WLT—1型双微机励磁调节器的研究

内江发 电厂 ２ １号 机励 磁 系 统 的增 益裕 度 为
为发电机转子回路传递 函数 。２ 号 １
机 数据 为 ； 为交 流 励 磁 机 小 闭 环
等传 函。 号数 为 值 递 数２ 机 据 １
为
； 筹
一
２ ｂ 相位裕 度 为 ４ 。 现场 投 运 时 ，０ 阶跃 Ｏｄ ， ６， １％
等放倍 ； 南 值大数
为 磁 小 环 励机 闭等
值时间常数 ； （） ｓ为输入量 ； （） Ｙ ｓ为输 出量 。 由公式可以看 出， 采用转子电压负反馈后 ， 交 流励磁机时间常数减小了（ ＋ ２ ） ， １ Ｋ 倍 等值放 大倍数也减小 了（ ＋ ２ ３ ） 。前者是我们需 １ Ｋ Ｋ／ 倍 ３ 要 的 ， 者则 可 以通 过 主环 其 他 环 节 的放 大 倍 数 后
第３ ０卷总第 １７期 ４
四川水力发 电
２１ 年 １ ０１ ０月
图 ６ 数学模 型框图
控硅 的开 放角 ， 而控 制交 流励 磁机 的励 磁 电流 ， 从
相频 特性 与 一１０相 交 的角频 率所 对应 的幅 ８。 频 特性 的数 值称 为增 益 裕度 ； 幅频 特 性 与 ∞轴 的
以维持发 电机机端电压 的恒定 、 形成发 电机 电压 的闭环调节。其数学模型框图见图 ６ 。
图 ６中 ：
交点频率称为穿越频率 ； 穿越频率所对应 的相频 特 性 与 一１０ 的差值 称 为相位 裕度 。如 果对 应 的 ８。 幅频特性其增益裕度为负值 ， 则该系统是稳定的；
如 果增 益裕 度为 ０ 则该 系统 是 临 界 的 ； 果增 益 ， 如 裕 度 为正值 ， 则该 系 统是不 稳定 的 。
励 磁 调 节 装 置 是 发 电机 重 要 的 自动 控 制 设

同步电机的励磁系统供给同步发电机励磁电源，是同步发电机的重要组成部分。励磁系统一般由两部分组成：一部分用于向发电机的定子绕组提供励磁电流，以建立直流磁场进行能量转换，这部分通常被称作励磁功率输出部分。另一部分用于在正常运行或发生故障时调节励磁电流，以满足发电机安全运行的需要，这部分通常称作励磁控制部分。
国外从20世纪70年代开始研究数字励磁调节器（DER），从80年代中期世界上第一台数字励磁调节器问世以来，国内外的众多生产厂家纷纷研制并不断推出新的产品，大大推动了数字励磁调节器的发展和应用。我国早在80年代初就开始了数字励磁调节器的研发工作，并于1989年投入试运行。其中一些电力科研单位和高校率先在这一领域做出了成果，例如南京自动化研究所研制出了适应机组的WLT-1型、WLT-2型励磁调节器，SJ-820型双CPU励磁调节器等多种型号的DER，其后又成功研制出来SAVR-2000型励磁调节器。哈尔滨电机厂与华中理工大学合作研制的HWLT-型微机励磁装置采用二台MIT-2000工控机组成的双微机励磁调节器，并设有带触摸屏的PPC-102平板式工控机，为用户提供显示和控制、数据设定、状态监视、故障指示和故障分析的人机界面。此外还配置了一套模拟电路的磁场电流调节器，它与数字调节器互相跟踪，自动切换。广西大学自动化研究所研制的可编程微机励磁调节器，其硬件采用可编程控制器，软件采用非线性智能控制方法，大大提高了产品的可靠性、励磁系统的动态和静态响应指标，装置的维护检修等方面达到了一个新的水平。
