标准规范下载简介

GB／T 40589-2021 同步发电机励磁系统建模导则.pdf

按照式(10)计算去磁系数Kn，其中令Kc=0

9.6.1电压电流测量与附加调差

电压测量与附加调差单元的模型如图17所示

9.6.2PID和软反馈校正

DBJ／T03-98-2018 城市地下综合管廊断面节点构造图 集(内蒙古标准图 集).pdf图17电压测量与调差单元模型

PID校正环节包括串联型和并联型，见图18和图19。软反馈校正环节见图20，以发电机磁场 周节器输出或励磁机磁场电流为其输入信号。励磁系统模型以UrE表示励磁机磁场电流，在非限 ，调节器输出电压的静态标么值与U静态标幺值相同

符号说明： K.Kv 一增益； TI、T,、T:、T.—时间常数。

9.6.3补偿励磁机时间常数的反馈

8串联型PID校正环节

9并联型PID校正环节

图20软反馈校正环节

补偿励磁机时间常数的反馈单元可等效为一个比例环节。反馈单元输人信号为发电机磁场电压或 励磁机磁场电流。测量该环节输人输出数据，将输入输出按照计算基准值折算后，获得比例反馈系数

三相全控整流桥功率控制环节包括移相和可控整流桥两部分。移相环节的输入是调节器的控制电 压U。，如采用余弦移相，U。为士1时对应可控整流器控制角为0°和180°，则功率控制环节的放大倍数 K计算见式（17）。

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式中： U品—一换弧压降前的直流电压，标么值（p.u.）； U。控制电压，标么值（p.u.）； U.一一整流桥交流侧线电压，单位为伏（V）： UB一一调节器输出电压基准值，单位为伏（V）。 功率控制环节的延时特性作一阶惯性环节处理，其时间常数取下述两个时间之大者：调节器对控制 角调整的平均延时和相邻触发脉冲的时间间隔。当延时不大于10ms时可以不予计及。 三相全波整流电路采用非余弦移相，或功率控制采用定频调宽方式时，环节增益应采用额定工况处 线性化处理的方法确定，调节器输出限幅值应按实际可控特性计算，并且经过发电机空载大扰动试验 校核。

顶值限制包括顶值电压限制和顶值电流瞬时限制。顶值限制对暂态稳定计算结果有影响，应构建 符合实际的顶值限制模型，设置符合实际的限制值 顶值限制值可通过大扰动试验或静态试验获取

UEL应构建符合实际的模型，设置符合实际的限制值。UEL通用模型见附录D。

图21单输入信号PSS模型

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图22加速功率型PSS模型

按照规定的基准值将实际的增益折算为标么化的增益。对PSS输出信号，当PSS撤出加人到 AVR电压相加点上时PSS输出信号的基准值应与发电机电压的基准值相同；当PSS输出加人到AVR 电压相加点后的某环节的输出点时，PSS输出信号的基准值与该输出点信号的基准值相同，以保证计算 模型的正确性 需要获得PSS信号的测量时间常数。数字式调节器的PSS信号测量存在随机的纯滞后时间，可以 进行多次阶跃试验获得平均纯 该平均纯滞后时间

10计算模型的选择与参数处理

10.1等同计算模型选择及参数处理

10.1.1等同计算模型宜采用电力系统稳定分析程序中已有的励磁系统模型，无适用模型时可采用自 定义模型。 10.1.2实测模型的控制部分、电压测量、顶值限制和PSS环节结构与标准模型一致时，直接采用标准 模型；不一致时，可通过等值变换获得稳定计算用环节模型。 10.1.3PSS输出信号相加点、用作励磁稳定器的软反馈和用作减少励磁机时间常数的反馈相加点与 实测模型一致。 10.1.4当并联型PID转换为串联型PID且不出现非负实数根时，认为并联型PID与串联型PID有 致的结构，可将并联型PID转换为串联型PID。 10.1.5当实测模型中有多个限幅时，可采用稳定计算用模型的限幅替代。 10.1.6当实测模型中存在多个串联的小时间常数惯性环节时，宜合并为一个时间常数不小于10ms 的一阶惯性环节。 10.1.7稳定计算用模型中多余的环节应设置相应参数使其不起作用。 10.1.8当发电机空载和负载下调节器参数或限制值不同、且对试验结果产生显著影响时，应在建模报 告中提供空载和负载下的参数

