電力系統自動裝置學習要求能按時上課、按時完成作業；每節課前會提問大家幾個上節課的概念或者重點內容，計入平時成績；對老師的教學和本門課的學習有什么意見或者是建議可以反饋給我。

辦公樓401電自教研室

成績評定：該門課程成績按以下比例評定，考勤10%，實驗15%，平時作業15%，期末考試60%。電力系統自動裝置主要內容緒論同步發電機的自動并列裝置同步發電機的自動調節勵磁裝置輸電線路的自動重合閘備用電源和備用設備自動投入裝置ATS按頻率自動減負荷裝置AFL第一章緒論電力系統向著高電壓、大機組、現代化大電網發展，系統運行方式的變化越來越頻繁問題就出現了：如何保證電力系統的安全穩定運行，保證提供不間斷、高質量的電能呢？下面我們從電力系統及其運行特點出發，來看一下這門課程的主要內容。第一章緒論電力系統的運行特點：不能儲藏，生產（發電）、輸送、分配、使用是同時進行的。電力系統運行中發生的問題，如處理不及時或不正確，將影響電力系統正常運行，甚至造成大面積的停電，或對重要用戶長時間中斷供電。

從電源到負荷是一個緊密連接的且分布十分廣泛的大系統。電力系統中的局部故障，如處理不當，會影響整個電力系統的安全運行。

第一章緒論顯然，僅憑人工進行監控是無法滿足電力系統運行要求的。為滿足電力系統安全經濟運行的要求，電力系統必須借助于自動裝置來完成對電力系統及設備監視、控制、保護和信息傳遞。因此，自動化技術就成了必不可少的手段。

電力系統自動化的基本內容和作用

電力系統自動化的主要任務有:保證電能質量提高系統運行安全性提高事故處理能力提高系統運行經濟性第一章緒論電力系統自動化技術的發展：我國電力系統自動化在50年代前幾乎是空白50年代后，電力系統自動化技術得到了很快的發展通過計算機不但能夠實現復雜的調節和控制，而且使大量運行數據和信息處理實現實時化近年由于控制理論、信息論等方面的成就，大規模、超大規模集成電子器件不斷推出，各種自動裝置正在實現微機化，電力系統的綜合自動化水平在不斷提高

第一章緒論本章要掌握的內容：

了解本門課要學習的主要內容分為哪幾部分。

第一章緒論2.1概述2.2準同步2.3同步條件檢查2.4數字式并列裝置第二章同步發電機的自動并列裝置學習目的：1、熟悉并掌握并列的一些基本概念；

2、掌握準同步并列的實際條件及分析；

3、理解微機型自動準同步裝置的原理，掌握其使用方法。2.1概述基本概念及并列操作的作用：同步運行：并列運行的同步發電機，其轉子以相同的電角速度旋轉，每個發電機轉子的相對電角速度都在允許的極限值以內，稱之為同步運行。并列操作：把一臺待投入系統的空載發電機經過必要的調節，在滿足并列運行的條件下經開關操作與系統并列，這樣的操作過程稱為并列操作。

并列過程如操作不當或誤操作，將產生極大的沖擊電流，破壞發電機，引起系統電壓波動，甚至導致系統振蕩，破壞系統穩定運行。采用自動并列裝置進行并列操作，不僅能減輕運行人員的勞動強度，也能提高系統運行的可靠性和穩定性。同步發電機的并列方法準同步并列操作（也稱準同期并列操作）

自同步并列操作（也稱自同期并列操作）

發電機在并列合閘前已加勵磁，當發電機電壓的幅值、頻率、相位分別與并列點系統側電壓的幅值、頻率、相位接近相等時，將發電機斷路器合閘，完成并列操作。

將未加勵磁、接近同步轉速的發電機投入系統，隨后給發電機加上勵磁，在原動機轉矩、同步力矩的作用下將發電機拉入同步，完成并列操作。

沖擊電流小

并列時間較長且操作復雜沖擊電流大并列時間較短且操作簡單2.1概述按自動化程度不同，準同步并列分為手動準同步、半自動準同步和自動準同步，本章主要介紹自動準同步裝置實現的自動準同步并列。2.1概述在發電廠內，可以進行并列操作的斷路器稱為同步點。每臺發電機的斷路器都是同步點，用以實現一臺發電機的并列操作；母線聯絡斷路器是同步點，作為同一母線上所有發電單元的后備同步點；三繞組變壓器的三側斷路器都是同步點，在任一側故障斷開或檢修后恢復時，可以減少并列過程中的倒閘操作，保證迅速可靠地恢復供電。母線分段斷路器一般不作為同步點。2.1概述2.1概述本次課小結：

電力系統自動裝置的主要內容同步發電機的并列方法：準同期，自同期。準同期：發電機在并列合閘前已加勵磁，當發電機電壓的幅值、頻率、相位分別與并列點系統側電壓的幅值、頻率、相位接近相等時，將發電機斷路器合閘，完成并列操作。自同期：將未加勵磁、接近同步轉速的發電機投入系統，隨后給發電機加上勵磁，在原動機轉矩、同步力矩的作用下將發電機拉入同步，完成并列操作。

滑差準同步條件分析合閘脈沖命令的發出自動準同步裝置的組成2.2準同步主要內容：2.2準同步滑差

ωs=ωG―ωsys=2π（fG―fsys）=2πfs

fs=fG―fsys稱為滑差頻率；

ωs=ωG―ωsys稱為滑差角頻率，簡稱滑差。δ變化360°所用的時間稱為滑差周期Ts，若滑差在一個周期內保持不變，則：圖2-1準同步條件分析發電機并列操作應遵循的原則：并列瞬間，發電機的沖擊電流應盡可能小，不應超過允許的值。并列后，發電機應能迅速進入同步運行，暫態過程要短。并列的理想條件：幅值相等頻率相等相位相等2.2準同步下面討論發電機并列時不滿足理想準同步條件的情況。2.2準同步2.2準同步設發電機并列合閘瞬間

和之間的相位差為δ則有電壓差

合閘瞬間產生的沖擊電流式中為發電機次暫態電抗（設為隱極機）。2.2準同步（一）僅存在電壓差在并列瞬間產生的沖擊電流周期分量有效值為：（a）當

時，滯后90°對發電機起去磁作用。帶無功負荷。（b）當時，超前90°對發電機起助磁作用。吸收無功功率。若ΔU很大，則Iim過大時，將會引起發電機定子繞組發熱，或定子繞組端部在電動力的作用下受損。一般要求電壓差不應超過額定電壓的5%~10%。2.2準同步（二）僅存在相位差2.2準同步在并列瞬間產生的沖擊電流周期分量有效值為：如果δ很大，沖擊電流Iim就很大，其有功分量電流在發電機軸上產生沖擊力矩，嚴重時損壞發電機。如果合閘瞬間存在不大的相位誤差，合閘后有助與發電機電壓拉到與系統電壓同相位。通常準同步并列操作允許的合閘相位差不應超過去5°。

