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水电厂发电机励磁系统控制摘要：励磁系统控制对于水电站安全、稳定运行至关重要。
抽水蓄能机组在运行和启动上较常规水电机组灵活和多样，因此其励磁控制也就更为复杂。
因此本文基于该现实，就其各种情况下的励磁控制进行研究,以期为所有类型的水电厂可靠运行提供借鉴。
关键词：水电厂；发电机；励磁系统；控制1励磁系统1.1励磁系统的概述供给同步发电机励磁电流的电源及其附属设备统称为励磁系统。
它一般由励磁功率单元和励磁调节器两个主要部分组成。
励磁功率单元向同步发电机转子提供励磁电流；而励磁调节器则根据输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元的输出。
励磁系统的自动励磁调节器对提高电力系统并联机组的稳定性具有相当大的作用。
尤其是现代电力系统的发展导致机组稳定极限降低的趋势，也促使励磁技术不断发展。
1.2励磁系统的作用(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稳定性。
(4)提高发电机并列运行的暂态稳定性。
(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。
1.3励磁系统的分类1.3.1直流分类直流电机的励磁方式可分为他励、并励、串励、复励四类。
1.3.2整流分类(1)旋转式励磁又包括直流交流和无刷励磁。
(2)静止式励磁包括电势源静止励磁机和复合电源静止励磁机。
(3)按发电机励磁的交流电源供给方式可以分为：交流励磁(他励)系统由与发电机同轴的交流励磁机供电。
系统又可分为交流励磁机(磁场旋转)加静止硅整流器(有刷)、交流励磁机(磁场旋转)加静止可控硅整流器(有刷)、交流励磁机(电枢旋转)加硅整流器(无刷)以及交流励磁机(电枢旋转)加可控硅整流器(无刷)；全静态励磁(自励)系统采用变压器供电，当励磁变压器接在发电机的机端或接在单元式发电机组的厂用电母线上,称为自励励磁方式,把机端励磁变压器与发电机定子串联的励磁变流器结合起来向发电机转子供电的称为自复励励磁方式。
浅谈水轮发电机失磁保护励磁系统故障在发电机各元件中故障率是较高的，而且其故障特征不如短路故障等那么明显，但故障后会对发电机和系统造成较大的危害，因此，加强研究发电机的失磁保护，找到合理可靠的失磁保护配置是十分必要的。
本文介绍了单机无穷大系统中发电机的失磁故障，对失磁故障进行分析，并介绍了发电机失磁判据。
标签：失磁保護，判据，发电机引言励磁系统向发电机提供励磁功率，起着调节电压、保持发电机端电压恒定的作用，并可控制并列运行发电机的无功功率分配。
它对发电机的动态行为有很大的影响，有助于提高电力系统的稳定极限。
励磁系统的附加控制（power system stabilizer，PSS），可以增强系统的电气阻尼[1]。
励磁系统在控制原理上引入现代控制理论，硬件装置上逐步采用大规模集成电路及微机技术以及先进的电力电子器件。
可见，励磁系统比较复杂，其故障发生率在发电机故障中是较高的。
而且，失磁故障不如短路故障的特征明显，但其故障发生后对发电机和系统都会造成较大的危害，因此，加强研究失磁保护，失磁故障，并得出合理可靠的失磁保护配置是十分必要的。
发电机失磁概述1.1 发电机失磁的主要原因发电机失磁是指发电机完全失去励磁。
失磁的主要原因包括：整流柜故障、自动调节励磁装置的故障、运行人员误操作、励磁回路断线、灭磁开关误动以及转子绕组故障等。
1.2 发电机失磁的危害发电机失磁故障发生后，对电力系统的危害表现在：低励或失磁后，发电机将过渡到异步运行状态，从系统吸收无功功率，引起电力系统电压下降，若系统无功功率储备不足，可能使系统因电压崩溃而瓦解；失磁发电机有功功率发生变化，而且系统电压下降，系统可能发生振荡，发生大量甩负荷；发电机失磁故障发生后，对发电机本身产生的危害主要表现在：重负荷情况下若发生失磁，会使定子电流增大，造成定子绕组过热；转子回路中出现差频电流，其产生转子额外损耗，若超过允许值，会使转子过热；发电机失磁的物理过程发电机正常运行时，其电磁功率公式为：其中，——发电机电势；——系统电压；——发电机同步电抗与系统的阻抗之和；——发电机功角。
图1 主程序流程
“开机条件”具体
框图见图2
“开中断”具体
框图见图3
“故障”具体框
图见图7
图2 开机条件逻辑
“开机令”具体框图见图8
图3 控制调节程序流程
