电力系统自动化-第5讲 同步发电机励磁控制系统及特性分析(3)

同步发电机励磁控制系统分析摘要：励磁控制系统承担电力系统电压控制、无功分配和提高同步发电机并列运行的稳定性的任务，其是否可靠直接影响发电机的安全运行和电网的稳定，而根据实际情况选择正确的励磁系统是其可靠和稳定的前提。

关键词：励磁系统；继电保护装置；1.励磁系统的主要作用励磁系统的主要作用有：1）根据发电机负荷的变化相应的调节励磁电流，以维持机端电压为给定值；2）控制并列运行各发电机间无功功率分配；3）提高发电机并列运行的静态、暂态稳定性；4）在发电机内部出现故障时，进行灭磁，以减小故障损失程度；5）根据运行要求对发电机实行最大励磁限制及最小励磁限制。

根据运行方面的要求，励磁控制系统应该承担如下的任务：1.1.维持发电机端或系统指定控制点的电压在给定水平上。

满足这一要求首先考虑的是保证电力系统运行设备的安全性，其次保证发电机运行的经济性。

此外，维持发电机电压与提高电力系统稳定性方面的要求也是一致的。

1.2.合理分配并联运行发电机间的无功功率。

电力系统中有许多台发电机并联运行。

为了保证系统的电压质量和无功潮流合理分布，要求合理控制电力系统中并联运行发电机输出的无功功率。

1.3.提高电力系统的静态稳定性。

当系统受到小的扰动后，发电机能继续保持与系统同步运行的特性称为电力系统的静态稳定性。

现代电力系统的发展趋势是增大输送距离和提高输送功率，自动励磁的调节装置的出现，使许多技术问题得到了圆满的解决。

1.4. 提高电力系统的暂态稳定性。

电力系统在运行中随时都可能遭受各种干扰，在各种干扰后，发电机组能够恢复到原来的运行状态或者过渡到另一个新的运行状态，则称系统是稳定的。

励磁自动控制系统是通过改变励磁电流If从而改变Eq值来改善系统稳定性的。

1.5.提高电力系统动态稳定性。

当电力系统的负荷发生突变、线路结构参数改变，以及电力系统遭受突然短路等故障时，电力系统能否继续稳定运行，称为电力系统的动态稳定性。

增加励磁调节系统强励能力，降低励磁调节系统的时间常数，是提高电力系统动态稳定性的有效措施。

同步发电机励磁控制系统分析摘要：发电机励磁体系是供给同步发电机励磁电流的电源和别的附加控制设备的统称。

它通常由励磁功率单元与励磁调节器2大部分组成，而励磁调节器是依据控制需求的输入信号与给定的调节原则控制励磁功率单元输出的装置。

同步发电机励磁体系是电力系统控制的关键构成部分，它除了保持发电机端电压的恒定与实施无功功率分配外，还一定要确保电力系统的静态、暂态与动态稳定性。

关键词：励磁系统；继电保护装置1.同步发电机励磁系统概述由励磁调节器、励磁功率单元、灭磁过电压保护与发电机自身共同构成的整个体系称为同步发电机励磁系统。

控制发电机端电压与无功功率的关键构成部分就是同步发电机励磁系统，关键的实时持续控制系统，对保持电力系统固定性起重要作用，正常运行时，发电机的励磁电流自动调节，使发电机稳定运行。

同步发电机励磁体系控制部分在构造上关键由功率整流单元、调节器装置与灭磁过电压保护装置，共3大部分所构成。

励磁功率整流单元向同步发电机转子供应励磁电流；而励磁调节器则运用智能控制办法依据输入信号与给定的调节原则掌控励磁功率单元的输出，灭磁过电压保护装置可以避免体系形成过电压与迅速灭磁。