2.2準同步（三）存在頻率差（電壓幅值相等）因為頻率不相等，在相量圖上和之間有相對運動，如果頻差較大，則并列合閘后的δ

在0°到360°之間周期性變化。2.2準同步圖2-4頻率不等時的相量圖

如果發電機在頻差較大的情況下并入系統，立即帶上較多正的（或負的）有功功率，對轉子產生制動（或加速）的力矩，使發電機產生振動，嚴重時導致發電機失步，造成并列不成功。一般準同步并列時的允許頻率差范圍為額定頻率的0.2%~0.5%。對工頻額定頻率50Hz，允許頻率差為0.1~0.25Hz。

2.2準同步綜上所述，發電機準同步并列的實際條件是：待并發電機與系統電壓幅值接近相等，電壓差不應超過額定電壓的5%~10%。在斷路器合閘瞬間，待并發電機電壓與系統電壓的相位差應接近零，誤差不應大于5°。待并發電機電壓與系統電壓的頻率應接近相等，頻率差不應超過額定頻率的0.2%~0.5%。2.2準同步合閘脈沖命令的發出

為使斷路器主觸頭閉合時δ=0°，可以由兩種方式來實現：恒定導前時間式自動準同步并列裝置恒定導前相角式自動準同步并列裝置2.2準同步

2.2準同步自動準同步裝置的組成自動準同期裝置設置了三個控制單元頻差控制單元電壓差控制單元合閘信號控制單元2.2準同步小結：2.2準同步1、滑差的概念2、發電機并列的理想條件3、發電機并列的實際條件及分析（重點）4、自動準同期裝置的組成主要內容（兩次課來講）：2.3同步條件檢查1、整步電壓2、導前時間脈沖產生3、頻差大小檢查4、頻差方向檢查5、壓差鑒別2.3同步條件檢查整步電壓

包含同步條件信息量的電壓稱為整步電壓。自動裝置一般都用整步電壓來檢查準同步并列條件。整步電壓分為正弦整步電壓和線性整步電壓。（一）正弦整步電壓并列斷路器兩側電壓瞬時值之差稱為滑差電壓Us，即令發電機電壓為：令系統電壓為：當發電機電壓和系統電壓幅值相等都為Um時，有：2.3同步條件檢查2.3同步條件檢查當發電機電壓和系統電壓幅值不相等時，整步電壓的波形如右圖由圖分析，正弦整步電壓的特點：測量的最小值可以判斷電壓差是否滿足條件；測量的頻率或者是周期可以判斷頻率差是否滿足條件；

δ=0°，整步電壓出現最小值；δ

=180°，整步電壓出現最大值，正弦整步電壓反映相角差的大小。正弦整步電壓的不足之處：2.3同步條件檢查從波形來看，整步電壓與t是非線性的關系，不僅與相角差有關，而且與電壓差值有關，這樣在檢測并列條件的越前時間信號和頻差檢測信號時要引入受電壓影響的因素，尤其是造成越前時間信號的時間誤差，成為合閘誤差的主要原因之一。目前實際使用的自動準同期裝置多采用線性整步電壓。（二）線性整步電壓線性整步電壓Uzb與時間t具有線性關系，自動準同步裝置中采用的線性整步電壓通常為三角形，如下圖所示。2.3同步條件檢查圖2－6線性整步電壓波形2.3同步條件檢查線性整步電壓按實現方式有一下兩種：兩者的表達式相同，只不過是相同條件下全波線性整步電壓最大值是半波線性整步電壓最大值的兩倍。觀察波形及表達式，線性整步電壓具有以下特點：最大值A（E△）不隨發電機電壓和系統電壓的大小及頻率變化，是個恒定的常數；線性整步電壓的波形與頂值電壓與發電機和系統電壓的幅值無關，不包含壓差信息；整步電壓的最大值對應于δ=0°或360°，最小值對應與δ=180°，包含了相角差信息；整步電壓的周期即為滑差周期Ts；整步電壓波形的斜率于頻差成正比。2.3同步條件檢查導前時間脈沖的產生2.3同步條件檢查2.3同步條件檢查小結：

整步電壓的作用與特點2.3同步條件檢查補充CPU板補充2.3同步條件檢查本次課主要內容：頻差大小檢查頻差方向鑒別壓差大小檢查壓差方向鑒別頻差大小的檢查因為檢查的是合閘前的頻差，所以檢查頻差是在180°＜δ＜360°區間內進行（一）比較導前時間脈沖和導前相角脈沖出現的先后次序2.3同步條件檢查導前相角脈沖的形成導前時間脈沖的形成2.3同步條件檢查2.3同步條件檢查頻差大小的檢查原理

設恒定導前時間所對應的相角為，恒定導前相角所對應的時間為，則在某一滑差下有2.3同步條件檢查整定為對應準同步并列條件的整定滑差將（1）式代入整定的式子中，得出當，即比后出現時，有，頻差不滿足要求；當，即比先出現時，有，頻差滿足要求；當，即和同時出現時，有，頻差剛好滿足要求。2.3同步條件檢查下圖為上面三種情況下的波形圖2.3同步條件檢查

(二)檢測線性整步電壓斜率判別頻差大小2.3同步條件檢查

斜率與頻率成正比，通過檢查線性整步電壓的斜率來檢查頻率差是不是滿足要求。2.3同步條件檢查2.3同步條件檢查表示頻差不滿足條件；頻差滿足條件；表示頻差等于整定頻差由波形可見，在區間（整步電壓下降周期）2.3同步條件檢查整定頻差計算為如果電路參數選擇滿足時，則2.3同步條件檢查上式說明：可以調節調整，利用的正負實現頻差檢查2.3同步條件檢查

(三)頻差大小檢查方法的比較第一種方法：合閘電路中只有在導前相角之后才能起作用，即在區間起作用。而在區間外，即使誤發導前時間脈沖，也不會合閘。合閘是被閉鎖的。

第二種方法：在進行正負的判斷檢查頻差（指最大值對應δ=180°的線性整步電壓），而在區間，不論頻差是否滿足要求，都為負，如果在區間誤發合閘脈沖，將使斷路器閉合，若在δ=180°附近，對發電機將造成嚴重危害。2.3同步條件檢查頻差方向鑒別(一)利用發電機和系統的方波電壓來鑒別利用和后沿與和高低電位相對關系鑒別頻差方向