“负载状态”具体框图见图9
“空载逆变”具体框图见图12
图4 欠励限制判别的流程
图5 过励限制判别的流程
图6 强励限制判别的流程
图7 故障
图8 开机令
图9 负载状态
break_mark ＝0开关分，并且break_ld_err ＝0(电压小于80%，电流小于10%)为空载
break_mark=1开关合，并且break_nld_err=1为空载
图10 电压调节流程
“调差计算”具体框图见图11
图11 调差计算流程
图12 空载逆变条件(停机)
设计：日期：批准：日期：。
第3章 水轮发电机励磁系统3.1 水轮发电机励磁控制系统的任务和基本要求同步发电机的运行特性与其空载电动势E q 的大小有关，而E q 为励磁电流I E 的函数，改变励磁电流就可以直接影响同步发电机在电力系统中的运行性能。
因此，励磁控制是对同步发电机运行进行实时控制的主要内容之一。
电力系统在正常运行时，发电机励磁电流的变化主要影响发电机的机端电压和并联运行机组间无功功率的分配。
当电力系统故障时，要求迅速改变励磁电流，以维持电网的电压水平及稳定性。
可见同步发电机励磁控制在保证电能质量、无功功率的合理分配和提高电力系统稳定运行等方面都具有十分重要的作用。
同步发电机的励磁系统由测量单元、励磁调节器和励磁功率单元组成，如图3.1。
励磁功率单元向同步发电机励磁绕组提供直流励磁电流，励磁调节器根据输入信号和给定的调节控制规律控制励磁功率单元的输出，从而达到调节励磁电流的目的。
整个励磁控制系统是由测量单元、励磁调节器、励磁功率单元和发电机构成的一个反馈控制系统。
图3-1 励磁控制系统框图图3.1 励磁控制系统框图 3.1.1 同步发电机励磁控制系统的任务在发电机正常运行或事故运行中，同步发电机的励磁控制系统起着重要的作用，优良的励磁控制系统不仅可以保证发电机安全运行，提供合格电能，而且还能改善电力系统的稳定条件。
1. 调节电压电力系统正常运行时，负荷是随机波动的。
随着负荷的波动，需要对励磁电流进行调节，以维持机端或系统中某点电压在给定水平，所以励磁系统担负着维持电压水平的任务。
为便于分析，下面用最简单的单机运行系统来进行分析，如图3.2所示。
图3.2（a ）是同步发电机运行原理图，图中GEW 是励磁绕组，G U 为机端电压，G I 为发电机定子电流，E I 为励磁电流，E U 为励磁电压。
正常情况下，励磁电流流过GEW 并建立磁场，从而使发电机定子产生空载感应电动势q E ，改变E I 的大小，q E 的值就相应改变。
图解发电机励磁原理共4文档•发电机励磁系统简介•发电机励磁原理概述•图解直流发电机励磁过程•图解交流发电机励磁过程•静止励磁系统在发电机中应用•发电机励磁系统故障诊断与维护目录CONTENTS01发电机励磁系统简介励磁系统定义与作用定义励磁系统是供给同步发电机励磁电流的电源及其附属设备，主要由励磁功率单元和励磁调节器两个主要部分组成。
作用励磁系统的主要作用是维持发电机端电压在给定水平，同时控制并列运行各发电机间无功功率的合理分配，以满足电力系统正常运行和发电机安全运行的要求。
励磁系统组成部分励磁功率单元向同步发电机转子提供直流励磁电流，主要包括交流励磁机、整流器等部分。
励磁调节器根据发电机端电压、无功功率等信号，自动调节励磁功率单元输出的励磁电流，以维持发电机端电压稳定并控制无功功率分配。
励磁变压器将发电机端电压降低到适合励磁功率单元的电压水平，同时隔离发电机与励磁系统之间的电气联系。
保护装置用于监测励磁系统的运行状态，并在出现故障时及时切断励磁电流，保护发电机和励磁系统的安全。
励磁系统能够自动调节发电机的励磁电流，以维持发电机端电压在给定水平，从而保证电力系统的电压稳定。
维持电压稳定在并列运行的发电机之间，励磁系统能够控制各发电机无功功率的合理分配，避免出现过载或欠载的情况。
控制无功功率分配通过调节发电机的励磁电流，励磁系统能够改变发电机的电磁功率，从而影响电力系统的功率平衡和稳定性。
提高电力系统稳定性当发电机出现过电压、过励磁等异常情况时，励磁系统能够及时切断励磁电流，保护发电机的安全。
保护发电机安全励磁系统在电力系统中的重要性02发电机励磁原理概述直流励磁机通常由直流电源供电，通过电刷和换向器将直流电送入励磁绕组。
直流电源供电磁场建立输出电压调节当直流电流通过励磁绕组时，会在发电机转子上建立磁场。
通过改变励磁电流的大小，可以调节发电机输出电压的高低。
030201交流励磁机由交流电源供电，通过变压器将电压降低到适合励磁绕组的电压等级。
