1、第八講第八講 電力系統自動裝置電力系統自動裝置（二）（二）一、一、同步發電機自動調節勵磁同步發電機自動調節勵磁1、勵磁系統勵磁系統 的作用的作用 專門供給同步發電機勵磁電流的電源及附屬設專門供給同步發電機勵磁電流的電源及附屬設備統稱為勵磁系統。其作用可分為以下三個方面：備統稱為勵磁系統。其作用可分為以下三個方面： (1) 電力系統正常運行時，維持發電機和系統某電力系統正常運行時，維持發電機和系統某點電壓水平點電壓水平 。（。（自動調節勵磁裝置）自動調節勵磁裝置） (2) 在電力系統發生短路故障時，按給定的要求在電力系統發生短路故障時，按給定的要求強行勵磁。（強勵裝置）強行勵磁。（強勵裝置）（3

2、）發電機故障時，迅速減磁或滅磁。（滅磁）發電機故障時，迅速減磁或滅磁。（滅磁裝置）裝置）2、同步發電機的勵磁方式、同步發電機的勵磁方式 同步發電機勵磁有直流發電機供電、交流勵磁機經整同步發電機勵磁有直流發電機供電、交流勵磁機經整流供電、靜止電源供電三種方式。流供電、靜止電源供電三種方式。 （1）直流發電機的勵磁方式：）直流發電機的勵磁方式：1）直流發電機的自勵方式（）直流發電機的自勵方式（a）2）直流發電機他勵方式（）直流發電機他勵方式（b ）（2）交流勵磁機經整流供電的勵磁方式）交流勵磁機經整流供電的勵磁方式1）交流勵磁機經靜止二極管供電的勵磁方式：交流勵磁機經靜止二極管供電的勵磁方式：起勵

3、電源自勵恒壓起勵電源ZTLZTLZTL (a)中的副勵磁機中的副勵磁機FL采用永磁采用永磁發電機，作為勵磁機發電機，作為勵磁機L的勵磁的勵磁電源。電源。 (b)中的副勵磁機采用自勵恒中的副勵磁機采用自勵恒壓的調壓方式保證壓的調壓方式保證FL機端電壓。機端電壓。 (c)中取消了副勵磁機，勵磁機中取消了副勵磁機，勵磁機的勵磁電源采用自勵方式。的勵磁電源采用自勵方式。 2）交流勵磁機和靜止可控硅供電的勵磁方式）交流勵磁機和靜止可控硅供電的勵磁方式3）交流勵磁機和旋轉二極管供電的勵磁方式）交流勵磁機和旋轉二極管供電的勵磁方式4）交流勵磁機和旋轉可控硅供電的勵磁方式）交流勵磁機和旋轉可控硅供電的勵磁方式

4、（3）靜止電源供電的勵磁方式）靜止電源供電的勵磁方式 1) 自復勵靜止勵磁方式自復勵靜止勵磁方式 2) 2) 自并勵靜止勵磁方式自并勵靜止勵磁方式 取消下圖中的復勵部分，即取消勵磁變流器供給的勵取消下圖中的復勵部分，即取消勵磁變流器供給的勵磁電流，就構成自并勵靜止勵磁方式。磁電流，就構成自并勵靜止勵磁方式。 3、 自動調節勵磁的基本概念自動調節勵磁的基本概念 （1 1）基本原理）基本原理 如下圖所示。如下圖所示。圖圖(a)中，借助人工調整中，借助人工調整Rc的大小來維持機端電壓的的大小來維持機端電壓的不變，可用圖不變，可用圖(b)的直線段來表示。如果其人工的直線段來表示。如果其人工“測量測量”

5、、“放大放大”、“執行執行”功能用自動裝置來完成，則該自動裝置的工作特性應與圖功能用自動裝置來完成，則該自動裝置的工作特性應與圖 (b)所示特性相同，同樣能維持機端電壓接近額定值水平。于是構成所示特性相同，同樣能維持機端電壓接近額定值水平。于是構成了如圖了如圖 (c)所示的閉環調節回路，從而用勵磁調節器取代了人工的上所示的閉環調節回路，從而用勵磁調節器取代了人工的上述作用。述作用。 （2）勵磁調節器的構成原理）勵磁調節器的構成原理 自動調節勵磁系統可以看成為一個以電壓為被調量的自動調節勵磁系統可以看成為一個以電壓為被調量的負反饋控制系統。負反饋控制系統。 下下圖示出了同步發電機勵磁調節器的基本

