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1、2012 年 5 月 沙角 A 电厂 5 号机励磁系统参 数实测试验方案 目 次 1前 言1 2试验目的及依据的标准1 3试验的组织1 4沙角 A 电厂 5 号机励磁系统基本情况2 5发电机的基本技术参数2 5.1发电机 2 5.2交流励磁机 3 5.3永磁机 4 6试验准备工作及安全措施4 7现场试验内容与步骤5 7.1沙角 A 电厂 5 号机励磁系统参数实测静态试验（PID 和 PSS 模型频谱辨识） .6 7.1.1PID 的 AD/DA 环节的频谱辨识6 7.1.2PID 的第一级比例放大环节频谱辨识6 7.1.3PID 的第一级超前-滞后补偿环节频谱辨识.6 7.1.4PID 的第二
2、级比例放大环节频谱辨识7 7.1.5PID 的第二级超前-滞后补偿环节频谱辨识.7 7.1.6PID 的整体频谱辨识7 7.1.7PSS 的比例放大环节频谱辨识7 7.1.8PSS 的隔直环节频谱辨识8 7.1.9第一级超前-滞后补偿环节的频谱辨识 8 7.1.10 第二级超前-滞后补偿环节的频谱辨识 8 7.1.11 PSS 总体频率响应特性测量8 7.2沙角 A 电厂 5 号机组励磁系统参数实测动态试验 9 7.2.1关于交流励磁机空载特性及空载时间常数 .9 7.2.2发电机空载特性试验 .9 7.2.3励磁系统比例放大倍数测量 .9 7.2.4主励磁机负载时间常数试验 10 7.2.5
3、发电机空载转子时间常数试验 10 7.2.640%大干扰阶跃试验 .10 7.2.7发电机空载 1-5%小干扰阶跃试验10 7.3沙角 A 电厂 5 号机组励磁系统参数实测并网以后的试验 .10 7.3.1发电机调差极性测量 11 7.3.2发电机调差系数档位大小测量 11 7.4试验结束 .11 1 沙角 A 电厂 5 号机励磁系统参数实测试验方案 1前 言 发电机励磁控制系统对电力系统的静态稳定、动态稳定和暂态稳定性都有显著的影响。 电网仿真计算分析中针对未知励磁系统模型及参数的发电机组大多采用恒定或与实际相 q E 差甚远的励磁系统模型及经典参数，而基于不同励磁系统模型和参数的仿真计算结
4、果会产生 较大的差异，因此需要能正确反映实际运行设备运行状态的数学模型和参数，使得计算结果 更接近实际。 新的稳定导则要求发电机采用精确模型，也要求在计算中采用实际的励磁系统模型和参 数。中国电监会和南方电网也要求通过对电网典型主力机组的发电机、励磁和调速系统模型 及参数进行调查和测试，为系统稳定分析及电网日常生产调度提供准确的计算数据，保证电 网安全运行。 本方案只包括现场试验内容，包括静态试验、空载动态试验及负载动态试验，数据的加 工处理、励磁系统建模和计算机仿真校核计算等工作不在此方案范围内。 2试验目的及依据的标准 2.1实测励磁系统参数，确认励磁系统模型，检验厂家提供的数学模型及其参
5、数是否与实际 相符，是否满足国标的要求； 2.2通过实测获得发电机空载阶跃试验数据等动态参数，检验励磁系统动态性能是否满足有 关标准的要求；为建模和仿真计算提供依据； 2.3通过实测检验励磁系统的设计、整定和总体性能是否满足国家和南方电网的标准，是否 满足并网发电的要求； 2.4通过实测获得发电机空载阶跃试验数据，为建模和仿真计算提供依据。 2.5依据的标准 DL/T 843-2010 大型汽轮发电机励磁系统技术条件 JB/T 7784-2006 透平同步发电机用交流励磁机技术条件 GB/T 7409.17409.2 -2008、GB/T 7409.3-2007 同步电机励磁系统 励磁厂家有关