2.3同步條件檢查觀察規律如下：結論：在不同的區間，通過一個電壓方波的后沿位置落在另一個電壓方波的高低電位區間的不同來判斷頻差的方向。2.3同步條件檢查說明：高電位為邏輯“1”，低點位為邏輯“0”“與1”“與2”是高電位動作與門；“與3”“與4”是低電位動作與門；雙穩態觸發器為高電位觸發，用于記錄c、d狀態。2.3同步條件檢查利用和后沿對應關系鑒別頻差方向2.3同步條件檢查在一個滑差周期內：時，后沿先于后沿出現，設時間間隔為，則有即落后的角度在逐漸增大。時，后沿先于后沿出現，設時間間隔為，則有即超前的角度在逐漸增大。結論：利用兩個方波電壓的后沿對應關系，在一個滑差周期內，以系統側電壓為基準，檢測逐漸增加的角度是發電機超前的關系還是滯后的關系來鑒別出頻差方向。(二)直接比較和周期鑒別頻差方向微機應用與發電機自動準同步并列，可以實現對和周期直接計數測量比較同時完成對頻差大小和方向的鑒別。2.3同步條件檢查結論：時，時，當與的差值超過一定值時，頻差不滿足條件2.3同步條件檢查2.3同步條件檢查壓差大小檢查直接比較發電機電壓和系統側電壓的幅值來完成。圖2-23壓差檢查電路框圖壓差方向鑒別一般采用直接比較法。2.3同步條件檢查結論：時，有若設定滿足電平檢查1動作，2不動作，發降壓命令；時，有若設定滿足電平檢測電路2動作，1不動作，發升壓命令。2.3同步條件檢查小結：頻差大小檢查；頻差方向鑒別；

電壓差大小檢查；電壓差方向鑒別。2.3同步條件檢查2.4數字式并列裝置主要內容：數字式并列裝置概述數字式并列裝置硬件電路數字式并列裝置軟件介紹數字式并列應用實例模擬式裝置在使用中受到局限性大規模集成電路技術的發展2.4數字式并列裝置微機自動準同期裝置較之傳統自動準同期裝置在技術性能層面上而言是一個飛躍！

數字式（微機式）并列裝置特點：2.4數字式并列裝置硬件簡單、編程方式靈活、運行可靠；具有高速的運算和邏輯判斷能力；合閘前能根據相角差的變化規律，選擇最佳的導前時間發出合閘脈沖。(從根本上解決了傳統的自動準同期裝置和手動準同期裝置無法解決的相角差加速運動等問題)硬件電路

按照計算機控制系統構成原則，硬件的基本配置由主機、輸入、輸出接口和輸入、輸出過程通道等部件組件。2.4數字式并列裝置2.4數字式并列裝置（一）主機中央處理器（CentralProcessingUnit，簡寫為CPU）

和存儲器（RAM、ROM）一起被稱為主機。RAM(RandomAccessMemory

)：存儲控制對象運行變量的采樣輸入。ROM(ReadOnlyMemory)

：存放固定的參數和設定值以及編制的程序。EPROM(ErasableProgrammableROM)

：存儲斷路器合閘時間、頻率差和電壓差允許并列的閥值、轉差角加速度計算系數、頻率和電壓控制調節的脈沖寬度等。2.4數字式并列裝置（二）輸入、輸出接口電路在計算機控制系統中，輸入、輸出過程通道的信息不能直接與主機的總線相接，它必須由接口電路來完成信息傳遞任務。現在各種型號的CPU芯片都有相應的通用接口芯片供選用。它們有串行接口、并行接口、管理接口（計數/定時、中斷管理等）、模擬量數字量間轉換（A/D、D/A）等電路。2.4數字式并列裝置（三）輸入、輸出過程通道系統側和發電機的電壓、頻率等狀態量要按要求送到接口電路和主機微機要輸出調節量、合閘信號來控制待并機組

并列操作控制對象計算機接口電路信息的傳遞和交換設備即輸入、輸出過程通道輸入通道：

分別從發電機和母線電壓互感器二次側交流電壓信號中提取電壓幅值、頻率和相角差三種信息。輸出通道：2.4數字式并列裝置發電機轉速調節的增速、減速信號調節發電機的升壓、降壓信號并列斷路器的合閘脈沖控制信號2.4數字式并列裝置（四）人－機聯系計算機控制系統必備的設施，屬于常規外部設備。常用的設備有：鍵盤－－用于輸入程序和數據按鈕－－供運行人員操作

CRT、LCD顯示器－－生產廠家及現場應用人員調試程序或定值輸入及相關操作的顯示數碼和發光二極管顯示指示－－為操作人員提供直觀的顯示方式，以利于對并列過程的控制2.4數字式并列裝置2.4數字式并列裝置2.4數字式并列裝置數字式并列裝置的軟件（一）電壓檢測2.4數字式并列裝置

CPU從A/D轉換接口讀取的電壓量為、表示發電機電壓和系統側電壓的有效值，允許偏差設定為，對應裝置內整定為

時，不允許合閘信號發出；時，允許合閘信號發出；若時，并行口輸出降壓信號，反之，發升壓信號。（二）頻率檢測2.4數字式并列裝置運用的是直接比較發電機電壓和系統側電壓的周期的方法完成頻差大小檢查和頻差方向鑒別的。（三）導前時間檢測2.4數字式并列裝置2.4數字式并列裝置

可計算為：2.4數字式并列裝置數字式準同步裝置可以計算理想的導前合閘相角2.4數字式并列裝置數字式并列應用實例2.4數字式并列裝置南瑞SJ-12C雙微機自動準同期裝置南瑞MAS-3型同期裝置使用技術說明書長沙市遠華科技發展有限公司的XMD-500自動準同期裝置說明書小結：2.4數字式并列裝置同步發電機并列的兩種方式，各是如何實現的，有什么優缺點。發電機同步并列的實際條件及分析。頻差大小及方向檢查的原理。壓差大小及方向檢查的原理。數字式并列裝置。3.1同步發電機的勵磁系統第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置概述對勵磁系統的基本要求同步發電機勵磁自動調節同步發電機勵磁自動調節的基本框圖勵磁自動調節器的作用對勵磁自動調節器的基本要求電力系統穩定器PSS與同步發電機勵磁回路電壓建立、調節及必要時使其電壓消失的有關設備和電路的總稱為勵磁系統。一般有兩部分組成：第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置勵磁功率單元勵磁調節器第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置圖3-1勵磁自動控制系統構成框圖3.1.1對勵磁系統的基本要求第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置可靠性高保證發電機具有足夠的勵磁容量具有足夠的強勵能力保證發電機電壓調差率有足夠的整定范圍保證發電機有足夠的調節范圍保證發電機勵磁自動控制系統具有良好的調節特性3.1.2同步發電機勵磁自動調節

勵磁調節對單機運行和與系統并聯運行兩種運行方式的影響：第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置對單機運行的同步發電機來說，隨無功負荷電流的變化而不斷調整勵磁電流。可以保證機端電壓不變。與系統并聯運行的機組，調節它的勵磁電流可以改變發電機發出的無功功率。第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置單機無窮大系統中增加勵磁電流對發電機運行的影響

調節發電機勵磁繞組兩端的勵磁電壓來改變發電機內電勢的數值，從而達到調節系統電壓水平和無功分布的目的。勵磁調節器的作用第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置電力系統正常運行時，維持發電機和系統某點電壓水平在并列運行發電機之間，合理分配機組間的無功功率提高發電機的靜態穩定極限提高系統的動態穩定，加快系統電壓的恢復，改善電動機的自啟動條件限制發電機突然卸載時電壓上升。發電機故障或發電機-變壓器組單元接線的變壓器故障時，對發電機實行快速滅磁，以降低故障的損壞程度。對勵磁調節器的基本要求第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置正常運行時，能按機端電壓變化自動調節勵磁電流，維持電壓值在給定水平。能合理分配機組的無功功率。有很快的響應速度和足夠大的強勵頂值電壓。有很高的運行可靠性。當發電機與無窮大系統之間Δδ和Δω發生振蕩（既轉子轉速時快時慢）時，在發電機的轉子回路中，特別是在阻尼繞組中將有感應電流，此電流在定子繞組中形成阻尼PT