励磁控制系统控制同步电动机发出的电势，因此它不仅控制发电机的端电压，而且还控制发电机的无功功率、功率因数和电流等参数。由于大型机组的这些参数会直接影响到电力系统的运行状态，因此励磁装置也在某种程度上控制着整个系统的运行状态，特别是发电机的励磁控制方式与系统的稳定性密切相关。

－
ｂ ｃ ＷＭ ｏ ｖ ｒ ｒ ｔ ｘ ｅｌ ｎ ｈ ｒｃ ｅｉ ｔ ｓ ｗ ｒ ｄ ｐｅ ． ｈ ｏ ｒａ ｄ ｃ ｒｅ ｔｄ ａ ｌ ｓ ｄ ｌｏ ｅ ｏ ｐｅ ｏ — ａｋ Ｐ ｃ ｎ ｅ ｔ ｓｗｉ ｅ ｃ ｌ ｔｃ ａ ａ ｔｒ ｉ ｅ ｅ ａ ｏ ｔｄ Ｔ ｅ ｐ ｗｅ ｎ ｕ ｒ ｎ ｕ ｃｏ ｅ — ｏ ｐ ｄ ｃ ｕ ｌｄ ｃ ｎ ｅ ｈ ｅ ｓｃ ｌ
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Ｙ Ｏ Ｊ ｎ ＸＡ Ｘａ －ｅｇ ＬＡ ０ Ａ ｕ ，Ｉ ｉｎｆｎ ，ＩＯ ｙ （ ｈ ｎｑｎ ｎ ｅｓ ｙ Ｃ ｏ ｇ ｉ ０ ０ ４ Ｃ ｉａ Ｃ ｏ ｇ ｉｇＵ ｉ ｒ ｔ， ｈ ｎ ｑ ｇ４ ０ ４ ， ｈｎ ） ｖ ｉ ｎ

4因没有旋转部件检修工hwlt4电压调节器hec励磁调节器的作用维持发电机端电压恒定无功功率在并联机组之间合理分配维持电力系统静态和动态稳定性hwlthwlt44微机励磁调节器微机励磁调节器hwlthwlt44双微机高可靠智能型励磁调节器是我公司推出不久的最双微机高可靠智能型励磁调节器是我公司推出不久的最新产品其独特的结构全新的概念和强大的功能都令老用户耳目一新产品其独特的结构全新的概念和强大的功能都令老用户耳目一??高可靠三通道模式高可靠三通道模式??独有的人机交互界面独有的人机交互界面??安全电源系统安全电源系统??简捷可靠的接口电路简捷可靠的接口电路??pidpsspidpss调节规律调节规律??四种调节方式四种调节方式??丰富的附加功能丰富的附加功能??全面的限制保护和报警全面的限制保护和报警??混合冗余容错技术的采用混合冗余容错技术的采用hwlthwlt44微机励磁调节器结构微机励磁调节器结构调节器结构的设计我们以可靠调节器结构的设计我们以可靠性通用性易维护性为前提尽性通用性易维护性为前提尽量为用户方便
I FE U FE (1 e ) R
t
● 交 流 励 磁 机 的 励 磁 电 流 IfE 滞 后 于 交 流 励 磁 机 励 磁 的 励 磁 电 压 UfE ● 交 流 励 磁 机 励 磁 的 励 磁 电 压 UfE 是 由 永 磁 副 励 磁 机 的 输 出 电 压 UPMG 经 可 控 整 流 得 到 的 ， 其 效 果 等 同 于 静 止励磁系统的效果
•全面的限制、保护和报警 •混合冗余容错技术的采用
HWLT-4微机励磁调节器结构
调节器结构的设计我们以可靠 性、通用性、易维护性为前提，尽 量为用户方便。
•双微机+模拟FCR三通道系统 •全汉化触摸式图形交互界面 •三路供电双4NIC-FD252发电厂 专用电源系统 •可靠的无源接口电路 •独立的模拟FCR(包括数字给定 和跟随) •便捷的导轨和面板安装易于维护

励磁系统是发电机系统的重要环节, 调节或限
贾晓炜, 男, 1965 年生, 在职博士研究生, 高级工程师, 从事电力系统自动化装置的技术开发工作。
秦 敏, 女, 1972 年生, 硕士研究生, 研究方向为励磁装 置及电力有源滤波器。
