励磁系统原理培训课件.ppt
河北工业大学电工厂,励磁系统原理,同步发电机励磁控制系统的任务同步发电机励磁系统的分类励磁系统的性能指标整流电路基础数字式励磁调节器基础励磁变压器功率整流柜灭磁方式及转子过电压保护WLZ微机励磁装置简介,河北工业大学电工厂,同步发电机励磁控制系统的任务,控制发电机电压控制无功功率的分配 提高同步发电机并联运行的稳定性,河北工业大学电工厂,控制发电机电压,电力系统的负荷总是经常波动的，同步发电机的功率也就相应变化。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一点的电压在给定的水平并保证有一定的调压精度。,河北工业大学电工厂,控制无功功率的分配,1.为了使分析简单起见，设同步发电机与无限大母线并联运行，即发电机端电压不随负荷大小而变，是一个恒定值。2.由于发电机发出的有功功率只受调速器控制，与励磁电流的大小无关。故无论励磁电流如何变化，发电机的有功功率PG均为常数。,河北工业大学电工厂,控制无功功率的分配,3.在实际运行中，与发电机并联运行的母线并不是无限大母线，即系统等值阻抗并不等于零，母线的电压将随着负荷波动而改变。电厂输出无功电流与它的母线电压水平有关，改变其中一台发电机的励磁电流影响发电机电压和无功功率，而且也将影响与之并联运行机组的无功功率，其影响程度与系统情况有关。因此，同步发电机的励磁自动控制系统还担负着并联运行机组间无功功率合理分配的任务。,河北工业大学电工厂,提高同步发电机并联运行的稳定性,保持同步发电机稳定运行是保证电力系统可靠供电的首要条件。电力系统在运行中随时都可能遭受各种干扰，在遇到各种扰动后，发电机组能够恢复到原来的运行状态，则称系统是稳定的，其主要标志是在暂态过程结束后，同步发电机能维持或恢复同步运行。,河北工业大学电工厂,同步发电机励磁系统的分类,他励系统 三机交流励磁系统 有刷 无刷 直流励磁机 磁场电阻方式 开关式励磁 厂用电源备励方式,自励系统自并励系统 励磁变+晶闸管整流桥间接自并励系统无刷励磁机 或 直流励磁机+励磁变+晶闸管整流桥,河北工业大学电工厂,直流励磁机开关励磁系统,河北工业大学电工厂,F,MLZ或WLZ励磁调节器,FMK,2YH,1YH,KZ1,JL,KZ2,两机有刷交流励磁系统他励晶闸管励磁方式,CT,河北工业大学电工厂,F,MLZ,，WLZ，BLZ-2，BLZ-8励磁调节器,LH,1YH,2YH,LB,KZ,FMK,机端自并励励磁系统,河北工业大学电工厂,F,LH,2YH,1YH,GZ,KZ,JL,MK,JFL,DK,带永磁复励磁机的无刷三机交流励磁系统,河北工业大学电工厂,F,GZ,JL,LH,1YH,2YH,LB,KZ,FZ,FLH,CB,两机无刷交流励磁系统间接串联自复激方式,河北工业大学电工厂,=,L,F,FMK,RC,DWLZ-1C型励磁调节器,LH,1YH,2YH,直流励磁机间接自并励励磁系统,LB,河北工业大学电工厂,励磁系统的性能指标,励磁控制系统精度 数值上用给定值和被控变量之差值与给定值的比值的百分数来表示。静差率 无功补偿单元切除，原动机转速及功率因数在规定范围内变化，发电机负载从额定变化到零时端电压变化率。调差率 在功率因数等于零的情况下，无功负荷从零变化到额定值时，发电机端电压的变化率。超调量和调节时间 零起升压：15%Ugn；3;10s（5；5s）10%阶跃：50%阶跃量；3;10s（5；5s）,河北工业大学电工厂,励磁系统的性能指标,调节范围 70%-110%;20%（40%）-110%强励倍数、强励时间1.6 2;10s频率特性1%变化时，端电压变化率0.25%V/Hz 限制电压响应时间在规定条件下，励磁系统达到顶值电压与额定负载时磁场电压之差的95%所需时间的秒数。