电网与华东联网后,联合电网运行管理的一项重要工作。
发电机励磁系统对电力系统的电压控制和稳定控制具有重要的作用,对电力系统的动态过程影响大。
在电力系统分析工作中广泛应用发电机励磁系统数学模型,励磁系统(包括PSS)的数学模型是对发电机励磁系统物理过程的数学描述,作为电力系统机电暂态过程数学模型的重要组成部分,必须比较精确地模拟,才能为合理安排系统和电厂的运行方式、布置安全措施提供较为精确的仿真依据,从而充分利用各发电厂的发电能力,满足大功率向华东送电的需要。
根据省公司的检修计划,在**电厂选4号机检修完成前后,进行该发电机励磁系统模型和参数测试的现场试验。
试验时间约为8小时3 试验原理方法3.1 原理方法一(频域分析法)将发电机励磁系统及其各环节视为单输入-单输出系统,在A VR 的输入端注入由0.1~12Hz的伪随机小幅信号(HP35670A动态信号分析仪或其他装置输出的)产生的小幅伪随机干扰,用HP35670A仪器同时测量单输入-单输出环节的两端的随机摆动信号,由HP35670A仪器分析出频谱特性图,再的拟合出该环节的传递函数,即可以得出发电机励磁系统及其各环节的模型参数。
车辆工程技术51维修驾驶随着社会经济的不断发展,人们用电需求得到了大幅度提升。
在此背景下,电力系统运行的安全性、稳定性得到人们越来越多的关注。
发电机作为电力系统重要组成部分,如何保证其励磁系统运行的稳定性与安全性,成为维护电站电力系统安全运行关注的主要内容之一。
因此,明确发电机励磁系统常见故障并采用行之有效的方法进行解决与改善,具有重要现实意义。
1 发电机电压升不起在发电机励磁系统中,励磁电压的建立是以剩磁为主导元素得以具体实现的。
因此,一旦发电机励磁系统中缺乏或没有剩磁后,励磁系统将无法实现励磁典雅的建立,故出现发电机升不起电压问题。
通常情况下,在多数新安装的发电机中,很容易发生该故障,其主要原则在于新安装的发电机励磁系统的剩磁相对较少,很容易发生励磁消失问题,从而引发故障。
与此同时,在对发电机励磁系统中各设备运行情况进行检修时,如果操作不当,出现“接线错误”时,将导致发电机励磁系统中励磁机励磁绕组的电流磁通与原有铁芯剩磁通形成逆向流动,从而削弱发电机励磁系统中的剩磁,甚至致使剩磁消失,进而出现发电机升不起电压故障[1]。
此外,在对发电机励磁系统进行“直流电通电试验”时,如果没有将励磁回路进行断开处理,就进行直流电阻测定试验或励磁系统自动调整装置调整试验,则将导致系统中形成的电流磁通与剩磁通出现反向流动,从而削弱发电机励磁系统中的剩磁,出现发电机升不起电压现象。
对此,针对上述问题可通过以下方法进行处理,避免发电机升不起电压故障的发生。
其一,在更新发电机时,需对其进行剩磁检查。
例如,启动发电机至额定转速,进行升压、励磁电阻减小等操作,并对其运行情况进行观察,如果发电机出现升不起电压问题,则需进一步对励磁回路接线情况、电刷位置等进行检查[2]。
在此过程中,如果各项检测结果皆不存在问题,同时励磁电压表上存在细微变化,那么表明发电机励磁系统中的励磁组存在“接线方向接错”问题。
其二,在进行发电机检修养护时,应保证检修工作的严禁性,避免励磁回路接线方向错误的产生,对此可采用标识管理法进行管理。
发电机自并励静态励磁系统谐波特性分析作者:黄维沙来源:《广东科技》 2014年第2期黄维沙(广西桂能科技发展有限公司,广西南宁 530000)摘要:发电机自并励静态励磁系统主要是指由发电机机端电压源取得功率,并使用静态可控整流装置的一种励磁系统。
自并励静态励磁系统又指电势源静止励磁系统,其在应用于大型发电机机组中时,具有振动幅度小、响应快、轴系短等诸多的优势。
但发电机自并励静态励磁系统在实际的应用中存在谐波污染的问题,给发电机机组以及整个电网的正常、稳定运行带来了一定程度的影响。