顾颖萌, 女, 1963 年生, 高级工程师, 从事励磁装置及电 站监控装置的技术开发工作。
实际无功 Q act 不能小于该值, 当机端电压小于额定 值时, 该曲线向有功轴方向移动, 移动距离为:
Q co rr
=
1-
U
2 act
Xi
其中 U act为实际机端电压值; X i 为内电抗。 因此实际无功 Q act 不能小于 Q - Q , corr 图 2 中,
∃Q = Q - Q corr- Q 。 act
46
变允许发热值就可改变限制曲线, 适应性更强。
感性定子电流限制器与励磁电流过励限制器原
理相同。 用这种理论设计出的励磁电流过励限制器
和感性定子电流限制器已经投入工业运行, 实践证
明, 它们完全可以模拟实际的发热和散热过程。
212 欠励限制
从图 1 可以看出, 欠励限制应该包括容性定子
电流限制、P Q 限制、最小励磁电流限制, 其中 P Q
1999
年
5
月 A
u
电 力 系 统 自 动 化 tom a tion of E lectric Pow er System
第 s
23
卷 第
10
期
45
微机励磁调节器功能的完善和改进
贾晓炜 秦 敏 顾颖萌
(河北工业大学电工厂 300130 天津)
关键词 励磁调节器 励磁监视器 微机应用 分类号 TM 761

系统调试
单 丽颖
（ 国电康 平发 电有 限公 司， 辽宁 康平 １ １ ０ ５ ０ ０ ） 摘 要： 国电康平 电厂 的励磁调 节装 置为哈 尔滨电机厂有限公 司引进 Ａ Ｂ Ｂ 公 司生产的 ＵＮ５ ０ ０ ０励磁调 节器。采 用的励磁 方式为 静止励磁方式 ， 即 自并励 励 磁 方 式 。 是 通 过 专 用 的励 磁 变压 器 取 发 电机 出 口电 压作 电 源 ， 经 过静 止 的 可控 硅 整 流 后 送 至 发 电机 转 子 。 这 种 励 磁 方式 的 励 磁 响 应 快 速 ． 调 压 性 能 好 。 本 文 主 要 论 述励 磁 系统调 试相 关 工作 。
关键词 ： 励 磁 系统 ； 调试 ； 方 法
试验 （ 试验条件同上 ， 条件不允许可在 闭环试验 中检查 ） 在检查整 流 屏输 出电压后 ， 手动将运行通道 （ Ａ或 Ｂ ） 切换至备用通道 ， 同时观察 励磁系统一般 由两个基本单元组成 ： 第一部分是励磁功率单元 ， 它 向发电机 的励磁绕组提供直流励磁电流 ； 第二部分是励磁调节器 ， 示波器整流屏输出电压波形应无明显变化 ， 然后在切换回运行通道 ， 励磁 测节 器基本调 节部分 主要有恒压 （ Ａ Ｖ Ｒ）调节 和恒励磁 电流 整 流屏输 出电压 波形 也应无 明显 变化 。也可将 调 节器 运行 方 式 （ Ｆ Ｃ Ｒ） 调节 。它感受发 电机电压及运行工况的变化 ， 自动地调节励磁 （ Ａ Ｖ Ｒ） 手动切换至 Ｆ Ｃ Ｒ运行 ， 观察示波器整流屏输出波形应无明显 功率单元输 出的励磁 电流的大小 ， 以满足系统运行 的要求。励磁 系统 变化 。 ４ ． ５调节 器 动 态 闭环 试验 起励方式采用交流 ３ ８ ０ Ｖ厂用电源起励。 ２试 验 目的 上述试验结束后 ， 可转入调节器闭环试验。 在开机之前 ， 应严格检 二次电缆的正确性以及是否接触 良好。 检查励磁 系统各环节及参数是否满足设计要求 ，并确保励磁系 查励磁系统一 、 统在整套启动试运时能够工作在最佳状态 。 ４ ． ５ ． １ 起励试验。当机组转速升至额定转速时 ， 合上励磁开关 ， 在 ３试 验 前 应具 备 的 条件 就地按开机令按钮（ 建议首次起励选择手动通道运行 ） 。手动增磁将 ０ ％额定值 ， 观察发 电机运行是否稳定 。 并检查发电 ３ １ 调试人员必须熟悉并 核对完所有励磁系统 图纸 以及励磁 系 发电机电压升至 ５ 统 的有关设备 ， 同时应对励磁系统有较清晰的概念 。 机各组 Ｐ ｒ电压值 ， 正常后手动缓慢增加励磁 ， 直到发电机端电压升 ３ ． ２ 现场应具备必要 的调试条件 ， 即励磁系统 的设备均已安装就 为额定。 一切正常后 断开灭磁开关 ， 分用 Ａ 、 Ｂ通道各起励一次。４ ． ５ ． ２ 跟踪切换试验。 发 电机起励后在 ９ ５ — １ ０ ０ ％额定电压下 ， 进行各种运行 位， 元件和备件 到齐 ， 一、 二次电缆接好。 ４试 验 方 法 方式下的切换试验 ，观察发电机磁场电流和发 电机机端电压应平稳 无波动。 ４ ． ５ ． ３ Ａ Ｖ Ｒ调节器电压调节范围试验发电机在 Ａ Ｖ Ｒ调节器控 ４ ． １ 电缆 检 查 二 次电缆正确性检查 ： 要求严格依照设计 图纸进行检查 ， 如有设 制下运行 ， 调节其电压 给定从最小位置和最大位置 ， 分记录对应 的发 应为 ９ ０ ％一 １ １ ０ ％额定 电压 ） ， 并注意 观察 在整个调节范 围 计缺陷及不合理之处 ， 可与有关方面进行协商解决 。 一次电缆正确性 电机 电压 （ 调节 的平滑性和运行 的稳定性 。 ４ ． ５ ． ４ 保护功能检查 。 （ １ ） 过励限制 检查： 要求严格依照设计图纸进行检查 ， 对于调节器 功率屏的电源应 内 ， 严格检查相序。 绝缘检查 ： 使用 ５ ０ ０ Ｖ兆欧表测量一 、 二次电缆 的对地 功能 ： 根据发电机 的 Ｐ Ｑ特性 曲线检查其限制发电机在一定的有功功 绝缘 ， 要求测量值在 １ ＭＱ 以上 。 率下 的输出的无功负荷 。（ ２ １ 强励限制功能 ： 反时限启动电流为 １ ． １ 倍 ４ ． ２ 控制 回路的操作试验 的负载额定励磁电流， 并根据发电机热曲线确定反时限特性。 （ ３ 欣 特 检查励磁系统 中的所有操作 均能进行就地及 远方 Ｄ Ｃ Ｓ画面上 赫兹 限制 Ｖ ／ Ｈ ｚ ： 根据整定 限制值检查其保护应动作正确 。（ ４ ） 脉冲检 查： 检查整流屏内六相脉冲幅值和相位 的正确性 。 检查触发 电路 的移 操作 ， Ｈ动作正确可靠 ， 指示信号准确无误。 ４ ． ３ 励 磁 功 率 单元 调 试 相特性 。 （ ５ ） ｖ ｒ 断线和脉冲丢失切换试验。 调节器在 Ａ通道运行 ， 任意 硅整流柜： （ １ ） 均流系数的检查 。对于并联元件均流系数 ＝ Ｉ 一（ Ｉ 断开一相电压或模拟脉冲丢失 ， 调节器应 自动切换到 Ｂ通道运行。（ ６ ） ／ ｎ ） ｜ ｌ ｌ 为并联元件数 。 并联支路的均流 系数不应低于 ０ ． ８ ５ 。 对于现场调 欠励 限制试验。欠励限制试验 ： 在发电机并 网带不同有功负荷 的情况 试来讲 ， 测量可控硅臂 的均流系数 可能会有困难 ， 所以只检查两个整 下 ， 人为调节励磁 ， 使 发电机进相运行 ， 直到欠励限制器限制动作 。并 共做 ３ — ５ 点， 描绘 出欠 流柜之 间的均流系数就足够了。（ ２ ） 冷却风机及快速熔断器检查 。