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1、 南方电网楚穗直流安全稳定控制 系统 RTDS 试验联合调试方案 报告编号：SFZ2011-002 分类号： 广州擎天励磁和 PSS 控制器 RTDS 试验报告 南方电网科学研究院 2011 年 10 月 i 摘 要 为南方电网励磁及 PSS 控制器入网检测工作奠定基础和技术储备进行本项试验，该 试验首创了含励磁机整流桥模型的励磁及 PSS 控制器的 RTDS 试验系统。RTDS 试验分为 静态检测、发电机空载试验、发电机负载试验及 PSS 试验四个部分，共计 30 个试验项 目，并进行了含整流桥模型与 PID 直接输出模型的试验对比。 该试验探索了励磁及 PSS 控制入网检测的方法，设计了适
2、合于南方电网的励磁系统仿 真试验项目，为大规模推广入网检测积累了经验，为以后南方电网励磁系统入网检测的 规范化试验确立了参照标准。 ii ABSTRACT In order to study the characteristics of Excitation and PSS system of CSG, we took this experiment. For the first time, we created a closed loop system which contained Excitation transformer and Rectifier bridge model. The
3、re are four parts of this experiment including static state test, generator no- load state test, generator load state test and PSS test. There are 30 Test items which also include the comparison with the PID model. With this experiment we searched for the method of Excitation and PSS system RTDS tes
4、t, and designed the test items which are suitable for the CSG. We accumulated experience and Established standard for the Large- scale promotion of Excitation and PSS system RTDS test of CSG iii 目 录 1 前言 . 1 2 试验目的与试验内容 . 2 3 试验总体方案 . 3 4 励磁及 PSS 控制系统 RTDS 试验系统建模 4 4.1 试验对象 4 4.2 RTDS 仿真模型 .4 5 试验项目
5、 . 6 6 实验结果及分析 17 附录:试验接线表. 59 1 模拟量连接 .59 2 开关量连接 .60 广州擎天励磁和 PSS 控制器 RTDS 试验报告 1 1 前言 2010 年 12 月 2 日，由于平班电厂励磁及 PSS 系统参数设置不当，造成 500kV 罗百 线、500kV 百色#1 主变、崇左#1 主变发生功率振荡。2011 年 3 月南网总调在广西贵港 召开 2011 年南方电网机组励磁系统专项工作会议，会议确定在南网范围内开展南方电 网励磁系统的入网检测工作。为摸索励磁控制入网检测检测的方法和设计适合于南方电 网的励磁系统仿真试验项目，为大规模推广入网检测积累经验，南网
6、科研院仿真实验室 特组织本次 RTDS 试验，以广州擎天的励磁和 PSS 控制器为检测对象开展检测试验，为 以后南方电网励磁系统入网检测的规范化试验确立参照标准。 广州擎天励磁和 PSS 控制器 RTDS 试验报告 2 2 试验目的与试验内容 试验目的 1) 验证励磁控制系统动作励磁控制系统动作执行的正确性。 2) 验证励磁控制系统励磁控制系统接口的正确性和可靠性。 3) 验证励磁控制系统励磁控制系统内部参数设置的正确性。 4) 验证数字励磁控制系统模型参数设置数字励磁控制系统模型参数设置的正确性。 5) 验证励磁控制系统励磁控制系统 PSS 功能的功能的正确性和可靠性。 试验内容 南方电网励
7、磁系统入网检测的 RTDS 试验工作， 内容包括： 励磁控制装置与 RTDS 之间输入输出回路的校验、励磁系统静态特性检测、励磁系统空载特性检测、励磁系统 负载特性检测以及 PSS 功能检测。对励磁控制系统功能和动态性能进行全面测试，验证 其控制系统是否正常，能否满足工程设计和运行要求。 广州擎天励磁和 PSS 控制器 RTDS 试验报告 3 3 试验总体方案 励磁系统所控制发电机、升压变压器、500kV 输电线路及等值发电机等采用 RTDS 实时数字仿真器进行模拟，励磁控制系统采用广州擎天实业有限公司的励磁控制装置 EXC-9000。 RTDS 仿真系统经过功率放大器向励磁控制控制系统提供必
8、要的模拟电压电流 信号，励磁控制装置采集一次系统的电压电流信号，计算处理后向发电机模型提供脉冲 触发信号，从而构成一个闭环的测试系统，详细说明如图 3-1 所示。 图 3-1 励磁及 PSS 控制系统 RTDS 试验系统 广州擎天励磁和 PSS 控制器 RTDS 试验报告 4 4 励磁及 PSS 控制系统 RTDS 试验系统建模 4.1 试验对象 EXC9000 系统主要由调节器、人机界面、对外接口、功率柜、灭磁及过压保护、励 磁变压器等组成。本试验的被试装置如下图红框所示 图 4-1 试验被试对象 4.2 RTDS 仿真模型 RTDS 仿真建模主要包含岩滩电厂#1、#2、#3、#4 机（含调