基于以上因素考虑,针对发电机自并励静态励磁系统谐波进行分析,并具体论述谐波的特性以及治理谐波的措施。
关键词:发电机;自并励静态励磁系统;谐波;特性;治理措施0 引言在科技的高速发展下,发电机机组为了满足各种的生产需求,容量也在不断地增大,使得其对励磁系统也有了更高的要求。
传统发电机机组中较常使用的三机励磁系统、直流励磁系统等励磁系统,由于受到多方面因素的限制,均有一定程度的缺点,因此也无法在发电机组中发挥出显著的作用。
而自并励静态励磁系统独具有的简单、可靠、速度快、成本低、效率高等优势,其一出现便在发电机机组中得到了广泛的应用。
但是,随着自并励静态励磁系统在发电机机组中的应用,所存在的谐波问题也渐渐凸显了出来,而怎样针对谐波的特性对其进行有效的治理,也成为了目前大家普遍关注的重点。
1 自并励静态励磁系统概述发电机自并励静态励磁系统主要是由励磁调节装置、励磁变压器、起励设备、灭磁装置、功率整流装置、励磁操作设备等所组成,如图1所示。
发电机采用自并励静态励磁系统与传统的三机励磁系统、直流励磁系统等励磁系统相比,主要具备以下几方面的优势:①稳定性高。
由于自并励磁静态励磁系统较传统励磁系统的响应速度快,进而也使得电力系统的静态稳定性有了大幅的提高。
②可靠性强。
传统的励磁系统的组成部分中包含有旋转部件,但此部件在运行过程中很容易发生事故。
同步发电机机端故障计算的模型
同步发电机机端故障计算的模型是一种用于分析和预测同步发电机机端故障的数学模型。
它基于电力系统动态稳定性分析原理,考虑了发电机的电气特性和机械特性,并结合系统运行条件和故障类型进行计算。
这个模型通常由以下几个主要部分组成:
1. 发电机模型:它描述了发电机的电气特性,包括转子、定子和励磁系统的动态方程。
这些方程考虑了发电机的电流、电压、角度和功率等参数,以及励磁系统的反应。
2. 动力系统模型:它描述了整个电力系统的动态行为,包括发电机、输电线路、变压器和负载等组成部分。
这个模型考虑了系统的传输能力、阻尼特性和负荷响应等因素。
3. 故障模型:它描述了可能出现的不同类型的故障,如短路故障、开路故障和地故障等。
这个模型考虑了故障的位置、电流和电压等参数,并与发电机模型和动力系统模型进行耦合。
通过将这些模型组合在一起,并进行相应的数学求解和仿真计算,可以得到发电机机端故障发生时的电气和机械响应。
这些响应可以包括电流和电压的变化、发电机的转速和转矩的变化,以及系统的动态稳定性等指标。
这个模型的准确性和可靠性对于电力系统运行和安全具有重要意义,因此需要在实际应用中考虑各种不确定性因素,并进行模型验证和修
正。
同时,模型的计算效率和实时性也是需要关注的问题,以便及时发现和应对潜在的机端故障风险。
发电机励磁系统建模与参数辨识综述摘要:发电机励磁系统对电力系统的电压控制和稳定控制具有重要作用。
随着电力系统的发展,我国电网规模越来越大,电网安全及其稳定运行问题的重要性日益突出,通过电力系统稳定计算以确定系统最优运行工况是提高系统稳定性的一个重要手段,而电力系统安全稳定计算的关键是建立准确的数学模型和采用与实际系统相吻合的模型参数。
因此,结合发电机励磁系统的特点,开展模型参数辨识工作,从而建立起准确的励磁系统数学模型的研究非常必要。
关键词:发电机;励磁系统建模;参数辨识一、励磁系统和发变组概述(一)励磁系统概述在常规化运行环境或者是电力系统出现故障的环境中,都需要配合发电机励磁系统限制器,建构完整的应用模式和控制机制。
一般而言,励磁系统主要指的就是基于电源的整流装置,励磁静止系统完成能源的供给。
一方面,励磁系统能对发电机出口电压参数和无功功率参数予以控制,维持其稳定性和运行的合理性,并配合发电机并列运行处理机制,打造良好的应用环境。