第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置功率阻尼系數電力系統穩定器PSS第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置D=0時等幅震蕩第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置D>0時減幅震蕩第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置D<0時增幅震蕩D>0情況下，發電機組有平息震蕩的能力。阻尼系數D為什么會出現負值（D<0）呢？第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置按電壓負反饋原理構成的勵磁調節器，從本質上削弱了機組平息震蕩的能力，它具有降低功率阻尼系數D的弱點。當勵磁控制系統的開環放大倍數K∑高達一定值后，功率阻尼系數D變為負值，此時發電機受到微小擾動，就可能激發低頻震蕩，這種現象不論對哪種勵磁控制系統，都是存在的。電力系統出現低頻振蕩時，采用減少輸送容量或降低勵磁放大倍數都是不合適的。因為前者不經濟，后者將降低系統的暫態穩定極限。電力系統穩定器（PowerSystemStabilizer簡稱PSS

）是一種有效的補償措施。第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置電力系統穩定器是勵磁系統的一個附加功能,用于提高電力系統阻尼,解決低頻振蕩問題,是提高電力系統動態穩定性的重要措施之一。它抽取與此振蕩有關的信號,如發電機有功功率、轉速或頻率,加以處理,產生的附加信號加到勵磁調節器中,使發電機產生阻尼低頻振蕩的附加力矩。第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置PSS能提供一個附加阻尼，相當于提高功率阻尼系數D，使轉子振蕩的阻尼比達到一個理想的數值，響應特性就能較快達到穩態值，提高了電力系統（或發電機）的靜態穩定。

PSS的應用是改善電力系統穩定性的一項重大突破。第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置同步發電機勵磁自動調節的基本框圖第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置小結：第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置對勵磁系統的基本要求勵磁調節器的作用（掌握）勵磁自動調節器的基本要求電力系統穩定器PSS同步發電機勵磁自動調節的基本框圖3.2同步發電機勵磁方式和勵磁調節方式3.2.1同步發電機的勵磁方式

供給同步發電機轉子直流勵磁電源的方式稱為同步發電機的勵磁方式。發電機勵磁系統一般有兩部分組成，在勵磁系統中功率單元往往起主導作用，在分析下面的幾種勵磁方式時，著重分析勵磁功率單元。第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置一般可以按照勵磁功率單元將勵磁系統分為直流電源勵磁和交流電源勵磁兩大類。直流電源勵磁的電源為直流發電機，稱為直流勵磁機。交流電源勵磁的電源可以是交流發電機（交流勵磁機）、串聯變壓器、并聯變壓器。交流電源勵磁需要將交流量轉換為直流量。整流器分為可控整流與不可控整流。整流電路又可以分成旋轉整流電路和靜止整流電路。

第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置一、直流勵磁機供電的勵磁方式第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置按其勵磁繞組供電的方式不同，可以將直流勵磁機系統分為他勵和自勵兩種（一）自勵直流勵磁機勵磁系統第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置（二）他勵直流勵磁機勵磁系統直流勵磁機存在的問題直流勵磁機靠機械整流子換向，有炭刷和整流子等轉動接觸部件，維護量大，對大容量的發電機維護難度更大。機組容量越大，勵磁電流也越大，當發電機容量大于100MW時，用直流勵磁機供給發電機勵磁電流，換向問題難以解決。直流勵磁機與同容量的交流勵磁機或變壓器相比，體積大，造價高。第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置二、交流勵磁機勵磁系統第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置隨著整流技術的發展以及大規模硅整流元件的出現產生了交流電源勵磁系統。交流電源勵磁系統的勵磁功率單元由與發電機同軸的交流勵磁機或是聯于發電機機端的變壓器和硅整流器組成。交流勵磁機可以分為自勵與他勵兩種方式。硅整流器可以分成為可控硅與不可控硅兩種，每一種又有靜止與旋轉兩種形式。（一）他勵交流勵磁機靜止整流勵磁系統第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置評價：不存在換向的問題，容量可以做大；交流勵磁機和副勵磁機與發電機同軸，且自成體系，不受電網干擾，可靠性高；發電機勵磁電流變化很快（與直流勵磁機相比）；時間常數較大，為了減少系統的時間常數，勵磁機轉子采用疊片式結構，并提高交流勵磁機的頻率；有轉子滑環和炭刷；加長了機組主軸長度。第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置（二）自勵交流勵磁機靜止整流勵磁系統第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置取消了副勵磁機，由可控硅整流器直接控制發電機勵磁電流，時間常數小，快速性好；縮短了機組主軸長度，減少電廠的土建投資

；可控硅整流器控制的電流大，需要的可控整流設備容量大。（三）交流勵磁機旋轉整流勵磁系統（無刷勵磁）第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置實際上它是屬于他勵交流勵磁機勵磁系統。無刷勵磁系統的交流副勵磁機為永磁發電機；無刷勵磁沒有炭刷。第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置無刷勵磁的評價：解決了巨型機組勵磁電流引入轉子繞組的技術困難，為制造巨型機組提供了技術保證；取消了滑環和炭刷，維護量小；沒有炭粉和銅末引起電機線圈污染，絕緣的壽命較長；不能采用傳統的滅磁裝置對轉子回路直接滅磁；無法對勵磁回路進行直接測量；無法對整流元件等的工作情況進行直接監測；對整流元件等的可靠性要求高，要求整流器和快熔等具有良好的力學性能，能適應高速旋轉的離心力；三、靜止勵磁系統（一）自并勵靜止勵磁系統第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置優點：結構簡單、可靠性高、造價低、維護量小；沒有勵磁機，縮短了機組長度，可減少電廠土建造價；直接用可控硅控制轉子電壓，有很快的勵磁電壓響應速度。對采用這種勵磁方式，人們曾有兩點顧慮：

（1）在發電機近端三相短路而切除時間又較長的情況下，由于勵磁變壓器原邊的電壓為零，勵磁系統能否及時提供足夠的強勵電壓。

（2）由于短路電流的迅速衰減，帶時限的繼電保護能否正確動作。第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置國內外的分析研究和試驗表明，靜止勵磁系統的缺點沒有想象中的那么嚴重。自并勵方式越來越普遍地得到采用，國外某些公司甚至把這種方式列為大型機組的定型勵磁方式。我國近年來已在一些機組上以及引進的一些大型機組上采用自并勵方式。第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置（二）自復勵靜止勵磁系統第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置