检 记录欠励限制动作时的有功功率和无功功率 。 查冷却风机应在机端 电压在 １ ０ ％左右能 自动启动 ，并检查风机旋转 励限制线 。 ４ ． ５ ． ５ 有关励磁系统性 能指标的检查试验 。 （ １ ） ±１ ０ ％阶跃试 方向。在风机及快速熔断器熔断等功率柜故障时 ， 调节器应能正确反 验。发电机在空载额定状态下运行 ， 突增或突减 １ ０ ％电压给定 ， 记录 端电压变化曲线。指标要求 ： 超调量小于阶跃量的 ５ ０ ％； 调节 时间≤ 映故障类型 ， 且输出接点正确。 ４ ＿ ４凋节 器静 态 开环 试 验 １ ０ ｓ 。（ ２ ） 逆变灭磁试验发电机单机空载额定运行 ， 手动逆变灭磁 和跳 ４ － ４ ． １ 模拟量和开关量输入检查 。 调节器加入模拟量 ， 检查发电机 开灭磁开关 ， 记 录灭磁过程 中的励磁 电压 、 励磁 电流 、 机端 电压等数 定子电压 、 定子电流 、 同步电压 、 磁 场电流 。模拟开关量输入 ， 检查发 据。同时测量灭磁时间。 电机断路器状态 、 增磁及减磁状 态 、 开机及停机状态 、 整流装置运行 ４ ． ６调节器甩负荷试验 状态。４ ． ４ ． ２ 调节器输 出量检查 。 模拟量输 出： 检查可控硅 的控制电压 发电机带额定负荷运行 ， 突然跳开发电机开关 ， 甩去负荷 ， 记 录发 应增减平稳 。开关量输出 ： 检查起励控制、 整流装置控制 、 风机控制 、 电机励磁 电压 、 励磁 电流 、 机端电压等波形 ， 记录甩负荷前后稳定 电 限制动作及故障报警信号和运行状态远方指示信 号的正确性 。４ ． ４ ． ３ 量数值。 渊节器与可控硅整流屏的整体试验 （ 假负载试验 ） 励磁变高压侧与封 ４ ． ７连 续 １ ６ ８ ｈ额定 运 行试 验 母断开 ， 在６ Ｋ Ｖ备用 间隔用高 压电缆接到励磁变高压侧 ， 整流屏 直 发电机并网带额定负荷连续运行 １ ６ ８ 小时期间 ， 观察励磁调节器 调节是否平滑 ， 有无异常信号 ， 系统各部 流侧接人模拟负载。并在负载两端接上示波器 。合交流 电源开关 ， 选 及励磁 系统运行的稳定性 ， 择调节器在 Ａ通道或 Ｂ通道运行 ， 励磁方式选择 电压调节（ Ａｖ Ｒ ） 。 就 件温升是否正常 ， 运行期间应定 时做好纪录。 地存触摸屏 上起励 （ 或是计算机操作 ） ， 此时整流屏应 有一定的输出 ， 结束 语 在调试过程 中还应注意安全措施 ： 在生产工作场所配备足够安全 用示波器观察其 电压波形 ， 应能见到周期性 的对称波形 ， 表明触发元 件与 可控硅整流屏均正常工作 ， 在触 摸屏（ 或是计算 机操作 ） 上增 大 帽 ， 进入现场时 ， 注意警戒标 志， 对明显危及人生安全的工作场所 ， 禁 励磁或减小励磁 ， 可控硅整流屏 的输出电压 波形也平滑增大或减小 。 止进入 ， 按规定着装 ， 运行环境温度 、 湿度 、 电磁辐射等保持在制造厂 若朱看到上述波 头或缺少某一相波 头，应检查是 否缺触发脉冲以及 许可 的技术条件 内， 并注意 防尘 、 防污 。严格执行操 作票 、 工作 票制 可控硅是否损坏或者熔断器是否熔 断。分检查各整流屏的控制电压 度 ， 防止 电气误操作 。 与 可控 硅 导 通 角 特性 ， 试验完毕 ， 断 开 交 流 电源 开 关 。４ ． ４ ． ４通 道 切换