励磁系统的自动励磁调节器对提升电力系统并联机组的稳定性具备比较大的功能。

特别是现代电力体系的发展造成极限降低机组稳定的趋势，也推动励磁技术持续发展。

2.同步发电机励磁系统的任务2.1控制发电机的端电压电力系统调压的关键方法之一就是保持发电机的端电压等于给定值，在负荷转变的状况下，要确保发电机的端电压为给定值则一定要调节励磁。

由发电机的简单化相量图（图1-1）可得：（1-1）式中：Eq——发电机电势的空载；Uf——发电机的端电压；If——发电机的比例负荷电流。

式（1-1）说明，在发电机空载电势Eq恒定的状况下，会随负荷电流If 的加大而降低的是发电机端电压Uf，为确保发电机端电压Uf 恒定，一定要随发电机负荷电流If 的增加（或减小），让发电机电势的空载Eq增加（或减小），而发电机励磁电流Ifq 的函数（如果不思考饱和，成正比的Eq与Ifq）是Eq，所以在运行发电机中，随着发电机变化的负荷电流，一定要调节励磁电流来让发电机端电压恒定。

同步发电机励磁控制系统的分析与校正同步发电机励磁控制系统是保证发电机稳定运行的关键部分，它通过控制和调节发电机的励磁电流，实现对发电机输出电压的调节和稳定。

在实际运行中，励磁控制系统可能会出现一些问题，例如：输出电压波动、发电机励磁电流过大或过小等。

本文将对同步发电机励磁控制系统进行分析与校正。

首先，需要对同步发电机励磁控制系统的结构和原理进行分析。

同步发电机励磁控制系统通常由励磁电源、励磁调节器和励磁增益调节器组成。

励磁电源负责提供励磁电流，励磁调节器根据发电机输出电压的变化来调节励磁电流，励磁增益调节器负责调节励磁调节器的增益。

然后，通过对同步发电机励磁控制系统的实际运行情况进行分析，确定需要进行校正的问题。

例如，如果发电机输出电压波动较大，可能是励磁调节器的增益设置不合适，或者励磁电源的稳定性有问题。

如果发电机励磁电流过大或过小，可能是励磁增益调节器的增益设置不合适，或者励磁电源的输出电流能力不足。

接下来，针对分析得到的问题进行校正。

首先，针对发电机输出电压波动较大的情况，可以通过调节励磁调节器的增益来实现校正。

增大增益可以提高励磁调节器对发电机输出电压变化的响应速度，减小增益可以提高励磁调节器的稳定性。

其次，对于发电机励磁电流过大或过小的情况，可以通过调节励磁增益调节器的增益来实现校正。

增大增益可以提高励磁增益调节器对发电机励磁电流变化的响应速度，减小增益可以提高励磁增益调节器的稳定性。

同时，还需要检查励磁电源的输出电流能力是否符合要求，如果不足，需要进行相应的改进和升级。

最后，对校正后的同步发电机励磁控制系统进行测试和验证。

可以通过实际运行的数据和曲线来评估系统的稳定性和性能。

如果发现仍然存在问题，需要进一步分析和校正。

综上所述，同步发电机励磁控制系统的分析与校正是一项重要的工作，通过对系统结构和原理的分析，确定需要进行校正的问题，采取相应的措施进行校正，并进行测试和验证，可以提高同步发电机励磁控制系统的稳定性和性能，保证发电机的正常运行。