自復勵勵磁方式出現在自并勵方式之前。隨著自并勵方式在實際生產中成功的應用，自復勵方式目前已經較少采用了。3.2.2同步發電機的勵磁調節方式一、手動勵磁調節第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置在沒有自動勵磁調節器之前，發電機依靠人工不斷調整Rm的大小，來維持機端電壓。二、勵磁調節器的發展早期的調節器為振動型和變阻器型，都具有機械部件，稱為機電型調節器。50年代以來，磁放大器出現后，電力系統廣泛采用磁放大器和電磁元件組成的電磁型調節器。60年代到70年代時期，隨著半導體技術的發展，電力系統采用由半導體元件組成的半導體勵磁調節器。目前，隨著計算機技術和大規模集成電路在電力工業中的應用，出現了微機式勵磁調節器。第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置三、同步發電機的勵磁調節方式第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置按調節原理來分，可分為：按電壓偏差的比例調節（比例型）按定子電流、功率因數的補償調節（補償型）按其構成分為機電型、電磁型、半導體型和微機型調節型器按其控制量分為模擬式、數字式調節器1、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節的負反饋調節。第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置ΔUG=Uset－KUG

ΔUG<0時，端電壓高，減小勵磁電流；ΔUG>0時，端電壓低，增加勵磁電流。2、按定子電流、功率因數的補償調節

第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置當勵磁電流保持不變時，造成端電壓下降的主要原因是無功電流的增大。UG≈Eq-IQXd因此，同步發電機的端電壓主要受定子電流和功率因數兩方面變化的影響。第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置若將發電機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，這種調節器稱為復式勵磁調節器；若將發電機端電壓和定子電流的相量和整流后供給發電機勵磁，則可以補償定子電流和功率因數（無功電流）對端電壓的影響，這種調節器稱為相位復式勵磁調節器。（1）復式勵磁調節器第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置UE：復勵變流器U：整流橋

當功率因數一定，定子電流增加時，端電壓下降。對復式勵磁來說，當定子電流增大時，提供的復勵電流也增大，從而補償了機端電壓的下降。當發電機定子電流減小時，復勵同樣具有補償機端電壓升高的作用。（2）相位復式勵磁調節器第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置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這種補償調節對機端電壓來說也帶有盲目性，但畢竟補償了影響發電機電壓變化的兩個主要因素，所以，補償的效果要好于復式勵磁。第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置補償型調節與按電壓偏差的比例型調節有著本質上的區別。按電壓偏差的比例調節是一種“無差”調節方式

補償型勵磁調節輸入量并非是被調量，它只補償定子電流和功率因數引起端電壓的變化，僅起到補償作用，是一種“有差”調節方式補償型勵磁調節在運行中還必須采用電壓校正器，才能滿足要求。

第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置小結：

1、同步發電機的勵磁方式

2、同步發電機的勵磁調節方式第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置3.3同步發電機勵磁系統中的可控整流電路第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置三相橋式全控整流電路介紹整流工作狀態逆變工作狀態逆變失敗與控制角的限制三相全控橋實現逆變的條件輸出電壓平均值與控制角的關系主要內容：一、三相橋式全控整流電路第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置三相橋式全控整流電路的六只整流元件全部采用可控硅。可控硅的導通條件：第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置1、陽極承受正向電壓，門極加正向電流（脈沖電壓）2、可控硅一旦導通，門極就失去控制3、可控硅一旦導通，內阻很小，管壓降也很小4、要使可控硅關斷，陽極必須承受反向電壓脈沖觸發有兩種方式：第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置雙脈沖：觸發脈沖信號源同時發出兩個脈沖，如果一個觸發脈沖加至共陰極組的本元件，則另一個觸發脈沖加至共陽極組中的前一個元件，反之亦然。實現比較容易。因而用的比較多。寬脈沖：即觸發脈沖的寬度均大于60°，但應小于120°，一般在80°～100°之間。門級發熱比較嚴重。三相橋式全控電路的工作可分為整流工作狀態和逆變工作狀態。各個晶閘管的脈沖相位關系：第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置要使1、3、5元件依次導通，他們的觸發脈沖間依次有120°的相位差要使2、4、6元件依次導通，他們的觸發脈沖間依次有120°的相位差接在同一相上的兩只元件觸發脈沖應相差180°相鄰的兩個觸發脈沖相位差為60°二、整流工作狀態（1）=0的情況在ωt0

時刻，雙脈沖分別加在1和6元件上，形成通路：

元件的導通順序：第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置（2）=30°的情況可控硅元件不在自然換流點換流，而是后移一個角。分析方式和上面相似。元件的導通順序：（3）

=60°第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置（4）60°<≤90°時，輸出的電壓Ud的瞬時值將出現負值。這是因為作為整流橋負載的轉子繞組將產生感應電動勢以維持電流id連續流通的緣故。第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置三、逆變工作狀態將三相橋式全控整流電路的控制角限制在90°～180°內，而輸出平均電壓為負值。此時，電路是將直流電能變換為交流電能，并反饋回到交流電網中去。在同步發電機的可控硅勵磁系統中，利用逆變原理可將貯存在發電機轉子繞組中的磁場能量變換為交流電能并饋回到交流電源，以迅速降低發電機的定子電勢，實現快速滅磁，從而減輕事故情況下發電機的損壞程度。第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置（1）時第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置（2）和時第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置四、逆變失敗與控制角的限制三相全控橋運行在逆變工作狀態時，該關斷的前一只元件不能關斷而繼續導通，該導通的后一只元件不能開通而繼續截止。結果使同步發電機轉子繞組中的自感電勢通過導通的橋臂元件形成短路，或者使整流橋的輸出平均電壓與自感電勢形成順向串聯，造成更大的短路電流。這種現象即稱為逆變失敗，或稱為逆變顛復。第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置逆變失敗的原因：第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置觸發電路工作不正常。可控硅元件損壞。交流電源發生異常現象。逆變角過小。

五、三相全控橋實現逆變的條件第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置負載必須是電感性負載，且原來儲存能量

控制角α應大于90°小于180°

逆變時，交流側電源不能消失六、輸出電壓平均值和控制角的關系三相全控橋式在電感性負載時，輸出電壓的波形在一個周期中為均稱的六段，所以，計算輸出直流平均電壓值時，可只計算任一l／6周期內波形的平均值。第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置小結：第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置整流橋的兩種工作狀態：整流狀態和逆變狀態（重點）逆變的條件和逆變失敗的原因輸出電壓平均值和控制角的關系3.4半導體勵磁調節器的構成

主要內容：第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置半導體勵磁勵磁調節器的構成各環節的工作原理勵磁調節器的靜態工作特性3.4.1半導體勵磁調節器的構成第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置3.4.2各環節的工作原理一、測量比較單元