6、方框圖。為圖示出了同步發電機勵磁調節器的基本方框圖。為了調節同步發電機的端電壓了調節同步發電機的端電壓Uf，應測量端電壓的變化值。，應測量端電壓的變化值。為便于測量，設置了端電壓變化結構，這樣，量測機構的為便于測量，設置了端電壓變化結構，這樣，量測機構的輸出電壓輸出電壓K1Uf和和Uf成正比例成正比例(K1為比例系數為比例系數)。比較綜合點。比較綜合點的合成差電壓，當端電壓偏高時，的合成差電壓，當端電壓偏高時， U為負，端電壓偏低為負，端電壓偏低時，時， U為正。為正。 放大機構按照放大機構按照 U的大小和方向進行放大，通過執行的大小和方向進行放大，通過執行機構使勵磁電流向相應方向調整，從而控

7、制發電機的電壓機構使勵磁電流向相應方向調整，從而控制發電機的電壓值。當差值電壓值。當差值電壓 U為負時，驅使發電機降低勵磁，降低為負時，驅使發電機降低勵磁，降低發電機的端電壓；相反，當差值電壓發電機的端電壓；相反，當差值電壓 U為正時，則增加為正時，則增加發電機的勵磁，提高發電機的端電壓。發電機的勵磁，提高發電機的端電壓。 執行機構變換機構放大機構量測機構給定值Uz移相觸發綜合放大同步各種限制信號測量比較調差YHYH自勵恒壓起勵電源手控比例式自動調節勵磁裝置構成 （3）勵磁調節方式）勵磁調節方式 若按調節原理來區分，可分為按電壓偏差的比例調節若按調節原理來區分，可分為按電壓偏差的比例調節和按定

8、子電流、功率因數的補償調節兩種。和按定子電流、功率因數的補償調節兩種。1) 1) 按電壓偏差的比例調節按電壓偏差的比例調節 按電壓偏差的比例調節實際上是一個以電壓為被調量按電壓偏差的比例調節實際上是一個以電壓為被調量的負反饋控制系統，原理方框圖如上圖所示。的負反饋控制系統，原理方框圖如上圖所示。 為使為使U Uf f維持在給定值水平上，一種方法是通過自動調維持在給定值水平上，一種方法是通過自動調節勵磁裝置的調節作用，改變勵磁機的附加勵磁電流。節勵磁裝置的調節作用，改變勵磁機的附加勵磁電流。（附加勵磁電流與機端電壓的變化量成正比）。另一種方（附加勵磁電流與機端電壓的變化量成正比）。另一種方法是通

9、過自動調節勵磁裝置的調節作用，改變可控整流橋法是通過自動調節勵磁裝置的調節作用，改變可控整流橋中可控硅的導通角來改變勵磁電流以維持機端電壓在給定中可控硅的導通角來改變勵磁電流以維持機端電壓在給定水平上（導通角大小與機端電壓的變化量有關）水平上（導通角大小與機端電壓的變化量有關）。(2) (2) 按定子電流、功率因數的補償調節按定子電流、功率因數的補償調節 同步發電機由于電樞反應的存在，當勵磁電流保持不同步發電機由于電樞反應的存在，當勵磁電流保持不變時，在滯后功率因數下，機端電壓隨定子電流的增大而變時，在滯后功率因數下，機端電壓隨定子電流的增大而下降，且在同樣的定子電流下，功率因數下降，且在同樣

10、的定子電流下，功率因數(滯后滯后)愈低，機愈低，機端電壓降得愈多。因此，同步發電機的端電壓受定子電流端電壓降得愈多。因此，同步發電機的端電壓受定子電流和功率因數變化的影響。和功率因數變化的影響。 在某一功率因數下，若將定子電流整流后供給發電機在某一功率因數下，若將定子電流整流后供給發電機勵磁，則可以補償定子電流對端電壓的影響。勵磁，則可以補償定子電流對端電壓的影響。 另一種補償調節的方式與按定子電流的補償調節不同，另一種補償調節的方式與按定子電流的補償調節不同，作為整流用的輸入電流不僅反映發電機電壓、電流，而且作為整流用的輸入電流不僅反映發電機電壓、電流，而且還與功率因數有關。則整流后供給的勵

11、磁電流就能補償定還與功率因數有關。則整流后供給的勵磁電流就能補償定子電流、功率因數變化的影響。因為這種補償調節方式能子電流、功率因數變化的影響。因為這種補償調節方式能補償功率因數變化的影響，所以稱為相位補償調節。補償功率因數變化的影響，所以稱為相位補償調節。 4、 同步發電機微機勵磁系統同步發電機微機勵磁系統 數字式勵磁系統數字的最本質特征是它的勵磁調節器數字式勵磁系統數字的最本質特征是它的勵磁調節器是數字式的，而勵磁功率單元可以是任何一種形式。各種是數字式的，而勵磁功率單元可以是任何一種形式。各種型式的微機勵磁調節器和不同形式的勵磁功率單元的不同型式的微機勵磁調節器和不同形式的勵磁功率單元的

