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1 同步发电机的并同步发电机的并 列方法列方法可分为准同 期并列和自同期并 列两种 2 脉动电压含有脉动电压含有 同期合闸所需的所同期合闸所需的所 有信息有信息 电压幅值 差 频率差和合闸 相角差 对同步发电机的励 磁进行控制 是对 发电机的运行实行发电机的运行实行 控制的重要内容之控制的重要内容之 一一 3 同步发电机励同步发电机励 磁系统磁系统一般由 励 磁功率单元 和 励 磁调节器 两个部 分组成 4 整个励磁自动整个励磁自动 控制系统控制系统是由 励 磁调节器 励磁功 率单元 发电机 构成的一个反馈控 制系统 5 发电机发出的发电机发出的 有功功率有功功率只受 调 速器 控制 与励 磁电流的大小无关 6 与无限大容量无限大容量 母线并联运行母线并联运行的机 组 调节它的励磁 电流可以改变发电 机无功功率的数值 7 同步发电机的同步发电机的 励磁自动控制系统励磁自动控制系统 还负担还负担着并联运行 机组间无功功率合 理分配的任务 8 电力系统的稳电力系统的稳 定定分为静态稳定和 暂态稳定两类 9 发电机励磁电发电机励磁电 流的变化流的变化只是改变改变 了机组的无功功率 和功率角 值的 大小 交流主励磁机的频交流主励磁机的频 率机率机 其频率都大 于 50Hz 一般主励 磁机为 100Hz 有 实验用 300Hz 以上 10 他励交流励磁他励交流励磁 机系统机系统的主副励磁 机的频率都大于 50Hz 只励磁机 的频率为 100Hz 副励磁机的频率一 般为 500Hz 以组 成快速的励磁系统 其励磁绕组由本机 电压经 晶闸管整 流 后供电 11 静止励磁系统静止励磁系统 由 机端励磁变压 器 供电给整流器 电源 经 三相全 控整流桥 直接控 制发电机的励磁 12 交流励磁系统交流励磁系统 中中 如果采用了晶晶 闸管整流桥向转子闸管整流桥向转子 供应励磁电流供应励磁电流时 就可以考虑用晶闸 管的有源逆变特性 来进行转子回路的 快速灭磁 13 交流励磁系统 中 要保证逆变过逆变过 程不致程不致 颠覆颠覆 逆变角 一般取 为 40 即 取 140 并有 使 不小于 30 的限制元件 14 励磁调节器基励磁调节器基 本的控制本的控制由 测量 比较 综合放大 移相触发单元 组 成 15 综合放大单元综合放大单元 是沟通测量比较单 元与移相触发单元 的一个 中间单元 16 输入控制信号 输入控制信号 按性质分为按性质分为 被调 量控制量 基本控 制量 反馈控制 量 为改善控制系 统动态性能的辅助 控制 限制控制 量 按发电机运行 工况要求的特殊限 制量 17 发电机的调节发电机的调节 特性特性是发电机转子 电流 IEF与无功负 荷电流 IQ的关系 18 采用电力系统采用电力系统 稳定器 稳定器 PSSPSS 的 的 作用作用是产生正阻尼 以抵消励磁控制系 统引起的负阻尼转 矩 有效的抑制低 频率震荡 19 K KL L 为负荷的频 率调节效应系数 一般 KL 1 3 20 电力系统电力系统主要 是由发电机组 输 电网络及负荷组成 21 电力系统中所电力系统中所 有并列运行的发电有并列运行的发电 机组机组都装有调速器 电力系统中所有发 电厂分为调频厂和 非调频厂 调频承 担电力系统频率的 二次调节任务 而 非调频厂只参加频 率的一次调节任务 22 启动频率启动频率 一 般的一轮动作频率 整定在 49HZ 末轮末轮 启动频率 启动频率 自动减 负荷装置最后一轮 的动作频率率最好不 低于 46 46 5HZ 23 电力系统中的 有功功率电源有功功率电源是集 中在各类发电厂中 的发电机 无功功 率电源除发电机外 还有调相机 电容 器和静止补偿器 24 电力系统在结结 构与分布上的特点构与分布上的特点 一直盛行分级调度 的制度 分为三级三级 调度调度 中心调度 省级调度 地区调 度 25 口 为中心 调度 为省 级调度中心 为地区调度 所或供电局 26 远动技术主要远动技术主要 内容内容是四遥为 遥 测 YC 遥信 YX 遥控 YK 遥调 YT 27 在网络拓扑分网络拓扑分 析析之前需要进行网 络建模 网络建模 是将电力网络的 物理特性 用 数 学模型 来描述 以便用计算机进行 分析 