作用：測量發電機電壓并變換為直流電壓，再與給定的基準電壓相比較，得出發電機電壓差信號。第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置對測量比較單元的基本要求：測量電路要有足夠的靈敏度時間常數小，響應速度快直流測量電壓平穩，紋波系數小直流基準電壓穩定輸入電壓與輸出電壓之間存在線性關系及受系統頻率變化的影響小第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置測量比較單元的構成正序電壓濾過器作用：發生不對稱性短路時，可將負序和零序分量阻斷，只輸出對稱的、數值略為降低的正序電壓。第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置測量整流電路：由測量變壓器和整流橋組成。為了將發電機電壓成比例的變換為平穩直流電壓，通常采用多相整流電路及相應的濾波電路。目前普遍采用三相或六相橋式整流電路。第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置濾波電路：由于測量整流電路輸出的直流電壓中含有諧波分量，即除直流分量外，還有高次諧波分量。為了得到平穩的直流電壓，必須進行濾波，以保證調節器平穩地工作。第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置電壓比較及整定電路：電壓比較是將濾波環節輸出的與機端電壓成正比的直流電壓KUG（其中0＜K＜1)，與比較電路中的基準電壓進行比較，得出一個電壓偏差信號，輸出到綜合放大單元。電壓整定是對發電機電壓給定值進行整定，使發電機電壓或無功功率能滿足運行工況的要求。測量比較單元的工作特性第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置二、綜合放大單元第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置綜合放大單元的作用是：將電壓偏差信號ΔUG和其他輔助信號（勵磁系統穩定器）及提高電力系統穩定的穩定信號（電力系統穩定器）等進行綜合放大，提高調節裝置的靈敏度，以滿足勵磁調節的需求。對綜合放大單元的基本要求是：具有線性地綜合和放大多個輸入控制信號的能力，時間常數小，運算精度高且工作穩定等。第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置綜合放大單元的工作特性第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置三、移相觸發單元第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置移相觸發單元的作用是：將控制信號UC（即綜合放大單元的輸出電壓）按照勵磁調節的要求轉換成移相觸發脈沖，使控制角α隨UC的大小而變，并觸發晶閘管元件，從而達到調節勵磁電流的目的。移相觸發單元的構成三相全控橋觸發脈沖與主電源電路之間的相位配合關系稱為同步觸發電路原理：常用的是余弦波移相電路脈沖形成和放大環節：觸發脈沖的產生、最小α角限制、最大α角限制、逆變滅磁第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置3.4.3勵磁調節器的靜態工作特性勵磁調節器的工作特性是指發電機的端電壓UG與可控整流橋輸出的電流IAER的關系曲線。將測量比較單元、綜合放大單元、移相觸發單元、可控整流部分的工作特性合成，即可得到勵磁調節器的工作特性。第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置測量比較單元和綜合放大單元的合成第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置勵磁調節器靜態工作特性的合成第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置自動勵磁調節器靜態工作特性在工作區內的陡度，是調節器性能的重要指標之一第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置小結：第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置半導體勵磁調節器的構成（框圖）各個環節的作用（重點）勵磁調節器的靜態工作特性（理解）主要內容：第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置勵磁調節器的靜特性調整并聯運行發電機間無功功率的分配3.5.1勵磁調節器靜特性的調整目的：第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置保證發電機在投入和退出運行時能平穩的改變無功負荷，不致發生無功功率的沖擊。保證并聯運行的發電機組間無功功率的合理分配。

一、具有自動勵磁調節器的發電機外特性及其影響因素發電機的外特性：發電機的無功電流與端電壓的關系曲線。不僅與勵磁調節器的靜態工作特性有關，而且與發電機的調整特性有關。發電機的調整特性：發電機的在不同電壓值時其勵磁電流與無功負荷的關系曲線。第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置發電機裝設自動勵調節器后，其正常運行時的端電壓總在額定值附近變化，僅取UG＝UG?N時發電機的調整特性。第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置改變RP值，可上下平移發電機的外特性。而在某一RP值下，外特性隨IG?Q的增加而稍有下傾，下傾的程度可用調差系數Kadj來表示第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置調差系數Kadj表示無功負荷電流從零變至額定值時，發電機電壓的相對變化。調差系數表示了勵磁系統維持發電機電壓的能力。由圖分析取標幺值所以第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置當母線電壓波動時，發電機無功的增量與電壓偏差成正比，與調差系數成反比，式中的負號表明無功增大時機端電壓下降；要調整具有自動勵磁調節器的發電機外特性，實際上需要調整的是勵磁調節器的靜特性；勵磁調節器中需設置調差單元以進行發電機外特性的調差系數調整；設置測量比較單元基準電壓值(Uset)的大小以平移發電機的外特性；即勵磁調節器靜特性調整包括調差系數的調整和外特性的平移。第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置二、調差系數的調整要求調差單元對無功電流的變化能靈敏地反應，對有功電流反應不靈敏；按接線極性可分為正調差接線和負調差接線；

1、調差單元的工作原理第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置正調差：負調差：第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置輸入電壓與輸出電壓的關系

2、接入調差單元后發電機的外特性第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置直線1為調差單元退出工作時的調差系數，稱為自然調差系數，是不可調的固定值；直線2為正調差接線對發電機外特性的影響，也稱為電流穩定環節；直線3的調差系數為零，發電機機端電壓恒定；直線4為負調差接線對發電機外特性的影響，也稱為電流補償環節。第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置三、發電機外特性的平移第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置平移發電機的外特性是通過改變自動勵磁調節器的基準值（Uset）來實現的。增大整定的基準電壓（Uset）時，調節器的測量比較單元的特性將右移，所對應的調節器工作特性也將右移，發電機外特性平行上移；基準值減小，發電機外特性平行下移。現場運行人員只要調節機組的自動勵磁調節器中的整定電位器就可控制發電機外特性的上下移動，實現了無功負荷的轉移。第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置3.5.2并聯運行發電機間無功功率的分配

同一母線上并聯運行的幾臺發電機，如果改變其中一臺發電機的勵磁電流，不僅影響該機組無功電流的變化，而且還影響并聯機組間的無功電流的分配，還會引起母線電壓的改變。一、機端直接并聯的發電機1、兩臺正調差特性發電機的并聯運行I1G.Q、I2G.Q↑→調節器感受電壓U'G↑（正調差）→調節器的輸出↓I1G.Q、I2G.Q↓──────────────────發電機勵磁↓無功電流減少時也有類似的過程。 第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置調差系數小的承擔的無功電流增量大；

要求機組承擔無功電流的增量對各自額定無功電流的比值應相等。所以，機端直接并聯的發電機具有相同的調差系數，且各機組的發電機外特性應重合。2、一臺無差特性發電機和一臺有差特性發電機并聯運行第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置1、無差調節特性2、正調差特性3、負調差特性正調差：無差調節的機組要承擔全部的無功負荷變動。（分配不合理）負調差：這種方式運行不穩定。兩臺無差特性的發電機也不能在同一母線上運行3、一臺負調差特性發電機和一臺正調差特性發電機并聯運行第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置I1G.Q↑→調節器感受電壓U'1G↓（負調差）→調節器的輸出↑I1G.Q↑↑───────────────發電機勵磁↑由2和3得出結論：負調差機組不能參與機端直接并聯運行。4、發電機并列運行時無功負荷分配的計算例3-1

某電廠有兩臺發電機在公共母線上并聯運行，一號機的額定功率為25MW，二號機的額定功率為50MW。兩臺機組的額定功率因數都是0.85，調差系數為0.05。如果系統無功負荷使電廠無功功率的增量為它們總無功容量的20%，問各機組陽春承擔的無功負荷增量是多少？母線上的電壓波動是多少？例3-2