9、速器、励磁控制器和 PSS 控制器）及其升压变压器、500kV 岩平线、500kV 岩沙线和广西电网等值电源，如图所 示： GS 模 拟 量 总 线 板 900E 开 关 量 总 线 板 900H Channel A Channel B Channel C 900C DS P CP U I/O 接口板 900A DS P CP U I/O 接口板 900A A/DD/A 900P 900N 人机接口 900J 900K CANBU S QF G PULSE BUS 900K 900M LCD Q80 SA02 SA01 T02 EXCITATIO N TRANSFOR MER T05 Q0 2
10、 F05 U BATT. AC AUX. BUS AC BUS DC BUS VI01 VI02 DC24V BUS Q90 U AUX. R0 3 V0 3 Q0 3 R0 2 F02 G3 1 G3 4 G3 3 G3 2 M LCD 900G900I LCD 串行通讯输出信号 IPC 试验对象 广州擎天励磁和 PSS 控制器 RTDS 试验报告 5 图 4-2 岩滩电厂 AVR 和 PSS 的 RTDS 试验模型 岩滩岩滩#2、3、4 机机 （接数字（接数字 AVR） 岩滩岩滩#1 机（接实机（接实际际 AVR） 等值等值#2 机机 （发发电机）电机） 500kV 沙塘站沙塘站 500k
11、V 平果站平果站 岩岩平线平线 岩岩沙线沙线 等值等值#3 机机 （无穷大无穷大电电源源） 500kV 来宾站来宾站 平来线平来线 来沙线来沙线 等值等值#1 机机 （发发电机）电机） 广州擎天励磁和 PSS 控制器 RTDS 试验报告 6 5 试验项目 本次励磁及 PSS 系统 RTDS 试验分为静态检测、发电机空载试验、发电机负载试验 及 PSS 试验四个部分。 根据各个试验项目的具体操作点的不同分为常规以及在励磁系统 后台界面、RTDS 等的操作。 表 5-1 励磁及 PSS 系统 RTDS 试验项目简表 编号编号 试验项目试验项目 试验目的试验目的 1-1 D/A 频率响应特性测试 检
12、测频率响应特性 1-2 检查同步电压和脉冲 检查同步电压和脉冲 1-3 移相触发环节反余弦特 性检查 验证控制电压 Uc 之比等于 AVR 显示的控制角余弦之 比，证明移相触发环节采用了反余弦处理。检查各脉冲 正常，各相脉冲之间相角差均匀 1-4 时间常数检查 检查时间常数 TR 1-5 静 态 检 测 AVR增益检查 检查 AVR 增益 2-1 实际 AVR 自动零起升 压试验 （起励试验） 测试励磁控制系统的起励特性 2-2 发电机空载阶跃响应试 验 测试并调整自动调节器的 PID 参数，使得在现行范围内 的自动调压品质达到要求，检查励磁系统的静态放大倍 数 2-3 实际 AVR 线性程度
13、检 查 检查实际 AVR 的线性程度 2-4 自动和手动调节范围测 定 测试自动和手动方式下发电机电压和转子电压（电流） 的调节范围和稳定情况，满足各种情况下发电机并网和 输送功率的要求 2-5 自动电压给定调节速度 测定 调整并测试自动电压调节器给定调节速度，使之满足标 准要求 2-6 发电 机 空载 试 验 自动通道自动通道 切换试验 手动通道自动通道 切换试验 广州擎天励磁和 PSS 控制器 RTDS 试验报告 7 2-7-1 改变 AVR 的直流增益 Kdc 2-7-2 改变 AVR 的微分时间 常数 T1 2-7-3 改变 AVR 的时间常数 T2 2-7-4 检查 AVR 参数改变
14、时， 对励磁系统性能的影响 减小AVR 的T1 和T2， 并保持 T1/T2 不变 检查励磁调节器各调节通道和 控制方式间的变换对励磁系统 性能的影响 2-8 自动逆变灭磁试验 检查励磁系统灭磁装置，在发电机空载和负载工况下的 灭磁作用 2-9 PT 断线试验 检验调节器励磁 PT 断线动作后的逻辑 2-10 发电机过激磁限制和保 护试验 检查 V/F 限值特性 2-11 实际 AVR 与 AVR 模型 之间的比对试验 检查 AVR 模型阶跃响应特性 3-1 实际 AVR 静差率测试 测试 AVR 静差率 3-2 调差检测试验 测试调节器的调差极性和调差精度 3-3 过励反时限检查 检查过励限
15、制能力，过励保护功能 3-4 强励能力检查 检查强励瞬时限制功能 3-5 短路试验 发电机主变高压侧近端三相短路 0.1s 切除故障，励磁 系统响应试验 3-6 低励限制试验和低励保 护试验 检查低励限值功能，测试调机器低频保护的正确性，检 验调节器在低励保护动作前的正常控制作用 3-7 甩负荷试验 测试励磁调节器在发电机甩负荷时对发电机电压的控制 能力 3-8 发电 机 负载 试 验 发电机负载扰动试验 （5%，15%）（有 PSS 和无 PSS） 测量低频振荡特性，计算振荡的阻尼比，观察阻尼是否 适当 4-1 PSS 投入对比试验 4-2 PSS 反调特性实验 4-3 PSS 试 验 低励
16、限制环节特性对 PSS 的影响 检测 PSS 效果 广州擎天励磁和 PSS 控制器 RTDS 试验报告 8 4-4 检查 PSS 投入后抑制 低频振荡的效果 4-5 PSS 自动投退试验 4-6 PSS 限幅功能试验 广州擎天励磁和PSS控制器RTDS试验报告 9 表 5-2 励磁及 PSS 系统 RTDS 试验项目 编号 试验项目 试验条件 试验操作方法 试验目的 试验前工况及预想结果 1-1 D/A 频率响应特性 测试 采取措施屏蔽 AVR 电压 控制主环的积分和微分 功能，仅保留比例环节 用频谱仪输入白躁声 1V，测量 D/A 通道相频特性，进行 延时测试，得到频率响应特性 检测频率响 应特性 输入输出相角差10 度。 则满足要求（A/D-D/A 延 时满足要求） 1-2 检查同步电压和脉 冲