28 网络模型网络模型分为 物理模型 和 计算模型 28 网络拓扑根据 开关状态和电网元开关状态和电网元 件关系件关系 将网络物 理模型转化为计算 用模型 30 电力系统状态电力系统状态 估计程序输入估计程序输入的是 低精度 不完整 不和谐偶尔还有不 良数据的 生数据 而输出的则是精 度高 完整 和谐 和可靠的数据 31 目前在电力系电力系 统中用的较多的数统中用的较多的数 学方法学方法是加权最小 二乘法 32 发电机的调差系发电机的调差系 数数 R f PG 负号表示负号表示发电机输 出功率的变化和频 率的变化符号相反 33 发电机组的功率发电机组的功率 增加增加用各自的标幺 值表示 发电机组 间的功率分配与机 组的调差系数成反 比 34 电力系统中所有 的并列运行的发电 机组都装有调速器 当系统负荷变化时 有可调容量的发电 机组均按各自的频 率调节特性参加频 率的一次调节 而 频率的二次调解只 有部分发电厂承担 3535 RTURTU 的任务的任务 a 数据采集 模拟量 遥测 开关量 遥信 数字量 脉冲量 b 数据通信 c 执行命令 遥控 摇调 d 其他功能 36 电力系统安全控电力系统安全控 制任务制任务 安全监视 安全分析 安全控 制 37 自动准同周期自动准同周期 装置装置 3 3 个控制单元个控制单元 频率差控制单元 电压差控制单元 合闸信号控制单元 二 简答 二 简答 1 1 并列操作 并列操作 一 台发电机组在未并 入系统运行之前 他的电压 uG与并列 母线电压 ux的状态 量往往不等 需对 待并发电机组进行 适当的操作 使之 符合并列条件后才 允许断路器 QF 合 闸并作并网运行 2 2 同步发电机组 同步发电机组 并列时遵循如下的并列时遵循如下的 原则原则 1 并列断 路器合闸时 冲击 电流应尽可能的小 其瞬时最大值一般 不宜超过 1 2 倍的 额定电流 2 发 电机组并入电网后 应能迅速进入同步 运行状态 其暂态 过程要短 以减少 对电力系统的扰动 3 3 准同期并列 准同期并列 设待并发电机组 G 已加上了励磁电流 其端电压为 UG 调节待并发电机组 UG的状态参数使之 符合并列条件并将 发电机并入系统的 操作 一个条件为一个条件为 电压 差 Us 不能超过额 定电压的 5 10 准同期并列优点准同期并列优点并 列时冲击电流小 不会引起系统电压 降低 不足不足是并列 操作过程中需要对 发电机电压 频率 进行调整 并列时 间较长且操作复杂 4 自同期并列自同期并列 将 一台未加励磁电流 的发电机组升速到 接近于电网速度 在滑差角频率 wS 不超过允许值 且 机组的加速度小于 某一给定值的条件 下 首先合上并列 断路器 QF 接着立 刻合上励磁开关 KE 给转子加上励 磁电流 在发电机 电动势逐渐增长的 过程中 由电力系 统将并列的发电机 组拉入同步运行 自同期并列优点自同期并列优点 并列过程中不存在 调整发电机电压的 问题 操作简单投 入迅速 当系统发 生故障时 能及时 投入备用机组 缺缺 点点 并列时产生很 大的冲击电流 对 发电机不利 并列 发电机未经励磁 并列时会从系统中 吸收无功而造成系 统电压下降 5 准同期并列理想准同期并列理想 条件条件为并列断路器 两侧电源电压的电 压幅值相等 频率 相等 相角差为 0 6 6 准同期并列的实准同期并列的实 际条件际条件 1 电压幅 值差不超过额定电 压的 5 10 2 合 闸相角差小于 10 度 3 频率不相等 频率差为 0 1 0 25HZ 7 频差 频差 fS fG fX 范围 0 1 0 25HZ 滑差滑差 两电压向量 同方向旋转 一快 一慢 两者间的电 角频率之差称之为 滑差角频率之差 称之为滑差角频率 简称滑差 滑差周期滑差周期为 Ts 2 s 1 fs 频差 fs 滑差 s 与滑 差周期 Ts 是可以 相互转换的 8 脉动电压脉动电压 断 路器 QF 两侧的电 压差 uS为正弦脉动 波 所以 us又称脉 动电压 其最大幅 值为 2UG 9 越前时间越前时间 考 虑到短路器操董昂 机构和合闸回路控 制电器的固有动作 时间 必须在两电 压向量重合之前发 出合闸信号 即取 一提前两 这段时 间一般称为 越前 时间 恒定越前时间恒定越前时间 由 于越前时间只需按 断路器的合闸时间 进行整定 