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1、word可控励磁发电系统综合性实验的设计摘要现代电力系统的开展，对同步发电机励磁控制提出了更高要求。发电机在正常工作情况下，负载总在不断地变化着。而不同容量的负载，以与负载的不同功率因数，对同步发电机励磁磁场的反映作用是不同的，要维持同步发电机端电压为一定水平，就必须根据负载的大小与负载的性质随时调节同步发电机的励磁。在各类电站中，励磁系统是保证同步发电机正常工作，提高电网稳定水平的关键设备。同步发电机励磁的自动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运行的可靠性方面都起着十分重要的意义。本文主要对可控励磁发电系统进展了实验设计，首先对可控励磁发电系统做了相关简介并探讨了可控励磁发
2、电系统的国内外未来开展形势。本文着重在可控励磁系统中的过励限制方面作了重点分析，并设计了相关的一个过励限制特性试验，对过励限制系统加深了了解。关键词电力系统；励磁控制系统；过励限制Integrated power system excitation control design of experimentAbstractThe development of modern power system, synchronous generator excitation control on a higher requirement. Generators in normal circumstance
3、s, the total load is constantly changing. And different load capacity and load of different power factor, synchronous generator excitation field on the reflection of the role is different, to maintain the synchronous generator terminal voltage to a certain level, it must be based on load size and th
4、e nature of the load regulation at any time synchronization power generator. In various power plant, synchronous generator excitation system is to ensure that work to improve the level of power and stability of key equipment. Synchronous generator excitation control in power quality assurance, ratio
5、nal allocation of reactive power and improve reliability of power system operations and play an important role.This paper mainly controlled experimental excitation power system design, first generation system as a controllable excitation profile and the related power system excitation control of the
6、 future development of the situation at home and abroad. This article focuses on the controlled excitation system overexcited restrictions were analyzed, and design-related characteristics of an overexcited limit test, the system had exciting limit to deepen understanding.Keywords：power system；excit
7、ation control system；overexcited limit不要删除行尾的分节符，此行不会被打印目录摘要IAbstract第1章 绪论1 发电机励磁控制系统简介1励磁控制系统的作用2维持发电机端电压在给定水平2提高电力系统的静态稳定性2改善电力系统的暂态稳定性3改善电力系统的动态稳定性4在并列运行的发电机间合理分配无功功率5自动励磁调节器的组成与功能5根本工作电路5辅助工作电路5同步发电机励磁控制方式研究现状6基于单变量控制方式6基于现代控制理论的多变量控制方式6非线性多变量励磁控制方式8智能控制方法9国外研究与开展状况10第2章 励磁系统的过励限制132.1 过励限制的主要特
8、性13限制过程13级差14以励磁机磁场电流作为过励限制控制量的过励限制整定15无发电机转子过负荷保护的处理15过热量的释放和再次过励的条件15过励保护16顶值电流保护16过励反时限保护16过励报警信号16第3章 可控励磁发电系统实验装置操作与维护17 实验装置操作说明17实验的根本要求18可控励磁发电系统操作运行与检测维护19可控励磁自动调节系统的投入运行的操作步骤19自动手动控制切换操作要点20可控励磁自动调节系统的正常运行要点20励磁调节装置的退出与停机操作要点21可控励磁自动调节装置的检查与维护22控励磁发电系统常见故障与处理方法23灭磁开关QFG的常见故障与处理方法23调试中常见故障与