2p.u/s 1p.u/s;高起始 0.1s,河北工业大学电工厂,励磁系统的性能指标,给定值变化速度 0.3%-1%Ug/s附加功能 负载电流补偿 过励限制 欠励限制 V/Hz限制,河北工业大学电工厂,整流电路基础,晶闸管单相整流电路三相整流电路,河北工业大学电工厂,晶闸管,河北工业大学电工厂,单相半波可控整流电路（阻性负载）Single-phase half-wave controlled rectifier,河北工业大学电工厂,单相半波可控整流电路（感性负载）Single-phase half-wave controlled rectifier,河北工业大学电工厂,单相桥式全控整流电路（阻性负载）Single-phase bridge fully-controlled rectifier,河北工业大学电工厂,单相桥式全控整流电路（感性负载）Single-phase bridge fully-controlled rectifier,河北工业大学电工厂,三相半波可控整流电路（阻性负载）Three-phase half-wave controlled rectifier,河北工业大学电工厂,三相半波可控整流电路（阻性负载）Three-phase half-wave controlled rectifier,河北工业大学电工厂,三相半波可控整流电路（阻性负载）Three-phase half-wave controlled rectifier,河北工业大学电工厂,三相半波可控整流电路（阻性负载）Three-phase half-wave controlled rectifier,河北工业大学电工厂,三相桥式全控整流电路Three-phase bridge fully-controlled rectifier,河北工业大学电工厂,河北工业大学电工厂,河北工业大学电工厂,河北工业大学电工厂,河北工业大学电工厂,河北工业大学电工厂,河北工业大学电工厂,河北工业大学电工厂,数字式励磁调节器基础,微机励磁调节器硬件框图举例微机励磁调节器的组成数据采集 离散化 采样 交流采样计算方法数字励磁调节器的软件,河北工业大学电工厂,微机励磁调节器硬件框图举例,河北工业大学电工厂,微机励磁调节器的组成,河北工业大学电工厂,数据采集,离散化 1ms 5ms 20ms,河北工业大学电工厂,采样,交流采样,河北工业大学电工厂,交流采样计算方法,富氏算法三相一点算法瞬时值法平均值法,河北工业大学电工厂,数字励磁调节器的软件,数据采集：定时采样，相应计算，监视测量数据，标度变换，选择显示等。调节算法：按所用的调节规律计算控制电压。控制输出：把控制电压转换为控制角，通过移相触发环节控制整流桥。其它处理：输入整定值，修改参数，改变运行方式，声光报警等。,河北工业大学电工厂,运行方式,数字励磁装置可以用软件实现恒电压调节（AVR）和电力系统稳定器PSS或最优励磁控制方式(OEC)、恒励磁电流方式（FCR）、恒无功方式（AQR）、恒功率因数方式（ApfR）、跟踪母线电压方式和无功成组（JC）等运行方式。,河北工业大学电工厂,励磁限制和监视,数字励磁装置可以用软件实现低励限制（PQL）、瞬时延时过励限制（ICL、OEL）、V/Hz(OFL)限制、定子电流限制（OCL）和励磁电压互感器断线、触发脉冲丢失、软件故障和硬件故障诊断、整流柜故障、均流故障、转子滑环短路、旋转二极管故障检测、转子对地绝缘检测、误强励、误强减、转子过流、定子过压、定子过流等等一系列监视功能。,河北工业大学电工厂,人机界面和网络功能,可循环显示或召唤显示机组的主要运行参量，并可显示有关参数的当前整定值。在线整定或修改调节参数和设定值。能通过串行口或局域网与上位计算机通讯。