另一方面,励磁系统凭借其较快的响应速度和可靠的运行维护模式,能更好地满足静态应用效果,提高电力系统运行的稳定性,最大程度上打造良好的运行载体。
自并励励磁系统无论是暂态稳定性还是运行安全性都要高于常规的励磁系统,能维持较好的应用环境,并且能更好地处理距离较近的电压降失衡问题,保证调节工序的合理性、稳定性和安全性。
(二)发变组定值设置概述在发变组定值设置的过程中,要结合具体应用规范和标准落实匹配的设置机制。
(1)设置零序补偿机制。
在电力变压器应用运行过程中,其自身配置的接线组会出现扭转现象,尤其是普通变压器,扭转角度一般为15~30°,为了保证其应用效果,就要配合行测绕组,有效对变压器的扭转角度予以补偿处理,维持继电器运行的稳定性。
另外,三角形接线还能配合电流零序结构,有效消除零序分量造成的影响,打造更加稳定的运行环境。
(2)设置基础性制动模式,在变压器设置工序中,基础性差动保护具有重要的应用价值,能减少合闸空载产生的励磁涌流,其主要的工作原理在于二次谐波的产生,能形成良好的制动模式。
发电机励磁系统建模及参数测试现场试验方案一、引言发电机励磁系统是发电机的重要组成部分,负责提供稳定的励磁电流,以产生磁场来激发旋转母线产生电能。
励磁系统的建模及参数测试是确保发电机正常运行和电能输出的重要环节。
本试验方案旨在介绍发电机励磁系统建模及参数测试的具体步骤和方法,以保证测试过程准确、可靠。
二、试验目的1.建立发电机励磁系统的电路模型,以研究和优化发电机励磁控制策略;2.获取发电机励磁系统的相关参数,包括励磁电感、励磁电阻、励磁时间常数等,以指导实际运行和维护。
三、试验步骤1.参数检查与准备工作(1)检查发电机励磁系统的相关设备,包括励磁电源、励磁控制器等,确保其正常工作;(2)准备励磁电源的额定电压及额定电流;(3)进一步了解发电机的额定容量、充电时间等相关参数。
2.励磁系统建模试验(1)根据发电机励磁系统的具体结构和控制方式,建立励磁系统的电路模型;(2)根据建模结果,优化励磁系统的控制策略,如PID控制、模糊控制等。
3.励磁系统参数测试(1)将励磁电源的电压调整至额定电压,并将电流调整至0;(2)开始记录励磁电流、时间,并持续一段时间,以计算励磁系统的励磁时间常数;(3)在给定一定励磁电流的情况下,记录励磁电源的输出电压,以计算励磁系统的励磁电阻;(4)通过改变励磁电源的输出电流,记录励磁电流和励磁电压的关系,从而计算励磁系统的电感值。
四、试验数据处理与结果分析根据试验记录的数据,进行如下数据处理与结果分析:1.使用最小二乘法拟合得到励磁时间常数;2.根据励磁时间常数计算发电机启动所需的总时间;3.根据励磁电流和励磁电压的关系确定励磁系统的电感值;4.根据励磁电流和励磁电阻的关系确定励磁系统的励磁电阻。
五、试验安全措施1.在试验过程中,严格遵守相关电气安全操作规程,确保人员安全;2.在试验现场设置明显的安全警示标志,并保证试验区域的安全通道畅通;3.使用严密可靠的电气隔离装置,以防止电击事故的发生。
励磁系统建模试验方案1.背景介绍励磁系统是电力系统中必不可少的组成部分,用于产生磁场以激励发电机产生电压。
建立励磁系统的数学模型是进行稳定性分析和控制设计的前提,因此对励磁系统进行建模试验具有重要意义。
2.建模目标本试验的目标是建立励磁系统的动态数学模型,以描述励磁系统的响应特性和稳定性。
通过试验获得的模型参数可以用于系统的控制设计和分析。
3.试验装置本试验使用一台实际的发电机作为被试对象,利用适当的测试设备(如数据采集仪、励磁装置等)对发电机的励磁系统进行测试和记录。
4.试验步骤(1)准备工作:检查试验装置的各个部件是否正常工作,确保安全可靠。
(2)建立基准条件:将发电机运行到额定工况下,并记录电压、电流、反馈信号等参数。