6、图纸资料 3试验的组织 广东电网电力科学研究院负责试验的具体实施，包括方案、报告的编写、提供测试仪器、 2 进行具体测试等。 广东电网电力调度控制中心负责按照试验方案及进度进行调度，并做好系统安全稳定运 行方面的安全措施。 沙角 A 电厂负责按照试验方案进行配合，执行有关的运行和监视与试验操作，提供测量 点，按照试验要求将有关电气量接入测试设备，提供所需要的技术资料等条件，并做好有关 运行设备的安全措施和事故预想。电厂方面认为有必要的话，可联系励磁调节器厂家到场负 责协调励磁调节器的有关操作。 4沙角 A 电厂 5 号机励磁系统基本情况 沙角 A 电厂 5 号机组采用交流励磁机励磁方式（三机无
7、刷） ，励磁调节器由北京吉思电 气有限公司提供，型号为：GEC-332。 沙角 A 电厂的励磁系统及 PSS 原理图如下图 4-1、图 4-2 所示（参数有待进行有关试验 后整定） 。 图 4-1 沙角 A 电厂 5 号机励磁调节器 PID 模型 PID 模型中 If为主励磁机转子电流，Iff为发电机转子电流，KB为发电机转子电流硬反馈 比例系数，Kf、Tf、分别为主励磁机电流软反馈比例系数和软反馈时间常数。 PSS 模型有三阶超前滞后相位补偿环节，沙角 A 电厂 5 号机励磁系统 PSS 原理图如图 4- 2 所示。 图 4-2 沙角 A 电厂 5 号机励磁调节器 PSS 模型 5发电机的基
8、本技术参数 5.1发电机 3 生产厂家：哈尔滨电机厂 型号：QFN-320-2 表 5-1 沙角 A 电厂 5 号发电机参数 名 称符 号参数值 发电机额定功率 (MW)PNG320 发电机额定容量 (MVA)SNG356 发电机额定电压 (kV)UNG20 发电机额定电流 (A)ING10264 发电机额定功率因数cosG0.9 发电机额定转速( r/min )nN3000 发电机额定励磁电压(V)UfN 439(90) 发电机额定励磁电流(A)IfN3076 发电机空载额定励磁电压(V)Uf0 165(75) 发电机空载额定励磁电流(A)If01214 定子漏抗X19.1% D 轴同步电抗
9、Xd183% D 轴瞬变电抗（非饱和值/饱和值）Xd32.3% / 28.4% D 轴超瞬变电抗（非饱和值/饱和值）Xd25.8% / 23.8% Q 轴同步电抗Xq181% Q 轴瞬变电抗（非饱和值/饱和值）Xq51.5% / 45.3% Q 轴超瞬变电抗（非饱和值/饱和值）Xq25.4% / 23.4% D 轴开路瞬变时间常数 (秒)Tdo5.235 发电机飞轮转矩（Tm2）GD2 负序电抗（非饱和值/饱和值）X225.43% / 23.39% 零序电抗（非饱和值/饱和值）：X014.63% / 13.90% 发电机转子绕组直流电阻(注明温度) 0.136(75) 5.2交流励磁机 生产厂
10、家：哈尔滨电机厂 型号：Mark 型 表 5-2 沙角 A 电厂 5 号发电机交流励磁机参数 名 称符 号参数值 额定功率 (kW)PNG1695 额定容量 (kVA)SNG1883 额定电压 (V)UNG403 额定电流 (A)ING2698 4 额定功率因数cosG0.90 额定频率Hz250 额定励磁电压(V)UL13.7 额定励磁电流(A)IL204 空载励磁电压(V)UL04.7 空载励磁电流(A)IL062(实测) 励磁机转子绕组直流电阻(注明温度) Rff 0.0657(75) 5.3永磁机 生产厂家：哈尔滨电机厂 型号：Mark 型 表 5-3 沙角 A 电厂 5 号发电机永磁
11、机参数 名 称符 号参数值 额定功率 (kW)PNG31.6 发电机额定容量 (kVA)SNG33.24 额定电压 (V)UNG110 额定电流 (A)ING202 额定功率因数cosG0.95 额定频率Hz350 励磁方式Rff永磁 6试验准备工作及安全措施 6.1运行方式的要求运行方式的要求 6.1.1静态测试：励磁调节器各环节的测试在发电机停机状况下进行。 6.1.2动态测试：在发电机空载状态下进行，转速维持 3000 转/分钟。并网后，进行调差系 数的校核及测量。 6.1.3所有保护均应该正常投入。发电机过电压保护定值试验前设为 120V，0 秒（或可整定 的最小值）动作，空载试验结束
