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1、1班别：11 电气学号: 1110617046姓名：杨森评2协调下励磁限制和损失与发电机励磁继电器功能摘要本文简要回顾励磁限制器的协调问题，励磁继电器损失和发电机的能力。对发电机的能力限制地区领先的功率因数进行了讨论。并综述了目前的行业惯例和一些常见的设备选择设置，欠励调节器的设置。关键词：励磁系统；励磁限制器；励磁继电器；信号发生器功能3第一章 介绍励磁限制器的励磁系统自1940年代末以来，是用来吸收无功功率的发电机。这些早期的设备被设计的目的主要是为了消除稳态和振荡引起的稳定性问题。随着现代电力系统扩大1940年代后,设计和操作成为稳定的影响需要克服的问题,形式的稳态稳定性限制,瞬态,干扰
2、限制和振荡或小信号的限制。在1950年代和60年代公用事业和制造商回应这些问题通过引入连续电压调节器,高起始响应励磁系统和电力系统稳定器(PSS)。 这导致稳定性问题的缓解程度,在许多机组,没有实际限制发电机输出基于稳定约束。稳定成为许多单位限制较少的限制,其他原因出现证明UELs在励磁系统的应用:定子末端过热的预防,预防不必要的操作，继电器的励磁损失和系统干扰。即将到来的规定3将要求代运营商文档生成器之间的协调能力,激发限制器和保护继电器。这重新关注UELs的正确使用和设置。介绍了发电机的简要总结能力,稳定的局限性和欠励限制器协调单位配备现代励磁系统,包括交流终端电压的影响协调励磁不足范围。
3、第二章 欠励的操作区域这个问题与领先的功率因数相关操作常常误解了车站和操作人员。本节提供了一个简短的概述励磁不足是操作。(1)操作励磁不足范围发电机操作励磁不足范围下面的主要原因4:1。基于调度帮助系统电压调整。2。由于自动电压调节器(AVR)应对高电压系统。3。励磁系统故障,导致激励显著减少,迫使单位深入励磁不足范围。此外,励磁系统故障在相邻单位,导致严重过度兴奋的操作,可以迫使一个单位吸收大量的无功功率。4。电力系统扰动和恢复条件负荷水平大大降低。在很多地方是罕见的单位与重大励磁不足故意操作在正常情况下无功输出。这部分是由于降低了稳定的利润但也经常操作的结果误解励磁不足地区可用的操作范围。
4、（2）管控要求近年来有几个因素迫使发电机所有者来分析这个操作区域和文档的限制:1。连接协议和/或商业电力购买协议(ppa)可能明确地规定一个最低反应能力。2。即将到来的监管标准,要求发电机操作文档生成器之间的协调能力和欠励限制器和设置。虽然目前标准不规定这种协调的基础,基本的原则是所有的市场参与者都应该充分利用电力系统所有已安装设备的功能操作。这意味着发电机不应该过度的反应能力受到限制。在这个新的环境显然是很重要的正确理解和文档的任何限制。4（3）励磁不足能力发电机构造依照C50.12和C50.13(5、6)通常有能力操作至少领先0.95功率因数。必须解决的三个主要问题研究发电厂发电机的稳态和
5、干扰操作励磁不足范围如下:1。加热增加定子末端由于电枢漏通量和其他组件2。稳定的利润减少3。增加继电器励磁损失的无意操作的风险一个或多个这些问题通常会征收的实际限制容许励磁不足操作范围大型转子发电机。由于差异,相关的限制不那么重要转子发电机使用在大多数水电安装。限制与末端过热轮转子机良好的文档记录,通常明确规定的发电机制造商。漏通量的定子铁芯磁饱和过度兴奋引起的操作通常是有限的。极端励磁不足条件,增加了电枢漏通量末端可以产生大的涡流自通量垂直于定子叠片结构。这可以实施的一个重要限制励磁不足操作老转子机器的结构材料用于维护压力的核心目的和定子的牙齿构造磁性材料7。即使在新的转子机器这一现象通常是