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10.2近似计算模型的选择及参数处理方法

10.2.1如果电力系统稳定分析程序中无法得到与实测模型等同的计算模型，应选择与实测模型有相 司的励磁系统类型且最为接近的模型作为近似计算模型。 10.2.2通过计算校核确定近似计算模型参数。

用SFC直接拖动的调相机，需要将调相机拖到额定转速附近后在随转条件下进行空载电压给定阶跃 武验。 11.2通过资料或试验获得发电机空载特性曲线、T等发电机参数。T&的现场实测校核方法见附 录F。 11.3在电力系统稳定分析程序中设置发电机参数，电抗参数应采用不饱和值，发电机饱和系数应按程 序规定定义求取，常用算法见附录G。建立励磁系统模型，进行发电机空载电压给定阶跃仿真计算。 11.4计算实测和仿真中的发电机空载电压给定阶跃响应的上升时间tup、峰值时间tp、超调量Mp、调 整时间t.和振荡次数N：仿直与实测的偏差允许值应符合表1

表1仿真与实测的偏差允许值

2.1实测励磁模型参数经仿真复核后，方可用于电网调度机构仿真计算 2.2实测报告复核内容应包括： a） 核查励磁建模试验报告内容的完整性； b） 核查现场试验及试验结果的准确性； c）进行发电机空载电压小阶跃试验仿真： d）进行发电机负载电压小阶跃试验仿真。 2.3模型参数实际电网复核工作应包括，

12.1实测励磁模型参数经仿真复核后，方可用于电网调度机构仿真计算

12.1实测励磁模型参数经仿真复核后，方可用于电网调度机构仿真计算 12.2实测报告复核内容应包括：

12.3模型参数实际电网复核工作应包括：

a）实测模型参数放人实际电网中，进行无扰动校核； b）实测模型参数放人实际电网中，进行小扰动校核； c）实测模型参数放人实际电网中，根据需要，进行大扰动校核。

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积分环节内限幅应符合图A.1的规定，其逻辑关系为：若y≥A，u>0，则dy/dt置0；若≥A， 0,则dy/dt=u；若B

图A.1积分环节内限幅

惯性环节内限幅应符合图A.2的规定其逻辑关系为：设f（u一y）/T。如y=A，且f>0. 为0；如y=B,且f<0,则dy/dt为0:其他B

图A.2一阶惯性环节内限幅

积分环节外限幅应符合图A.3的规定，其逻辑关系为：如A≥y≥B，则=y；如y>A，则： y

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图A.3积分环节外限幅

费性环节外限幅应符合图A.4的规定，其逻辑关系为：如B≤y≤A，则α=y；如y>A，则

.4一阶惯性环节外限巾

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附录B （资料性） 调节器输出限幅值获取方法

调节器输出限幅值可通过发电机空载大扰动试验来获得。在发电机空载运行时，进行大阶跌试验， 介跃量的大小应使扰动达到可控整流器最小和最大控制角，并保证发电机安全。计算模型中采用实 测值。

8.2试验数据处理方法

式中： URMAX 调节器最大输出限幅值； U 试验中最大发电机磁场电压，单位为伏（V）； Kc 换弧压降系数； I 对应于U试验中发电机磁场电流，单位为安（A）； U.1 对应于U试验中发电机电压，单位为伏（V）。 URMIN =(U2 + KcI2)/Ut2 *·(B.2) 式中： 调节器最小输出限幅值； U2 试验中最小发电机磁场电压，单位为伏（V）； I2 对应于U2的试验中发电机磁场电流，单位为安（A）； Ut2 对应于U的试验中发电机电压，单位为伏（V）。 B.2.2交流励磁机可控整流器励磁系统中的URMAx和URMIN按照式(B.3)和式（B.4)计算

URMAx =Un +KcIe UrMN =Ue + Kcl e

整流器励磁系统中的URMAx和URMIN按照式（B.5）和式（B.6）计 励磁系统中的URMAx和URMIN按照式（B.7）和式（B.8）计算。 URMAX=URIKEP/UefB .***.* (B.5

B.2.3有副励磁机的交流励磁机不可控整流器励磁系统中的URMAx和URMIN按照式（B.5）和式（B.6）计 算，有励磁变的交流励磁机不可控整流器励磁系统中的URMAx和URMIN按照式（B.7）和式（B.8)计算