12、后恢复。 6.2试验接线及测量量的准备试验接线及测量量的准备 试验用主要仪器： HP 3562A 动态信号分析仪或 FOCUS动态信号分析仪， YOKOGAWA DL 系列数字示波器或 WFLC-VI 便携式电量记录分析仪。 5 试验时对下列各电气量进行测量或录波： 1)发电机定子三相电压：接入 WFLC-VI 便携式电量记录分析仪。 2)发电机 A、B、C 相电流：取自调节器屏上，通过电流钳转换接入 WFLC-VI 便携式电量 记录分析仪。 3)交流励磁机励磁电压 Uffd：取自交流励磁机励磁绕组，接入 WFLC-VI 便携式电量记录分 析仪。 4)交流励磁机励磁电流 Iffd：取自交流励磁
13、机励磁绕组（分流器信号） ，接入 WFLC-VI 便携 式电量记录分析仪。 6.3安全措施安全措施 6.3.1试验前进行技术交底，参加试验人员应熟悉试验方案。 6.3.2发电机继电保护和励磁调节器各功能（除 PSS 外）均投入运行。 6.3.3发电机过电压保护定值试验前设为 120V ，0 秒动作，试验结束后恢复。 6.3.4试验接线应防止 PT 短路、CT 开路（包括试验结束后接线的拆除和恢复） 。 6.3.5由熟悉现场设备的继保班人员或制造厂人员进行现场设备的操作。 6.3.6试验前，运行值班人员应做好发电机过电压等事故预想。试验前，需要对每一个测量 信号的电压范围进行核对，防止高压信号髙
14、于设备的绝缘等级。高压信号接入必须具 有特别的人员及设备的安全措施。 6.3.7试验中所有保护均需投入运行，空载试验时解除电气保护联跳机炉的联锁。 6.3.8试验前对所有励磁调节器软件参数作好记录，试验中对励磁调节器软件参数做的修改， 在试验结束后对照试验前所有励磁调节器软件参数的记录作好恢复工作。 6.3.9在整个试验过程中，所有人员必须服从总指挥的协调和指挥，不得擅自工作和离开工 作岗位；并做好过电压等事故预想。 6.3.10 严格执行电业安全工作规程的有关部分及工作票制度。 6.3.11 严格按照试验方案的步骤和参数设置进行操作，试验过程中如有不清楚的地方，如参 数修改等，必须熟悉后方可
15、进行； 6.3.12 参加试验的各成员要认真履行自己的职责,严禁自己违章和违章指挥,发现违章作业要 及时纠正处理。要正确处理安全与进度的关系；各参试人员要自觉遵章守纪,自觉接 受他人的监督,加强自我防范保护意识；特别是要加强安全监护工作；在整个试验过 程中要始终坚持执行事故预想,确保不发生人身轻伤及以上事故和设备事故。 6.3.13 试验结束后应进行现场工机具的清理，不得遗漏在现场及设备上造成隐患；试验结 束后要加强总结，及时完善设备检修台帐和整理相关记录。 7现场试验内容与步骤 6 7.1沙角沙角 A 电厂电厂 5 号机励磁系统参数实测静态试验（号机励磁系统参数实测静态试验（PID 和和 P
16、SS 模型频谱辨识）模型频谱辨识） 试验条件：在发电机停机状态下进行。需要励磁厂家提供测试所需的 D/A 接口。 风险分析：空间不足及照明不足； 采取措施：穿戴常规安全着装，保持通道畅通。确保工作现场照明良好，并尽量缩短工 作时间。 风险分析：试验时通过 PT、CT 二次回路反送电 采取措施：试验时解开励磁调节器端子排至发电机 PT、CT 二次回路的所有连线并做好 隔离。试验通电前再次检查确认。所有拆解线均应记录，以便事后恢复。 7.1.1PIDPID 的的 AD/DAAD/DA 环节的频谱辨识环节的频谱辨识 1) 励磁调节器采集频谱分析仪输出的白噪声信号并作为被测量环节的输入信号，该环节 的输出（实际为离散计算结果）用 D/A 输出到频谱分析仪的 B 通道。 2) 通过 AVR 的 A/D 环节将动态信号分析仪产生的噪声信号采样，再经过 AVR 的 D/A 环 节送出，测量 A/D、D/A 环节的频率特性。测试时需要设定合适的 A/D 及 D/A 的变比， 并在随后的测试中固定。若 AVR 的 A/D 环