(3)激励信号测试:通过改变励磁系统的激励信号并记录响应,以确定激励信号对系统动态性能的影响。
(4)负荷变化测试:改变发电机的负荷,记录系统的动态响应,研究负荷变化对系统稳定性的影响。
(5)故障情况测试:模拟故障情况,如短路、开路等,记录系统的响应,研究故障情况对系统的影响。
(6)数据处理:将试验获得的数据进行整理和分析,根据试验结果确定励磁系统的数学模型。
5.可能存在的问题及解决办法(1)试验装置的不稳定性:可以采用合适的稳定补偿措施,例如引入稳压器或改进电源的稳定性。
(2)环境条件的影响:试验环境应选择尽量稳定的条件,并进行必要的校正和修正。
(3)数据采集和处理的准确性:使用合适的设备和方法进行数据采集,并进行数据校验和分析。
6.预期结果通过本试验,预期可以建立一个准确的励磁系统动态数学模型,描述励磁系统的响应特性和稳定性。
得到的模型参数可以为控制设计提供依据,使励磁系统具有较好的稳定性和动态性能。
7.风险评估本试验涉及到电力系统设备和高电压,存在一定的风险。
在试验过程中,必须严格遵守安全操作规程,确保试验的安全可靠。
在试验方案制定前,必须进行风险评估,并制定相应的安全措施。
控制系统仿真结课作业同步发电机励磁系统的建模及仿真专业:电气工程及其自动化姓名:学号:指导教师:同步发电机励磁系统的建模及仿真发电机的三分之一故障来自于同步发电机的励磁系统,所以研究同步发电机励磁系统对于电力系统有举足轻重的作用。
所谓同步发电机励磁系统就是向励磁绕组供给励磁电流的整套装置。
按照励磁功率产生的方式不同,同步发电机的励磁方式可以分为自励式和他励式两种。
自励式是将发电机发出的交流电经过整流后输送到同步发电机的励磁侧,而他励式是同步发电机的励磁侧单独采用直流励磁机或交流励磁机作为电源供电。
以单机―无穷大系统为模型进行研究。
单机―无穷大系统模型是简单电力系统分析中最简单最常用的研究对象,其示意图如图 1 所示,该仿真系统由同步励磁发电机、变压器、双回路输电线和无穷大系统构成。
其中,同步励磁发电机参数为 200MVA、13800V、112.5r/min、50Hz,变压器参数为 Y―Y 型 210MVA。
图1单机―无穷大系统示意图建模及其仿真步骤如下。
1.选择模块首先建立一个 Simulink模型窗口,然后根据系统的描述选择合适的模块添加至模型窗口中,建立模型所需的模块如下:1)选择 Machines模块库下的Synchronous Machine pu Standard模块作为同步励磁发电机、Excitation System模块作为励磁控制器。
2)选择Elements模块库下的Three-Phase Transformer(Two Windings)模块作为三相升压变压器、Three-Phase Series RLC Load模块作为三相并联RLC负载接地、Three-Phase Fault模块作为任意相之间或者任意相与地之间的短路、Ground模块作为接地。
3)选择Electrical Source模块库下的Three-Phase Source模块作为无穷大系统。
4)选择Measurements模块库下的Voltage Measurement模块作为电压测量。
Q/CDT河北大唐国际王滩发电有限责任公司企业标准Q/CDT 1060001—20122012-02-20发布2012-03-31实施河北大唐国际王滩发电责任有限公司发布目次1 目的 (1)2 适用范围 (1)3 作业条件 (1)4 危险点分析/控制措施 (1)5 组织及人员分工 (1)6 备件和工具明细 (1)7 检修项目及工艺流程 (2)8 检修质量验收记录 (14)9 完工报告 (17)10 设备检修不符合项目处理单 (19)1、目的1.1 保证发电机励磁系统的检修符合检修工艺质量要求、文明生产管理要求。