UR1 试验中调节器最大输出值，单位为伏（V）； KEP 强励时副励磁机电压下降系数，对永磁机可取85%～90%，对自励恒压副励磁机可取 90%~95%; UB一 励磁机励磁电压基准值，单位为伏（V）。 URMIN =UR2KEP/UefB · (B.6 式中： UR2 试验中调节器最小输出值，单位为伏（V）。 URMAx =URI / (UerBU.1) B.7 式中： U. 一试验中与URi相对应的发电机端电压，标幺值（p.u.）

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UrMiN =Ur2 /(UenU. )

C.1电压调差极性的测量

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附录C （资料性） 电压调差率的测量

在发电机有功功率保持不变、滞相运行的情况下，保持电压给定值不变，当采用发电机变压器组单 元接线时，从负到正调整被试验机组的无功电流补偿系数；当采用扩大单元接线时，无功电流补偿系数 在大于零的一定范围内调整。若试验机组的机端电压逐渐变低，无功功率逐渐变小，则极性与 GB/T7409（所有部分）规定一致；若试验机组的机端电压逐渐变高，无功功率逐渐变大，则相反。

C.2电压调差率的测量

2.1方法一，在功率因数等于零的情况下，保持电压给定值不变，甩掉50%～100%的额定无功功 量甩负荷前后的发电机电压，然后按照式（C.1)计算电压调差率：

式中： D 电压调差率： U.1 甩负荷后的发电机机端电压，单位为伏（V）； U 甩负荷前的发电机机端电压，单位为伏（V）； 发电机额定电压，单位为伏（V）； IN 发电机额定电流，单位为安（A）； 1 甩负荷前的发电机无功电流，单位为安（A）

式中： D 电压调差率： U.1 甩负荷后的发电机机端电压，单位为伏（V）； U 甩负荷前的发电机机端电压，单位为伏（V)； 发电机额定电压，单位为伏（V)； 发电机额定电流，单位为安（A）； 10 甩负荷前的发电机无功电流，单位为安（A）。

c.2.2方法二，此方法可用于被试验机组有相邻机组或无功补偿设备的情况。在发电机发出无功功率 的情况下（有功功率保持不变），保持电压给定值不变，调整相邻机组或无功补偿设备的无功功率，测量 调整前后被试验机组的机端电压和无功电流，然后按照式（C.2)计算电压调差率：

IQ1——相邻机组或无功补偿设备调整无功后的目标发电机无功电流，单位为安（A）； IQo—相邻机组或无功补偿设备调整无功前的目标发电机无功电流，单位为安（A）。 注：工程上也可用相对应的无功功率Q、QQ和额定视在功率S分别近似代替电流IQ、Iα:和IN

1Q1一一相邻机组或无功补偿设备调整无功后的目标发电机无功电流，单位为安（A）； IQo一相邻机组或无功补偿设备调整无功前的目标发电机无功电流，单位为安（A）。 注：工程上也可用相对应的无功功率QQ、QQ1和额定视在功率SN分别近似代替电流IQ、IQ:和IN .2.3方法三，发电机并网运行，保持机端电压给定值不变。通过逐步更改无功电流补偿系数，以1% 内步长修改，记录每一个无功电流补偿系数设定值下的发电机稳定运行时的有功功率、无功功率、机端 电压值。通过式（C.3）计算设定值修改后的电压调差率

式中： D：一第i次修改调差系数后的电压调差率； X。——发电机直轴同步电抗的饱和值，标么值（p.u.）； K励磁系统静态增益，标幺值(p.u.）； 无功电流补偿系数为0的机端电压，单位为伏（V)：

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单为伏（V） U.N———发电机额定电压，单位为伏（V)； IN—发电机额定电流，单位为安(A)； Q：——第i次修改调差系数后的发电机无功功率，单位为乏（var)

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折线型由多段直线组成，也可是一段直线。每一段直线用式（D.1)表示，折线型低励限制曲线 直线见图D.1

圆周型动作线的圆心在Q轴上，见图D.2。

折线型低励限制中的一层

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给定r、Q。时圆弧用式(D.3)表示。式中各变量均采用标么值