在例3-1中，若一號機的調差系數為0.04，二號機調差系數仍為0.05。當系統無功負荷波動時仍使電廠總無功增加20%，問各機組的無功負荷增量是多少？母線上的電壓波動是多少？第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置二、經升壓變壓器后發電機組的并聯運行第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置Usys=U1G

－I1G.QXT1Usys=U2G

－I2G.QXT2第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置負調差特性發電機的經變壓器后，能夠補償變壓器阻抗上的壓降，在并聯點仍具有正調差特性，能夠穩定運行，提高并聯點的電壓水平。結論：第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置1、機端直接并聯的發電機組：無差特性的發電機不得多于一臺；負調差特性的發電機不能參與并聯運行；為使無功負荷按機組的容量比例分配，各機組的發電機外特性應重合，并具有正調差系數。2、經升壓變壓器后并聯的發電機組：對機端電壓來說，可以是負調差特性，但對并聯運行點來說，應是正調差特性，此時仍能穩定無功負荷的分配。本次課小結第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置勵磁調節器的靜特性調整（理解其目的）并列運行發電機間無功功率的分配（掌握負荷分配的計算）第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置主要內容：同步發電機的繼電強行勵磁同步發電機的滅磁3.6同步發電機繼電強行勵磁電力系統短路故障母線電壓降低時，為提高電力系統的穩定性，應迅速將發電機勵磁增加到最大值，稱為強行勵磁，簡稱強勵。強勵有以下作用：有利于電力系統的穩定運行；有助于繼電保護的正確動作；有助于用戶電動機的自起動過程；縮短電力系統短路故障切除后母線電壓的恢復時間。

第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置一、繼電強行勵磁的接線及工作原理第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置低電壓繼電器中間繼電器信號繼電器強勵接觸器QF的輔助觸點滅磁開關ROV是強勵裝置動作后必須在勵磁回路保留的電阻，用以防止勵磁機的過電壓，其阻值由制造廠規定；采用兩個低電壓繼電器，用兩個中間繼電器的觸點相串聯起動強勵接觸器KM，這是為防止電壓互感器的熔斷時造成的誤強勵；串入發電機主開關的輔助觸點和自動滅磁開關的輔助觸點，用以保證發電機在起動時或事故掉閘后和發電機在滅磁過程中，強勵裝置不發生誤動；為使強勵裝置動作后有關勵磁設備不致過熱，一般考慮強勵時間為20s左右。第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置二、繼電強行勵磁參數整定低壓啟動繼電器返回電壓Ur應滿足

Ur<UN或Ur=UN/KrelUr=KrUactUact=UN/KrelKr

Uact=（80%~85%）UN

第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置

這樣整定后，對于機端故障的三相短路，繼電強勵裝置能可靠動作，具有一定的靈敏度。但對發電機機端的兩相短路，則靈敏度不夠。

第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置三、繼電強行勵磁接線原則第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置并列運行各機組的繼電強行勵磁裝置，應分別接入不同名的相間電壓上，以保證發生任何類型的相間故障時，均有一定數量的機組能進行強行勵磁。在某些類型的相間短路情況下，若自動調節勵磁裝置不能保證強行勵磁，則繼電強行勵磁裝置所接相別，應優先選擇這些失靈的故障形式，以便有自動調節勵磁裝置不能反映時，繼電強行勵磁裝置能夠動作。

可采用正序電壓或復合電壓起動的繼電強行勵磁裝置。電壓互感器一次或二次側發生斷線故障時，繼電強行勵磁裝置不應誤動作。當備用勵磁機代替工作勵磁機時，繼電強行勵磁裝置應切換到備用勵磁機上。

四、強勵指標第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置強行勵磁要求：強勵頂值電壓高、勵磁響應速度快。

強勵倍數和勵磁電壓響應比是衡量發電機強勵能力的兩項重要技術指標。（一）強勵倍數KHSE=UEmax/UE.N

KHSE值愈大，強勵效果愈好，但其值的大小，涉及制造和成本等因素，一般取1.6~2第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置（二）勵磁電壓響應比通常將勵磁電壓在最初0.5s內上升的平均速率定義為勵磁電壓響應比。勵磁電壓響應比=

（電壓標幺值/s）

第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置3.7同步發電機的滅磁運行中的同步發電機或發電機—變壓器組中的變壓器繞組內部故障時，繼電保護裝置應快速動作，將發電機立即退出工作，在繼電保護動作將發電機斷路器跳開的同時，還應迅速滅磁。滅磁就是使發電機勵磁組的磁場盡快的消失。

第一是滅磁時間要短；第二是滅磁過程中勵磁電壓不應超過允許值。常見的幾種滅磁方法第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置勵磁繞組對常數電阻放電的滅磁

勵磁繞組對非線性電阻放電的滅磁

全控整流橋的逆變滅磁

一、勵磁繞組對常數電阻放電的滅磁方法

第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置RL串聯回路中的電流第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置轉子回路電壓轉子滑環最大電壓電阻Rm增大時，UEmax也增大，最大電壓是有限制的，所以電阻也是有限制的第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置所以，為防止轉子滑環間過電壓，Rm的數值應受到限制，滅磁過程就慢些。手冊規定Rm的數值一般為勵磁繞組熱狀態電阻值的4~5倍，滅磁時間約為5~7s。二、勵磁繞組對非線性電阻放電的滅磁方法

（一）理想滅磁條件分析第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置恒電阻時電壓、電流的變化理想滅磁電壓、電流的變化（二）快速滅磁開關第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置DM型滅磁開關帶有滅弧柵，它利用串聯短弧的端電壓的特性控制滅磁過程，使之接近于理想滅磁條件。當滅磁開關通過的電流變化時，兩端的電壓基本不變，所以快速滅磁開關是一個較為理想的非線性滅磁電阻。

發電機正常運行時，DM的主觸頭1和弧觸頭2閉合，為勵磁電流提供通路。滅磁時，DM的主觸頭1先斷開，弧觸頭2仍閉合，故不產生電弧；經極短的時間后，滅弧觸頭2斷開，在它上面產生了電弧，由于橫向磁場H等的作用，電弧上升，被驅入滅弧柵3中，把電弧分割成很多串聯的短弧，任其在滅弧柵燃燒，直到勵磁繞組中電流降到接近零時才熄滅。由于這些短弧的長度不變，所以當電流在很大范圍內變化時，其壓降也不變。所以滅磁過程中，磁場電流就以等速衰減，直到為零，與理想的滅磁過程接近，故稱為快速滅磁開關。第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置快速滅磁開關在大型機組上得到了普遍運用。注意：當勵磁電流過小時，由于磁場H的數值大為減小，吹弧能力也大為減弱，以致不能把電弧完全吹入滅弧柵3中，因而使快速滅磁過程失敗，應注意這一實際問題。