整定值 和滑差及压差无关 故称 恒定越前时 间 10 不能利用脉动不能利用脉动 电压检测并列条件电压检测并列条件 的原因之一的原因之一 它幅 值与发电机电压及 系统电压有关 使 得检测并列条件的 越前时间信号和频 率检测引入了受电 压影响的因素 造 成越前时间信号时 间误差不准 如使 用会引起合闸误差 11 励磁电流 励磁电流 励 磁功率单元向同步 发电机的转子提供 直流电流 12 同步发电机励同步发电机励 磁控制系统的任务磁控制系统的任务 一 电压控制 二 控制无功功 率的分配 三 提高同步发电机并 联运行的稳定性 四 改善电力系 统的运行条件 五 水轮发电机 组要求实现强行减 磁 1313 防止过电压 防止过电压 由于水轮发电机组 的调速系统具有较 大的惯性 不能迅 速关闭导水叶 因 而会是转速急剧上 升 如果不采取措 施迅速降低发电机 的励磁电流 则大 电机电压有可能升 高到危机定子绝缘 的程度 所以在这 种情况下 要求励 磁自动控制系统能 实现强行减磁 14 大容量的机组大容量的机组 担负担负的无功增量应 相应地大 小容量 机组的增量应该相 应地小 只要并联 机组的 UG IQ 特性完全一致时 就能使得无功负荷 在并联机组间进行 均匀的分配 自动 调压器不但能持个 发电机的端电压基 本不变 而且能对 其 UG IQ 外特 性曲线的斜度人以 进行调整 以达到 及组件无功负荷合 理分配的目的 15 改善电力系统改善电力系统 的运行条件的运行条件 1 1 改善异步电动机的 自启动条件 2 2 为发电机异步运行 创造条件 3 3 提 高继电保护装置工 作的正确性 16 直流励磁机励直流励磁机励 磁系统磁系统 同步发电 机的容量不大 励 磁电流由于与发电 机组同轴的直流发 电机共给 17 交流励磁机励磁交流励磁机励磁 系统系统 大量机组的 励磁功率单元就采 用了交流发电机和 搬到离蒸馏元件组 成的交流励磁机励 磁系统 18 静止励磁系统静止励磁系统 用发电机自身作为 励磁电源的方法 即以接于发电机出 口的变压器作为励 磁电源 经硅整流 后供给发电机励磁 这种励磁方式称为 发电机自并励系统 19 静止励磁系统静止励磁系统 的主要优点 的主要优点 1 1 励磁系统接线和设 备比较简单 无转 动部分 维护费用 较少 可靠性高 2 2 不需要同轴励 磁机 可缩短主轴 长度 这样可以减 小基建投资 3 3 直接用晶闸管控制 转子电压 可获得 很快的励磁电压响 应速度 可近似认 为具有阶跃函数那 样的响应速度 4 4 由发电机机端 取得励磁能量 20 为什么要进行为什么要进行 灭磁 答灭磁 答 当转子 磁场已经建立起来 后 如果由于某种 原因需强迫发电机 立即退出工作时 在断开发电机断路 器的同时 必须使 转子磁场尽快消失 否则 发电机会因 过励磁而产生过电 压 或者会使钉子 绕组内部的故障继 续扩大 21 灭磁 灭磁 就是将 发电机转子励磁绕 组的磁场尽快地减 弱到最小程度 当 然 最快的方式是 将励磁回路断开 灭磁时灭磁时 献给发电 机转子绕组 GEW 并 联一灭磁电阻 Rm 然后再断开励磁回 路 灭磁过程中灭磁过程中 转子绕组 GEW 的端 电压始终与 Rm 两 端的电压 em 相等 理想灭磁理想灭磁 在灭磁 过程中 始终保持 载子绕组的端电压 为最大允许值不变 转子贿赂的电流应 始终以邓速度减小 直至为零 即 U 不变 I 等速减小 22 移相触发单元移相触发单元 是励磁调节器的输 出单元 它根据综 合放大单元送来的 综合控制信号 USM 的变化 产生触发 脉冲 用以触发功 率整流单元的晶闸 管 从而改变可控 整流框的输出 达 到调节发电机励磁 的目的 23 调差系数 调差系数 发 电机带自动励磁调 节器后 无功电流 IQ变动时电压 UC基 本维持不变 调节 特性稍有下倾 下 倾程度是表征发电 机励磁控制系统运 行特性的重要参数 它表示了无功电流 从零增加到额定值 时发电机电压的相 对变化 调差系数 越小 无功电流变 化时发电机电压变 化越小 所以调差 系数表征励磁控制 系统维持发电机电 压的能力 24 当调差系数大 0 时为正调差系数正调差系数 小于 0 时 为负调负调 差系数差系数 等于 0 时 为无差调节无差调节 在实 际运行中 发电机 一般采用正调差系 数 而负调差系数 