式中： P—发电机的有功功率； Q。—圆周型低励限制曲线的圆心 Q——发电机的无功功率； 圆周型低励限制曲线的半径

21，Q,）、（P，Q，）时圆弧用式（D.4)表示。式中各

式中： Q。 圆周型低励限制曲线的圆心； P1 发电机运行点1对应的有功功率： P2 发电机运行点2对应的有功功率： Q1 发电机运行点1对应的无功功率： Q2 发电机运行点2对应的无功功率： 圆周型低励限制曲线的半径

图D.2圆周型低励限制

由于相同有功功率在不同电压水平下容许进相能力不同，应根据电压水平进行修正。折线型低 I每段直线电压修正见式（D.5），圆周型低励限制电压修正见式（D.6）。式中各变量均采用标么值 Q=KP + CV.2 ·（D.5

Q—折线型低励限制曲线的无功修正值； K—折线型低励限制曲线中一段直线的斜率；

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D.4低励限制其他模型

低励限制其他模型见GB/T7409（所有部分）

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发电机过励限制环节通过计算励磁绕组在励磁电流超出长期运行最大值的发热量达到某常数来限 制调节器输出以限制发电机转子电流，达到保护发电机转子的目的。 热积累量按照式（E.1）计算。式中各变量均采用标幺值

B'一一发电机励磁绕组热积累量； I一一发电机励磁电流； IIN一一发电机额定励磁电流。 在B达到整定值时限制器动作，控制发电机的转子电流I：小于长期连续运行的最大励磁电流 I，将释放掉过励过程产生的过多热量。当限制器不能有效地限制I；时，则应由过励保护动作，把发 电机切除，以保证机组安全。 发电机存在以下4种状态。 a）B=0，I≤I。表明过去未发生过励，无过热积累，当前也不过励。 b）B=0，I≥I。表明过去未发生过励，无过热积累，当前发生过励，应进行过热积累计算。 c）B>0，I>If。表明过去发生过励，有过热积累，当前也在过励，应进行过热积累计算。 d）B>O，I≤I。表明过去发生过励，有过热积累，当前不再过励（OEL动作后或系统电压水 平恢复后），这种情况下也应进行积累计算，此时是向反方向积累，是热量释放过程，反向积累 计算到B≤0时为止。 过励的判别与过励限制动作过程如下： a）第一次发生过励，就进行过热积累计算； 当过热积累超过整定值，发出限制信号，同时进行计时； 若限制器工作正常，经过一定时间（1s～2s），I将小于I，此时仍有B>0，还需进行反向 （释放）过热积累计算，直到B≤0为止

过励限制模型见GB/T7409（所有部分）

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（资料性） 发电机直轴暂态开路时间常数测试校核 发电机直轴暂态开路时间常数T在发电机空载工况下进行实测校核。 试验过程发电机未进人空载特性饱和段，试验初始发电机机端电压可取70%额定电压，试验过程 发电机电压变化范围宜在0%～70%额定电压。 自并励励磁方式可采用封锁整流桥触发脉冲的试验方式，具备条件时可采用定发电机励磁电压阴 决；他励静态励磁方式与主励磁机输出可控整流两种励磁方式可采用定励磁电压阶跌、封锁整流桥触发 脉冲、定角度阶跃或跳开整流桥交流电源等试验方式；励磁机不可控整流励磁方式可采用逆变灭磁试验 方式。

按照电力系统稳定分析程序规定的发电机饱和系数定义进行求取。发电机空载特性曲线 G.1。根据不同需要剑阁县剑闻路文峰大桥维修整治工程施工组织设计，发电机饱和系数既可按照式（G.1)计算，也可按照式（G.2)计算

图G.1发电机空载特性曲线

SG1.0 额定机端电压时的发电机空载饱和系数； If 空载特性线上额定机端电压对应的磁场电流，单位为安（A）； IB 空载气隙线上额定机端电压对应的磁场电流，单位为安（A）； SG1.2 1.2倍额定机端电压时的发电机空载饱和系数； IK 空载特性线上1.2倍额定机端电压对应的磁场电流，单位为安（A）； 空载气隙线上1.2倍额定机端电压对应的磁场电流，单位为安（A）

式中： α、、"——另—种形式的发电机空载饱和

α、b、n——另一种形式的发电机空载饱和系数

6=I/IB—1 n=1+ In(

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SY／T 7440-2019标准下载1]GB/T7409.1一2008同步电机励磁系统定义 21DL/T843一2010大型汽轮发电机励磁系统技术条件