9、处理方法23起励中常见故障与处理24空载运行中的常见故障与处理方法26负载运行中的常见故障与处理方法26第4章 过励限制特性实验30可控励磁发电系统过励限制电路原理与其工作特性30实验设备31实验内容与步骤32结论35致谢36参考文献37附录A38附录B47千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域，然后“更新整个目录。打印前，不要忘记把上面“Abstract这一行后加一空行第1章 绪论1.1 发电机励磁控制系统简介同步发电机的励磁装置是同步发电机的重要组成局部，它是供应同步发电机的励磁电源的一套系统。励磁装置一般由两局部组成，一局部用于向发电机提供直流电流以建立直流磁场
10、，通常称作励磁功率输出局部;另一局部用于在正常运行或发电机发生故障时调节励磁电流以满足安全运行的需要，通常称作励磁控制局部(或称控制单元，亦称励磁调节器)。 同步发电机的运行特性与它的气隙电势Eq值的大小有关，而Eq的值是发电机励磁电流IL的函数，改变励磁电流就可影响同步发电机在电力系统中的运行特性。因此对同步发电机的励磁进展控制，是对发电机的运行实施控制的重要内容之一。 电力系统正常运行时，发电机励磁电流的变化主要影响电网的电压水平和并联运行机组间无功功率的分配。在某些故障情况下，发电机端电压降低将导致电力系统稳定水平下降。为此，当系统发生故障时，要求发电机迅速增大励磁电流，以维持电网的电压
11、水平与稳定性。可见，同步发电机励磁的自动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运行的稳定性与可靠性的方面都起着重要的作用。 同步发电机的励磁系统一般由励磁功率单元和励磁调节器两个局部组成。如图1-1所示。励磁功率单元向同步发电机转子提供直流电流，即励磁电流;励磁调节器根据输入信号和给定的调节准如此控制励磁功率单元的输出。整个励磁自动控制系统是由励磁调节器、励磁功率单元和发电机构成的一个反响控制系统。图1-1 同步发电机励磁控制系统构成示意图在电力系统开展初期，同步发电机容量较小，励磁电流通常由与发电机组同轴的直流发电机供应，即直流励磁机方式。随着发电机容量的提高，所需励磁电流也随
12、之增大，而直流励磁机由于存在机械整流环，功率过大时制造存在困难，因此在大容量的发电机组上很少采用。同步发电机半导体励磁系统中的直流励磁电流是通过把交流励磁电源经半导体整流后得到的。根据交流励磁电源的不同种类，同步发电机半导体励磁系统又可分为两大类：这类励磁系统采用与主发电机同轴的交流发电机作为交流励磁电源，经二极管、晶闸管或全控功率器件进展整流后，供应发电机励磁；这类励磁系统由于交流励磁电源取自轴功率，即主发电机之外的独立电源，故称为他励半导体励磁系统，简称他励系统。用作励磁电源的同轴交流发电机称为交流励磁机。这类励磁系统通常采用变压器提供交流励磁电源，励磁变压器接在发电机机端或厂用电母线上。
13、因励磁电源取自发电机自身或发电机所在的电力系统，故这种励磁方式称为自励励磁系统，简称自励系统。在发电机正常运行条件下，励磁系统应维持发电机机端或指定控制点电压在给定水平。通常当发电机负荷变化时，发电机机端电压将随之变化，这时，励磁系统将自动的增加或减少发电机的励磁电流，使机端电压维持在一定的水平上，保证有一定的调压精度。当机组甩负荷时，通过励磁系统的快速调节作用，应限制机端电压不致过分升高。维持发电机机端或制定控制点电压在给定水平上是励磁控制系统最根本和最重要的作用。当系统受到小的扰动后，发电机能继续保持与系统同步运行特性称为电力系统的静态稳定性。现代电力系统的开展趋势是增大输送距离和提高输送
14、功率。这需要解决许多技术问题。而其中最重的和最根本的困难之一是同步发电机只具有较小的静态稳定性。但由于自动励磁的调节装置的出现，使这一问题得到了圆满的解决。我们知道，对于一条交流输电线路，在不计电阻损耗的前提下，其上流动的有功功率P与线路两端电压、，线路电抗X间的关系为： 1-1其中，为两端电压之间的电角度差。在=时线路达到所能输送的极限功率，即对于单机无穷大母线系统，不考虑凸极效应和定子电阻。发电机送出的有功功率P可用以下两式表示 1-2 1-3式中：为Eq与Us间的电角度差；为Ut与Us间的电角度差；Xd为发电机同步电抗；Xt为变压器电抗；XL为线路电抗；Eq为发电机空载电动势励磁电动势；
15、Ut为发电机机端电压；Us为无穷大母线电压。在发电机不进展励磁调节，即Eq=Eq0不变的条件下，极限功率角为=，线路所能传送的静稳极限功率为： 1-4当有励磁调节器，并且具有足够能力维持发电机端电压为恒定不变时，极限功率角为=，此时线路所能输送的静稳极限功率为 1-5 由于同步发电机内电抗较大，通常PmUt要大于PmEq。这样，发电机励磁调节器实际上起到了补偿发电机内电抗的作用。最初的复励和电压校正器由于允许的反响增益系数较小，通常只相当于补偿掉那一段内阻抗，这时静稳功率极限只提高到维持不变的功角特性最大值。灵敏快速的励磁调节器可以维持发电机机端电压恒定，相当于补偿了全部发电机的d轴同步电抗，即达到线路静稳功率极限。电力系统的暂态稳定性是指系统遭受到大干扰如短路，断线等时，能否维持同步运行的能力。总的来说，调节励磁对暂态稳定的改善没有对静态稳定那样显著。励磁系统对提高暂态稳定而言，表现在强行励磁和快速励磁的作用上。当系统受到小的扰动后，发电机能继续保持与系统同步运行特性称为电力系统的静态稳定性。现代电力系统的开展趋势是增大输送距离和提高输送功率。这