一般只能用于大型 发电机 变压器组 单元接线时采用 25 自动励磁调节自动励磁调节 器的辅助控制器的辅助控制 1 1 最小励磁限制 发电机欠励磁运 行时 发电机吸收 系统的无功功率 这种运行状态称为 进相运行进相运行 发电机 进相运行时受静态静态 稳定极限的限制稳定极限的限制 2 2 瞬时电流限 制 励磁调节器内 设置的瞬时电流限 制器检测励磁机的 励磁电流 一旦该 值超过发电机允许 的强励顶值 限制 器输出即由正变负 3 3 最大励磁限 制 是 为了防止 发电机转子绕组长 时间过励磁而采取 的安全措施 按规 程要求 当发电机 端电压下降至 80 85 额定电压时 发电机励磁应迅速 强励到顶值电流 一般为 1 6 21 6 2 倍倍 额定励磁电流 4 4 伏 赫限制器 用于防止发电机 的端电压与频率的 比值过高 避免发 电机及与其相连的 主变压器铁心饱和 而引起的过热 27 励磁系统稳定励磁系统稳定 器 器 在励磁控制系 统中通常用电压速 率反馈环节来提高 系统的稳定性 即 将励磁系统输出的 励磁电压微分后 再反馈到到综合放 大器的输入端 这 种并联校正的微分 负反馈网络称为励 磁系统稳定器 2828 电力系统稳定 电力系统稳定 期的作用期的作用 去产生 正阻尼以抵消励磁 控制系统引起的富 阻尼转矩 有效抑 制低频振荡 29 负荷的调节效应负荷的调节效应 当系统频率变化时 整个系统的有功功 率随着改变 即 PL F f 这种有功 负荷随频率而改变 的特性叫做负荷功 率 频率特性 是 负荷的静态频率特 性 30 电力系统频率电力系统频率 及用功功率的自动及用功功率的自动 调节调节 一次原动机 调速器 二次原动 机调频器 三次经 济分配 调速器对 频率的调节作用称 为一次调节一次调节 移动 调速系统系统特性 曲线使频率恢复到 额定值的调节为二 次调节 即调频装 置的调节是二次调二次调 节节 频率三次调整频率三次调整 第三次负荷变化可 以用负荷预测的方 法预先估计到 将 这部分负荷按照经 济分配原则在各方 电厂进行分配 31 分区调频法特点分区调频法特点 主要由该区内的调 频厂来负担 其他 区的调频厂只是支 援性质 因此区间 联络线上的功率基 本应该维持为计划 的数值 32 EDCEDC 称为三次经 济调整 最经济的 分配是按等位增率 分配负荷 微增率微增率 是指输入耗量微增 量与输出功率微增 量的比值 等微增等微增 率法则率法则 运行的发 电机组按微增率相 等的原则来分配负 荷 这样就可使系 统总的燃料消耗为 最小 从而是最经 济的 耗量微增率耗量微增率 随输出功率的增加随输出功率的增加 而增大 而增大 33 按频率自动减按频率自动减 负荷负荷 采取切除相 应用户的办法减少 系统的有功缺额 使系统频率保持在 事故允许的限额内 34 电力系统电压电力系统电压 控制措施控制措施 1 发电机控制调压 2 控制变压器 变比调压 3 利用无功功率补偿 设备的调压 补偿 设备为电容 同步 调相机 4 利用 串联电容器控制电 压 35 电力系统调度电力系统调度 的主要任务 的主要任务 1 保护供电的质 量优良 2 保证系统 运行的经济性 3 保 证较高的安全水平 选用具有足够的 承受事故冲击能力 的运行方式保 4 证 提供强有力的事故 处理措施 36 在电力系统调 度自动化的控制系 统中 调度中心计调度中心计 算机必须具有两个算机必须具有两个 功能功能 其一是与所 属电厂及省级调度 等进行测量读值 状态信息及控制信 号的远距离的 高 可靠性的双向交换 简称为电力系统监 控系统 即 SCADASCADA 另一是本身应具有 的协调功能 具有 这两种的电力系统 调度自动化系统称 为能量管理系统 EMSEMS 这种协调功 能包括安全监控及 其他调度管理与计 划等功能 37 在正常系统运 行状态下 自动发自动发 电控制 电控制 AGCAGC 的 的 基本功能基本功能是 1 使 发电自动跟踪电力 系统负荷变化 2 响应负荷和发 电的随机变化 维 持电力系统频率为 额定值 50HZ 3 在各区域间分 配系统发电功率 维持区域间净交换 功率为计划值 4 对周期性的负 荷变化按发电计划 调整发电功率 5 监事和调整备 用容量满足电力系 统安全要求 38 网络拓扑分析网络拓扑分析 的基本功能的基本功能