1.2 为所有参加本项目的工作人员,质检人员确定必须遵循的质量保证程序。
2 适用范围和引用标准2.1适用于河北大唐国际王滩发电有限责任公司发电机励磁系统检修工作。
2.2励磁系统检修引用标准DL/T 489—92 大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置试验规程DL/T 578—95 水电厂计算机监控系统基本技术条件DL/T 583—1995 大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置技术条件DL/T 596—1996 电力设备预防性试验规程SD 230—87 发电厂检修规程DL/T650—1998 大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件DL/T 491—1999 大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置运行、检修规程3 作业条件3.1 机组全停,办理检修工作票。
3.2 作业组成员熟悉励磁系统EX2100运行、调试、维护和修理程序。
3.3 作业组成员必须熟悉励磁系统EX2100 的功能说明和用户手册。
3.4 清点所有工具齐全,检查合适,试验可靠。
3.5 参加检修的人员必须熟悉本作业指导书,并能熟记本次检修的检修项目,工艺质量标准等。
3.6 参加本检修项目的人员必需安全持证上岗,并熟记本作业指导书的安全技术措施。
3.7 备品备件及材料齐全。
3.8 开工前召开专题会,对参加人员进行组内分工,并且进行安全、技术交底。
电厂发电机励磁系统的节能控制模型仿真分析发电机的结构复杂,性能多样。
但是,在同步发电机当中,有一种重要的系统,就是励磁系统,励磁系统在电厂发电机当中扮演了重要的角色,为将发电机应用于电力化行业中提供一定的基础和保障。
励磁系统,是电厂发电机中的核心部件和重要部位。
其中,励磁系统的节能特性,就是当前电厂发电机的一项重要功能,对于电力的发展,具有不可估量的作用和影响。
因此研究发电机励磁系统的节能控制模型,具有重要意义。
标签:电厂发电机;励磁系统;节能控制模型一、励磁系统概述所谓的励磁系统,就是提供励磁电流的电源或是一些重要的辅助设备。
一般的励磁系统分为直流励磁系统、交流励磁系统等等。
励磁系统在发电机中的功能强大。
首先,励磁系统能够为发电机提供励磁电流,促进发电机正常工作的运行,其次,励磁系统还能够控制发电机的稳定性,为发电机的正常工作创造良好的条件。
除了这些,励磁系统还具有一定的功率输出,这是电厂发电机工作的必要条件。
二、发电机励磁系统的节能控制原理探究分析发电机励磁系统的工作原理,不难发现,其分为手动励磁电机和自动励磁电机,无论是哪一种电机,在其正常的工作活动当中,都需要将励磁机与其他系统进行一定的整合,得到交流电源或是直流电源。
再经过一系列的系统调节和控制,最终实现励磁系统的工作。
而针对于励磁系统的节能控制原理,主要是在励磁系统当中加上一些具有节能作用的结构和部件,或是通过当前发达的科学技术,在发电机励磁系统当中进行功率和工作热效应的调控,通过一些方法的采取,让励磁系统的节能控制得以凸显,促进发电机工作当中的节能。
对于励磁系统的节能控制设计,目前在市场中的设计范围还比较小,人们对于发电机励磁系统的节能原理和节能功能,还没有一个深刻的意识。
在当前的人类社会发展进程中,节能已经成为时代发展的重要选择,减少能源的消耗的无关浪费,已经成为社会各界的广泛关注。
尤其是在电厂这样的电力领域,对于节能,有着更好的要求。