,河北工业大学电工厂,励磁变压器,分类 环氧浇注干式变压器 普通干式变压器 MORA型干式变压器（Nomax绝缘材料绕组）油浸变压器,河北工业大学电工厂,参数计算,励磁变压器副边交流电压计算 励磁变压器副边交流电压的确定，应保证强励倍数的要求，其额定电压可由下式确定：励磁变压器副边线电流计算励磁变压器容量计算,河北工业大学电工厂,其他要求,接法 Yd-11冷却方式：自冷AN；强迫风冷AF高低压绕组间加金属屏蔽层并接地温控、温显系统短路阻抗外壳防护等级,河北工业大学电工厂,功率整流柜,晶闸管参数选择冷却方式并联均流换相过电压保护,河北工业大学电工厂,晶闸管参数选择,晶闸管额定电流的选择额定时每臂平均电流为,晶闸管额定电压的选择可控硅的额定重复反向峰值电压URRM可按下式计算：,河北工业大学电工厂,冷却方式,自然冷却风冷热管散热器风冷+热管散热器,河北工业大学电工厂,并联均流,元件筛选法均长连接线法均流电抗法智能法,河北工业大学电工厂,换相过电压保护,河北工业大学电工厂,灭磁方式及转子过电压保护,灭弧栅灭磁灭磁开关+线性电阻灭磁开关+非线性电阻交流灭磁转子过电压保护,河北工业大学电工厂,河北工业大学电工厂,河北工业大学电工厂,河北工业大学电工厂,河北工业大学电工厂,WLZ系列微机励磁装置 介绍,河北工业大学电工厂,新世纪计算机技术和励磁控制新策略的完美结晶,WLZ型微机励磁装置,河北工业大学电工厂,超小型，超低功耗超大规模集成化嵌入式32位工业PC平台,32位66MHz嵌入式工控级CPU,80位浮点处理器,12位200KHz A/D,D/A转换器件,2M在板DISKONCHIP,强有力的心脏,POWER PC,河北工业大学电工厂,真正的100%冗余结构,可靠的元器件,电磁兼容性设计,合理的功能设置,高可靠 高冗余 高集成,完备的自检测措施,河北工业大学电工厂,灭磁和过电压保护装置,移能型灭磁开关 灭磁电阻、转子过电压保护装置 轴电压吸收装置、起励装置,河北工业大学电工厂,励磁整流柜,高反压大电流晶闸管 热管散热器 自冷式设计 1200A单柜出力 辅助风冷增加出力 交直流过压保护 内置脉冲放大单元 10KV耐电压脉冲变压器 90%均流系数 N+1冗余方式,河北工业大学电工厂,系 统 框 图,河北工业大学电工厂,调节规律丰富，动态品质优越功能齐全，满足不同类型励磁系统、发电机组和电力系统的要求如同无迟滞调节系统，运算频度高达1KHZ，采集频率200KHZ32位66MHz高速嵌入式工业PC，PC104总线的持续支持内置80位超越函数级强力硬浮点处理器；掌中体积，瓦级功耗，原装板件，恶劣环境下的工作能力网络化调节器，百兆位储存媒介，满足工厂信息化要求交流采样，软件给定，数字移相，硬件大为减少精确的计算定时，多任务高可靠性软件体系C语言编程，模块化封装，结构简洁，易于掌握,主要特点,河北工业大学电工厂,恒压、恒流、恒无功、恒功率因数调节 有功补偿和无功调差 软件给定，满足软起励、零起升压、自动跟踪和线路充电要求 转子电流限制器、定子电流限制器、P/Q限制器、V/Hz限制器 励磁监视与保护 智能化调试工具，具有试验录波功能 故障录波和状态记录，录波时间15秒，时间分辨率3ms 数字余弦移相，移相精度0.014el/LSB LCD人机界面，LCU接口 可选功能：PSS，软反馈,主要功能,河北工业大学电工厂,主要技术参数及性能指标,主要技术参数及性能指标符合或优于GB7409-1997和电力部有关标准调节精度=10秒调差范围-15%+15%，无级频率特性频率每变1HZ端电压变化0.1%起 励软起励，可基本做到无超调无振荡，调节时间不大于5秒10%阶跃超调量5%，振荡次数3，调节时间5秒电压响应 上升时间0.08秒，下降时间0.15秒（静止励磁系统）过载能力 励磁系统保证1.1倍额定工况长期运行,河北工业大学电工厂,提高动态品质，减少控制迟滞WLZ，采样频率1KHz，PID调节间隔3ms 采样频率200Hz，PID调节间隔5ms 国内微机励磁装置，采样频率为50-200Hz,PID调节间隔一般为20ms。励磁调节器对系统干扰的抑制能力精确的定时中断技术、同步信号处理技术深度数字化交流采样；数字智能给定；数字移相非线形因素的消除，余弦移相双精度浮点运算，提高运算误差完备的功能设置,产品的先进性,河北工业大学电工厂,谢谢诸位朋友！,