6、励磁不足范围的限制因素。大多数大型转子发电机有多个评级根据冷却条件,包括冷却液温度(如空气)或冷却剂的压力(如氢气)。反应能力和协调通常是根据额定冷却条件。在这种情况下,永久等级已知存在,实际操作条件应考虑在报道能力和选择限制器和继电器的设置。稳定和保护协调问题不太理解和下一节的主题。第三章 稳定和保护的协调问题本节的重点是励磁不足范围和稳定性之间的关系和选择,在选择LOE继电器设置。（1）稳定的要素操作与固定激发(即手动控制)、发电机往往成为不稳定的激励降低,因为减少阻尼和同步转矩。历史上的稳定状态稳定极限(SSSL)已经被用来描述操作的边界与积极的同步转矩8。一些制造商和发电机所有者计算的
7、近似特征的处方或PQ操作飞机,打算代表点转子角等于90相对于传输系统高压总线。执行的计算通常是使用以下简单的假设:单元操作与恒磁场(即手动)卓越忽略饱和效应忽略外阻抗估计最常见的方法呈现稳态稳定性的限制(SSSL)图形。提出了限制作为一个半圆策划的能力8曲线具有以下特点:中心: DETXVQ1*2半径: ETR5XE 总从机终端外部电抗估计“无限汇流排”XD发电机同步阻抗和所有数量都表示在单位。VT 发电机交流终端电压外部电抗的值可以改变输电线路中断,所以这个值需要选择为了执行计算。在参考9推荐的程序是计算外部电抗与最强的连接传输线报废的保守。这一限制的一个例子是显示在图1中描述的发电机和系统
8、附录a对于这个场景SSSL特性计算的基础上简化方程构成重大限制,特别是在高负载水平。特点是重新计算考虑饱和效应导致第二个跟踪(坐)。图3-1 SSSL计算SSSL作为指导原则是合理的使用时第一个发达,因为电脑不可以准确地计算多机电力系统的稳定边界。同时,很多单位都与固定字段或间断电压调节器,相当于同样的事情对同步的影响,阻尼力矩。几乎没有理由使用这种方法在现代电力系统发电机的最新计算工具和数据库模型允许精确估计的实用稳定性的限制。几乎所有大型单位配备了自动电压调节器(AVRs)服务来增加同步转矩对于大多数实际的操作条件。添加连续动作g调压器的影响与温和的获得也如图1所示。AVR的作用是消除在较
9、高的负载级别的重大限制。数字励磁系统安装在大型单位在过去的几年里通常配备冗余AVR控制。基于目前的监管要求,传输系统运营商必须通知每当单位操作手动励磁控制。这是他们的责任在这一点上识别出任何稳定约束。这些因素大大减少操作与手动励磁控制的可能性。在许多情况下,瞬态,振荡和电压稳定问题可能比稳态限制更严格的讨论到6这一点,特别是在较高的负载水平。分析这些问题需要传输系统的详细模型、发电机、励磁系统和电力系统稳定器。显然这是传输系统运营商的领域,这就是为什么稳定特征应该被排除在现代无功能力曲线。尽管如此,一些发电机制造商、所有者和保护继电器专家继续包括SSSL协调运动。（2）失磁保护协调传统失磁()
10、保护已经被结合励磁机启动提供保护(如。 无意字段断路器打开)和mho-type继电器。阻抗继电器可能结合定向单位和低压元素在系统干扰减少误操作的可能性。文献10讨论了正常的方法选择设置基于阻抗元素。最受欢迎的例子总结如下:1。单个欧姆阻抗元素是用于抵消起源下面一半的发电机瞬态阻抗(X / 2)。设置直径等于d-axis同步电抗Xd,和0.5 2秒的延时。凸极单位与Xd小于1.0 pu、pu直径可能被设置为1.0。2。一双欧姆阻抗特点如下抵消原点一半的发电机的瞬态阻抗(X / 2)。第一个区(Z1)设置直径1.0 pu和短时间延迟(例如0.1)。第二区(Z2)设置直径等于d-axis同步电抗Xd
11、,和0.5 2秒的延时。凸极机,第一个区域可以设置直径等于纵轴同步电抗的一小部分,例如0.75 * Xd。3。一双欧姆阻抗特点是使用Z1设置如上所述,可能达到相当于Xd的110%。第二个区域设置积极抵消。继电器的特点将包围PQ的起源飞机。计算偏移量,达到协调与SSSL或欧端部限制。减少错误绊倒的可能性,该区域必须监督方向和欠压元素。前两种方法只是为了识别真正的激励失败和图2描述了一个例子欧端部加热曲线。7图 3-2 LOE特点1和2 第三种方法,如图3所示,LOE元素不再是被用来检测失去励磁而是旅行操作欧端部加热或计算稳定极限以下。尽管监管,这就增加了虚假旅行的可能性在正常系统操作或电力系统扰