发电机励磁系统建模及参数测试现场试验方案1.概述电网“四大参数”中发电机励磁系统模型和参数是电力系统稳定分析的重要组成部分,要获得准确、可信度较高的模型和参数,现场测试是重要的环节。
根据发电机励磁系统现场交接试验的一般习惯和行业标准规定的试验内容,本文选择了时域法进行发电机励磁系统的参数辨识及模型确认试验。
这种试验方法的优点在于可充分利用现有设备,在常规性试验中获取参数且物理概念清晰明了容易掌握。
发电机励磁参数测试确认试验的内容包括:1)发电机空载、励磁机空载及负载试验;2)发电机、励磁机时间常数测试;3)发电机空载时励磁系统阶跃响应试验;4)发电机负载时动态扰动试验等。
现场试验结束后,有关部门要根据测试结果,对测试数据进行整理和计算,针对制造厂提供的AVR等模型参数,采用仿真程序或其他手段,验证原始模型的正确性,在此基础上转换为符合电力系统稳定分析程序格式要求的数学模型。
为电力系统计算部门提供励磁系统参数。
2.试验措施编制的依据及试验标准1)《发电机励磁系统试验》2)《励磁调节器技术说明书》及《励磁调节器调试大纲》3) GB/T7409.3-1997同步电机励磁系统大、中型同步发电机励磁系统技术要求4) DL/T650-1998 大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件3 试验中使用的仪器设备便携式电量记录分析仪,8840录波仪,动态信号分析仪以及一些常规仪表。
4 试验中需录制和测量的电气参数1)发电机三相电压UA、UB、UC(录波器录制);2)发电机三相电流IA、IB、IC(录波器录制);3)发电机转子电压和转子电流Ulf、Ilf(录波器录制);对于三机常规励磁还应测量:1)交流励磁机定子电压(单相)Ue(标准仪表监视)2)交流励磁机转子电压和转子电流Uef、Ief(录波器录制);3)永磁机端电压Upmg(录波器录制和中频电压表监视);4)发电机端电压给定值Vref(由数字AVR直读);5)励磁机用可控硅触发角(由数字AVR自读);对于无刷励磁系统除发电机电压电流外,仅需测量励磁机励磁电压电流;但需制造厂家提供励磁机空载饱和特性曲线及相关参数。
发电机励磁实时监测系统研究与应用作者:遇亚辉来源:《中国新技术新产品》2015年第11期摘要:近年来,随着社会用电需求的不断上升,现代电力系统中发电机单机容量越来越大,大型发电机已占据当今电力生产的主导地位。
但由于大型发电机本身造价昂贵、结构复杂,一旦出现损坏不仅需花费大量时间去处理,而且影响到人民生活和生产。
因此,做好这些发电机励磁实时监测系统研究就显得格外重要。
本文从励磁发电机实时监测系统的应用背景入手,介绍了发电机励磁系统中的实时监测新方案,以供同行工作参考。
关键词:发电机;励磁系统;实时监测系统;参数识别中图分类号:TM31 文献标识码:A一、发电机励磁实时监测系统重要性在生活节奏不断加速的新时期,人们对电力供应稳定性、安全性要求不断提升,发电机励磁实时监测系统作为保证电力供应稳定性、安全性的关键,对其进行研究和分析势在必行。
发电机励磁实时监测系统在目前已经被广泛的应用在各种不同容量的发电机组中,大大提高了运行人员对发电机组励磁系统的掌握能力,对发电机运行稳定有着重要作用。
同时,发电机励磁实时监测系统在运行中能收集到不同数据,对电力系统计算模型、故障的预防提供理论依据,因此可以根据这一技术深入的研究可以对电力预防系统故障体系进行革新。
二、发电机励磁实时监测系统研究发电机励磁实时监测系统能在发电机运行状况下,特别是发电机发生故障的时候准确、真实的记录发电机两端的电压、发电机励磁电流、转子与定子之间的关系等,为事后故障的分析、处理及系统的改进提供必备数据。
这样不但可以避免设备的突然损坏,并避免设备停运所带来的经济损失,有充分的发挥了设备的各方面作用。
因此,发电机励磁实时监测系统可谓是保证发电机组安全、可靠运行的最佳手段。