同步发电机励磁自动控制系统在现代电力系统中，同步发电机励磁自动控制系统扮演着至关重要的角色。

它如同电力生产的“智慧大脑”，时刻精准调控着发电机的运行状态，确保电力的稳定供应和优质输出。

要理解同步发电机励磁自动控制系统，首先得明白励磁是什么。

简单来说，励磁就是给同步发电机的转子提供直流电流，从而在转子周围产生磁场。

这个磁场与定子绕组相互作用，就能产生电能。

而励磁自动控制系统呢，就是能够根据电力系统的运行状况和需求，自动调整这个励磁电流的大小和方向，从而实现对发电机输出电压、无功功率等重要参数的控制。

那么，为什么需要这样一个自动控制系统呢？这是因为电力系统的运行状态是时刻变化的。

比如，当系统中的负载突然增加时，如果不及时调整励磁电流，发电机的输出电压就会下降，可能导致电力质量下降，甚至影响到用电设备的正常运行。

反之，当负载突然减少时，若不加以控制，输出电压又会升高，可能损坏设备。

同步发电机励磁自动控制系统主要由励磁功率单元和励磁调节器两大部分组成。

励磁功率单元负责向发电机转子提供直流励磁电流，它就像是“动力源”，要保证有足够的能量和稳定的输出。

而励磁调节器则是整个系统的“指挥中心”，通过采集发电机的各种运行参数，如端电压、定子电流、无功功率等，然后按照预定的控制规律进行计算和分析，最终输出控制信号来调节励磁功率单元的输出。

在实际运行中，励磁自动控制系统有着多种控制方式。

其中，恒机端电压控制是最为常见的一种。

它的目标是保持发电机端电压恒定，无论系统中的负载如何变化。

通过不断监测端电压，并与设定的电压值进行比较，然后调整励磁电流，从而使端电压始终稳定在设定值附近。

这种控制方式能够有效地保证电力质量，满足用户对电压稳定性的要求。

另一种常见的控制方式是恒无功功率控制。

在某些情况下，电力系统需要发电机输出特定的无功功率，以维持系统的电压水平和功率因数。

此时，励磁自动控制系统就会根据无功功率的设定值来调整励磁电流，确保发电机输出的无功功率符合要求。

第三章同步发电机励磁自动控制系统在现代电力系统中，同步发电机扮演着至关重要的角色，而励磁自动控制系统则是确保其稳定运行和高效发电的关键组件。

首先，让我们来了解一下什么是同步发电机的励磁。

简单来说，励磁就是给同步发电机的转子绕组提供直流电流，从而产生磁场。

这个磁场与定子绕组中的磁场相互作用，实现了电能的转换和传输。

那么，为什么需要一个自动控制系统来管理励磁呢？这是因为在电力系统的运行中，各种因素会导致系统的电压和无功功率发生变化。

例如，负载的突然增加或减少、电网故障等。

如果没有有效的励磁控制，发电机的输出电压可能会不稳定，无功功率分配也会不合理，这将对整个电力系统的运行造成不良影响。

同步发电机励磁自动控制系统主要由励磁功率单元和励磁调节器两大部分组成。

励磁功率单元负责向转子绕组提供直流励磁电流，它的性能直接影响到励磁系统的输出能力和可靠性。

而励磁调节器则是根据测量到的发电机运行参数，如端电压、无功功率等，按照预定的控制规律来调节励磁功率单元的输出，以实现对发电机励磁的自动控制。

在实际运行中，励磁自动控制系统具有多种功能。

其一，它能够维持发电机端电压在给定水平。

当电力系统中的负载变化时，通过及时调整励磁电流，使发电机的输出电压保持稳定，从而保证电力设备的正常运行和电能质量。

其二，合理分配并列运行机组之间的无功功率。

在多台发电机并联运行的情况下，励磁系统可以根据各机组的容量和运行状态，自动分配无功功率，提高电力系统的运行效率和稳定性。

其三，提高电力系统的静态和动态稳定性。

通过快速响应系统的变化，励磁系统可以增强系统抵御干扰的能力，减少电压波动和功率振荡的发生。

为了实现这些功能，励磁调节器通常采用不同的控制规律和算法。

常见的有比例积分微分（PID）控制、模糊控制、自适应控制等。

PID控制是一种经典的控制方法，它具有结构简单、易于实现的优点，但对于复杂的系统可能效果不够理想。

模糊控制则能够处理一些不确定性和模糊性的问题，具有较强的鲁棒性。