12、动后恢复的波动。协调第三特征通常需要非常保守的欠励限制器设置实施重大限制励磁不足范围。这反过来会导致高得令人无法接受的电压在系统扰动条件和交互与其他控制和限制。8图3-3 LOE特点3最终是发电机所有者必须决定要使用的标准建立的LOE继电器和欠励限制器设置单位。以下内容简要讨论小节展示协调所需的过程。第四章 在励磁限制器的设计考虑UELs一直作为选项与励磁系统最早可以追溯到连续动作g监管机构在1900年代早期开发的。因此,有一个大变化在设计细节和功能在操作系统上发现今天的电力系统。尽管他们的潜在重要性的动态操作单元励磁不足范围UELs最近才被纳入大规模电力系统模拟使用模型由行业标准组织11。（
13、1）UEL静态特征IEEE12分类基于最常见的三种实现欠励限制器特征:圆,直线或多节的直线(分段线性)。图4展示了这些设置协调能力曲线的一个例子。环形和线性特征是经常发现在老磁或模拟电子技术电压调节器分段线性特征往往可以在数字系统中查找表。后者设计提供最灵活的裁剪限制匹配机器的局限性。9图4-1 UEL特性曲线一旦发电机的操作点低于所选择的特点,欠励调节器输出将增加励磁。UELs可以作为“加法”限制器作为一个额外的输入AVR的参考,或“接管”限值器控制励磁和块AVR的影响或电力系统稳定器。如果限制器的输出成正比的区别设置点和测量无功功率、稳态有限值可能超出所选操作特点和监管效果必须考虑在选择限
14、制之间的优势和能力。积分或PI控制设计将迫使操作回所选择的特征没有显著的错误。（2） UEL动态响应和协调当欠励限制器设备的目的是防止不稳定或疏忽继电器操作时,必须考虑动态响应。在几乎没有利润的情况下欠励限制器和之间的特点,欠励限制器必须提供快速的动态响应。激发下限值器通常有一个有限的范围可调设置动态性能调优。这些限值器通常是调整线,使用继电器测试集注入电流和电压信号设备以设定其操作水平。这种优化方法没有透露不稳定问题。图5显示了一个极端的例子性能的欠励限制器在196 MVA蒸汽涡轮发电机。欠励限制器开始运作时,驱动单元为不稳定转子角振荡。这个单位被成功如图6所示。响应是非常稳定,但说明了典型
15、的时间响应与这些设备有关。欠励限制器行为恢复单元的无功功率选定的操作水平,但它在很长一段时间,和重要的超调量静态特性。10图4-2 励磁限制器响应图4-3 励磁限制器响应反应图4-4显示了一个示例励磁不足范围圆柱形转子发电机的性能曲线。LOE的特点已经将大约按照发电机供应商的励磁不足范围能力与定向单位设置为防止脱扣上面13。在励磁限制器被设置为配合继电器保证金。虽然这应该由一个欠压单位监管,这不是普遍的,在这些情况下有重大错误绊倒的危险。11图4-4 发电机启动能力曲线欠励限制器之间的差距,LOE是10%的额定MVA,出现的典型的价值和一个适合所有级别的有功功率。综述的稳态特征是不完整的,然而
16、,对系统扰动的响应做了演示。单位受到干扰,导致一个稳定的秋千和一个新单元的无功功率落定,低post-disturbance级别,如图8所示。没有欠励限制器,无功功率水平低于操作水平,这将导致一个旅行。配备了欠励限制器时,稳态无功功率将LOE之外的操作特点,然而瞬态响应是在。约2.5秒后,欠励限制器行动恢复安全水平的无功功率。图 4-5 有和没有欠励限制器单元反应12图 4-6 阻抗轨迹发生器的明显欠励限制器扰动情况的时机行动是阻抗图所示,图9。明显的阻抗轨迹花费在2.5秒内的阻抗圆和低于定向的特点。与典型的LOE延迟值这将导致旅行尽管单元将会保持稳定。这说明了必要性审查欠励限制器的动态响应和的时机,以及稳态水平,以确保提供足够的保证金。（3）协调电压依赖的影响电压依赖的各种限制励磁不足范围可以讨论基于电压指数,NV,适用于范围如下:P=Q=实际的极限点(P,Q)在一个定义电压决定从操作点额