1 整体方案的实施由于发电机励磁实时监测系统在数据传输的时候与向量测量装置大致相同,因此为了更好的方便这一端口的相互连接,使得发电机励磁实时监测系统形成类似于向量测量装置的新结构。
模型分析在发电机励磁系统检修中的应用
【摘要】在电力系统中,随着发电机组运行时数的增加,发电机的故障率也随之升高。
而励磁系统是发电机的一个重要组成都分,励磁系统故障占发电机电故障相当大的一部分,我们必须采取多种多样有效的检修方法和手段提高发电机励磁系统故障检修的效率,减少故障停机时间。
本文主要阐述了发电机励磁系统的数学模型分析,以及在检修中应用。
【关键词】数学模型分析励磁系统检修应用
前言
励磁系统是同步发电机的重要组成部分.其主要任务是向同步发电机的励磁绕组提供一个可调的直流电流(电压),控制机端电压恒定,满足发电机正常发电的需要。
同时控制发电机组间无功功率的合理分配.保证同步发电机并列运行的稳定性.以满足电力系统安全运行的需要.对发电机的运行可靠性、经济性及其它特性有直接的影响。
现有励磁系统设备检测手段均是人工提取故障特征信息(自动提取为辅),以人工经验作指导进行故障分析、定位,存在诊断离线进行。
对维修人员要求过高等致命弱点。
严重影响故障诊断的实时性和准确性.为了真正提高系统的可靠性和降低维修成本,研究并发展具有新型励磁检修系统显得很有必要,而我们建立数学模型,进行分析,对提高发电机励磁系统的检修效率有很大帮助。
一、励磁控制系统的数学模型及其分析
根据我国国家标准,同步发电机励磁系统是指“向同步发电机提供励磁的所有部件的总和”。
同步发电机的励磁系统主要由主励磁系统及调节系统两个基本部分组成。
主励磁系统可分为直流励磁系统及半导体整流励磁系统两大类,而每一类又可分为多种接线形式。
励磁调节系统包括常规的励磁调节器(A VR)以及目前系统中广泛使用的电力系统稳定器(PSS)等。
我国生产的调节器中,包括调差补偿环节以及励磁稳定器(ESS)部分,系统稳定器则单独分出。
按控制理论来划分,发电机是控制对象,调节器是控制器,励磁功率系统是调节器的执行环节。
调节器根据机端电压变化控制励磁功率系统的输出,从而达到调节励磁电流的目的。
它们组成一个反馈系统,称之为励磁控制系统。
1、同步发电机的传递函数
同步发电机是电力系统中物理过程最复杂的元件,既有机械运动过程又有电磁暂态过程,并且包含的变量众多。
因此很难建立一个全面而统一的发电机数学模型,只能是根据某种目的,按照某种要求来建立相应的数学模型。
假定发电机在运行区域内,不考虑发电机电压的饱和特性时,可认为发电机端电压稳定幅值与励磁电压成正比,发电机的传递函数可用一阶惯性环节来表示。
2、励磁调节器的数学模型
自动电压调节器(A VR)是励磁系统的最重要的组成部分之一,而自动电压调节器的数学模型则是励磁系统数学模型中最重要的组成部分之一。
由于实际电力系统中运行的调节器种类繁多、采用的控制规律各不相同,因而导致在同一种励磁方式下可能需要采用不同的励磁系统数学模型。
自动电压调节器一般由电压测量调差补偿单元、误差信号放大单元、校正单元(串联校正、并联校正或两种兼用)、功率放大单元和时间常数补偿单元等组成。
自动电压调节器的模型就由这些单元的模型加上限幅单元的模型组成。
3、电力系统稳定器数学模型
电力系统稳定器(PSS)作为一种附加励磁控制,对电力系统稳定性的改善具有重要的作用,在电力工业中得到了广泛应用。
60年代后期,大型互联系统在弱联系重负荷的情况下,常发生振幅增长性振荡,以致破坏系统的稳定运行,采用电力系统稳定器产生的励磁系统附加控制信号,可以有效地增加系统阻尼,克服振荡。
常用的电力系统稳定器输出信号加在调节器信号综合输入端。