第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置（三）全控整流橋的逆變快速滅磁開關滅磁時勵磁繞組兩端電壓第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置勵磁繞組兩端加一反向電壓，這是滅磁較快的原因。由三相全控整流橋的工作原理可知，當控制角90°＜α＜180°時，全控橋處于逆變狀態，輸出電壓為負值。因此，在交流勵磁機經三相全控整流橋供電的勵磁系統中，可用改變控制角α的大小，實現發電機的逆變滅磁。第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置為使逆變滅磁順利進行，逆變角β一般取為40°，即α取140°，并設置限制元件，使α角不大于150°。其次是在逆變滅磁過程中，交流電源電壓不能消失。

發電機的滅磁實際上是將勵磁繞組儲存的能量消耗掉。采用常數電阻滅磁時，儲能轉變為熱能，消耗在該電阻上；采用非線性電阻（滅弧柵）滅磁時，儲能轉變為電弧消耗在滅弧柵中；采用整流橋逆變滅磁時，儲能饋送給勵磁電源。

第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置本次課小結第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置1、同步發電機的繼電強行勵磁（理解其原理）2、同步發電機滅磁（掌握其滅磁方法）第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置同步發電機的勵磁系統舉例主要內容：1、半導體勵磁調節器簡單介紹2、微機型勵磁調節器微機型勵磁調節器的構成微機型勵磁調節其的主要性能特點微機勵磁調節器實例3.8.1半導體自動勵磁調節器第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置3.8.2微機型勵磁調節器第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置隨著電力系統的發展、發電機的單機容量不斷增加，系統越來越大，越來越復雜，對勵磁調節器的要求也日益提高；同時隨著計算機和大規模集成電路在電力工業中的廣泛應用，微機型勵磁調節器將逐漸替代模擬型勵磁調節器；無論微機型或模擬型，勵磁調節器構成的主要環節都是相似的；微機型勵磁調節器借助其軟件優勢，在實現復雜控制和增加輔助功能等方面有很大的優越性和靈活性。

一、微機型勵磁調節器的構成（一）硬件電路第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置主機模擬量輸入通道開關量輸入、輸出通道脈沖輸出通道接口電路運行操作設備第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置（二）軟件框圖第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置發電機的勵磁調節是一個快速實時的閉環調節，它對發電機機端電壓的變化要有很高的響應速度，以維持端電壓在給定水平。勵磁調節器還必須具有對發電機及勵磁系統起保護作用的一些限制功能，如強勵和低勵限制等。

微機型勵磁調節器的調節和限制及控制等功能，都是通過軟件實現的。微機型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。第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置主程序：控制調節軟件

限制及保護模塊

數據采集及信號處理模塊

移相及觸發脈沖模塊

手動/自動跟蹤、系統電壓跟蹤模塊

雙機通信模塊

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，另一個中斷來自不可屏蔽中斷源，它是由看門狗（WATCHDOG）電路發出的。第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置二、微機型勵磁調節裝置的主要性能特點第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置硬件簡單，可靠性高

便于實現復雜的控制方式

硬件易實現標準化，便于產品更新換代

顯示直觀通信方便

三、微機勵磁調節器實例

介紹一套雙微機勵磁調節器（A機和B機完全相同）。雙機切換設有專門的切換電路。第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置1、信號采集模擬量信號開關量信號2、調節控制：第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置PID算法電力系統穩定器勵磁系統穩定器線性最優控制非線性最優控制靜態調差3、移相觸發和脈沖放大4、輔助功能和勵磁限制5、通道切換6、顯示7、微機勵磁調節器的電源第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置通道切換一直是雙微機勵磁調節器的瓶頸問題，切換不可靠，雙通道毫無意義電源監視是通道切換必備的功能，一般用光電隔離器來實現，較嚴格的用電壓比較器來實現。雙微機勵磁調節器應用中存在的問題影響裝置可靠性的因素第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置切換不可靠機械損傷電氣損傷電磁兼容溫度漂移本次課小結第三章同步發電機的自動調節勵磁裝置了解半導體勵磁調節器的框架了解微機勵磁調節器5.1輸電線路的自動重合閘的作用及基本要求第五章輸電線路的自動重合閘主要內容自動重合閘裝置在電力系統中的作用對自動重合閘裝置的基本要求自動重合閘裝置的分類裝設自動重合閘裝置的規定5.1.1自動重合閘裝置在電力系統中的作用（FunctionofAutoreclosure）第五章輸電線路的自動重合閘重合閘的成功率=重合閘成功的次數總動作次數自動重合閘裝置(AutomaticReclosingDevice簡稱ARD

)

是當斷路器跳開后按需要自動投入的一種自動裝置輸電線路的故障80%-90%都是瞬時性故障，故障斷開后進行一次重合，成功恢復供電的可能性比較大一般在60~90%之間第五章輸電線路的自動重合閘2003年全國220kV及以上系統線路主保護運行情況統計表

保護類型縱聯距離零序重合閘動作總次數7312608325804026正確動作次數7244607425754016不正確動作次數誤動64953拒動40072003年正確動作率（％）

99.0799.8599.8199.75第五章輸電線路的自動重合閘采用自動重合閘的技術經濟效果：

大大提高供電的可靠性提高系統并列運行的穩定性糾正斷路器的誤跳閘當重合于永久性故障上時的不利影響：

使電力系統又一次受到故障的沖擊使斷路器的工作條件惡化5.1.2對自動重合閘裝置的基本要求(BasicRequirementsforAutoreclosure)

第五章輸電線路的自動重合閘（1）重合閘的起動方式按控制開關位置與斷路器位置不對應的原則起動由保護起動（2）重合閘不應動作的情況用控制開關或通過遙控裝置將斷路器跳開手動合閘于故障線路第五章輸電線路的自動重合閘（3）動作次數應符合預先的規定（4）動作后應能自動復歸（5）應能在重合閘以前或重合閘以后加速繼電器的動作（6）應具有接收外來閉鎖信號的功能（7）動作應迅速5.1.3自動重合閘的分類(ClassificationofAutoreclosure)

第五章輸電線路的自動重合閘按組成元件的動作原理機械式電氣式按控制斷路器的方式單相重合閘三相重合閘綜合重合閘分相重合閘第五章輸電線路的自動重合閘按動作次數一次重合閘二次重合閘按運用線路的結構單側電源ARD雙側電源ARD根據控制的電氣元件不同線路重合閘母線重合閘變壓器重合閘5.1.4裝設重合閘的規定第五章輸電線路的自動重合閘1kV及以上的架空輸電線路和電纜與架空混合線路，在具有斷路器的條件下，如用電設備允許且無備用電源自動投入時，應裝設自動重合閘裝置旁路斷路器或兼作旁路斷路器的母線聯絡斷路器，應裝設自動重合閘裝置低壓側不帶電源的降壓變壓器，可裝設自動重合閘裝置必要時，母線故障可采用母線自動重合閘裝置5.2單側電源線路三相一次自動重合閘第五章輸電線路的自動重合閘故障→保護動跳三相→重合閘起動合三相永久性故障：保護再跳三相，不再重合瞬時性