12、不同組合，構成了各種不同型式的勵磁系統。下面僅以自并勵組合，構成了各種不同型式的勵磁系統。下面僅以自并勵式微機勵磁系統進行說明。式微機勵磁系統進行說明。（1 1）數字式勵磁調節器的總體硬件結構）數字式勵磁調節器的總體硬件結構 以自并勵靜態勵磁系統為例，以自并勵靜態勵磁系統為例，數字式勵磁調節器的輸數字式勵磁調節器的輸入、輸出信號流程如入、輸出信號流程如下下圖所示。為保證勵磁控制的可靠性，圖所示。為保證勵磁控制的可靠性，圖中采用了雙機互為熱備用的方案。兩機之間互相通信，圖中采用了雙機互為熱備用的方案。兩機之間互相通信，備用機自動跟蹤工作機的工作情況，并在檢測到工作機故備用機自動跟蹤工作機的工作情

13、況，并在檢測到工作機故障而自復位無效時自動切換投入，同時使工作機退出并告障而自復位無效時自動切換投入，同時使工作機退出并告警。警。 （2 2）數字式勵磁調節器的總體軟件結構）數字式勵磁調節器的總體軟件結構 數字式勵磁調節器的軟件一般應由主程序和數字式勵磁調節器的軟件一般應由主程序和中斷服務程序兩部分組成。主程序控制數字式勵中斷服務程序兩部分組成。主程序控制數字式勵磁調節器的主要工作流程，完成數據處理、控制磁調節器的主要工作流程，完成數據處理、控制規律的計算、控制命令的發出及限制、保護等功規律的計算、控制命令的發出及限制、保護等功能；中斷服務程序則用于實現交流信號的采樣及能；中斷服務程序則用于實

14、現交流信號的采樣及數據處理、觸發脈沖的軟件分相和機端電壓的頻數據處理、觸發脈沖的軟件分相和機端電壓的頻率測量等功能。率測量等功能。 如下圖所示。除主程序外，軟件中還有三個如下圖所示。除主程序外，軟件中還有三個起不同作用的中斷服務子程序。它們中的兩個中起不同作用的中斷服務子程序。它們中的兩個中斷來自可屏蔽中斷源，分別用于交流信號的采樣、斷來自可屏蔽中斷源，分別用于交流信號的采樣、觸發脈沖的軟件分相和機端電壓的頻率測量。另觸發脈沖的軟件分相和機端電壓的頻率測量。另一個中斷來自不可屏蔽中斷源，它是由一個中斷來自不可屏蔽中斷源，它是由WATCHDOGWATCHDOG電路發出的。電路發出的。 二、電力系

15、統調度自動化二、電力系統調度自動化1、遠動技術、遠動技術 即通過通道對被調度對象實行遙信、遙測、遙控和遙即通過通道對被調度對象實行遙信、遙測、遙控和遙調的一種技術。調的一種技術。 其特點在于調度端和被調度對象之間存在通道，信息其特點在于調度端和被調度對象之間存在通道，信息需加以變換，以使之適于在通道中傳送。同時需要采取抗需加以變換，以使之適于在通道中傳送。同時需要采取抗干擾和其它檢查、保護措施，以保證信息傳輸的準確性和干擾和其它檢查、保護措施，以保證信息傳輸的準確性和可靠性。可靠性。2、遠動裝置的功能、遠動裝置的功能1）遙遠信號（遙信）遙遠信號（遙信YX ） 將被監視發電廠的主要設備及線路斷路

16、器的位置信號將被監視發電廠的主要設備及線路斷路器的位置信號及其它用途的信號（保護動作信號等）傳送給調度所，在及其它用途的信號（保護動作信號等）傳送給調度所，在調度所模擬盤上用燈光信號直接反映或用其它顯示裝置反調度所模擬盤上用燈光信號直接反映或用其它顯示裝置反映出來。映出來。2）遙遠測量（遙測）遙遠測量（遙測YC ） 將被監視發電廠的某些運行參數傳送給調度所，（如將被監視發電廠的某些運行參數傳送給調度所，（如功率、電度、電流、電壓等電氣參數及熱電廠的汽壓、水功率、電度、電流、電壓等電氣參數及熱電廠的汽壓、水電廠的水位等非電氣參數）；在調度所一般可用表計模擬電廠的水位等非電氣參數）；在調度所一般可用表計模擬量或數字量顯示上述參數。量或數字量顯示上述參數。3、遙遠控制（遙控、遙遠控制（遙控YK） 調度所值班人員通過遠動裝置對發電廠某些設備（斷調度所值班人員通過遠動裝置對發電廠某些設備（斷路器等）進行控