而输入信号,按信号来源不同可分别取自转速、频率或有功功率等,经适当的处理后得到所希望的输出信号。
实际运行的电力系统稳定器一般包括信号测量单元、隔直单元、相位补偿调节单元和限幅单元等。
测量单元是一个典型的惯性环节,除了检测并变送主信号外,还对高频非主信号具有足够程度的抑制作用,使其幅值被限制在主信号幅值的10%范围之内。
隔直单元用来洗净不大于0.01Hz的直流非主信号对励磁控制系统正常运行的干扰而设置的,所以又把它称为冲洗器,也将其称为自动复位器,意味着只有出现大于0.01Hz的信号时,才会使PSS自动投入励磁系统,否则它便自动复位,使PSS自动退出励磁系统。
相位补偿调节单元是一种超前一滞后相位补偿器,是为补偿测量单元及其它环节对主信号所造成的相位滞后而设置的。
二、数学模型分析在检修中的作用
1、故障现象
比如,在起动发电机组过程中,发电机过电压保护动作。
调低电压设定值后可起动,但电压振幅过大,以及电压振动达3次,系统才越于稳定。
2、故障分析和检修
通过对模型的分析,获取反映设备状态的信息是诊断系统进行设备性能评估、故障诊断的基础。
考虑到当前技术条件,励磁系统状态可监测信号来源主要有以下几种:励磁系统实时信号数据、发电机组综合管理系统实时信号数据、人工离线检测与测试数据。
励磁系统选定的故障监测信号为发电机机端三相交流电压、电流检测:直流励磁电压、电流检测;励磁变压器三相交流同步信号检测;
功率模块温度检测。
分析上述监测信号.具有以下主要特征:以工频正弦渡为主.同时并存多种非周期信号,波形图象基本反映系统各种状态;系统参量随时间变化;系统运行于多种工况.不同工况其同一参量的故障特征值完全不同。
针对监测信号特征.在相应励磁系统工况环境下可以借鉴领域专家常用的示波器检测手段.采用分时段录渡.对信号进行频谱分析。
形成故障特征信息.将故障波形数据及其发生时刻录入特征信息数据库。
在后期的诊断中,可依据励磁系统知
识、工况知识和故障特征知识.采用层次诊断策略.以故障树形式。
通过知识推理实现励磁故障诊断。
在励磁系统的技术指标中.根据数学模型分析,调节器动态性能要求零起升压超调M,不大于10%,调节时间不大于5秒.振荡次数N不大于3次,当M,大于10%。
或大于5秒,或N大于3次,该励磁系统都被认为发生了起励失败故障.分析起励失败的原因,可建立起机组起励失败故障树。
该故障树以系统层故障机组起励失败为顶事件.按照励磁系统自身的层次分级.逐步确定故障底事件。
当状态呈获取不足或不充分,故障原因不清晰时.可以采用模糊理论对该故障树的节点进行模糊化,对该故障机理进行模糊推理,从而对发动机励磁系统故障了解更进一步。
而通过调低电压设定值可以起动发电机组,说明励磁部分的功率驱动部分基本正常,起动过程中振荡次数过多,振幅过大,可以判断为励磁系统控制部分的控制作用较弱。
根据对数学模型的分析,与控制回路中的电压速率反馈环节取消后引起的现象相类似,故初步判断控制部分回路的电压速率反馈环节不正常造成的故障。
那么,我们就对控制部分回路的电压速率进行深入检查,找出其中的问题,然后进行处理。
重新起动发电机组,电压控制恢复正常,故障检修完成。
结语
总之,励磁系统检修的目标是减少励磁系统运行和维修成本并提高设备的可靠性,从而降低生产成本,进一步提高企业效益和企业竞争力。
要充分利用现有的装备和资源,重视常规的测量工作,根据本厂励磁系统的实际情况合理配置先进实用、技术成熟的监测和诊断分析装置,逐步实施,循序渐进。
而对发电机励磁系统建立数学模型,通过对其数学模型的分析,结合障现象,为发电压励磁系统检修提供了一个快速、有效的方法,为故障检修节约了时间,减少了故障查找时间,从而提高发电企业的经济效益。
参考文献
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