方法
在改变发电机的励磁电流中,一般不直接在其转子回路中进行,因为该回路中电流很大,不便于进行直接调节,通常采用的方法是改变励磁机的励磁电流,以达到调节发电机转子电流的目的。 [2]
常用方法有:改变励磁机励磁回路的电阻,改变励磁机的附加励磁电流,改变可控硅的导通角等。
这里主要讲改变可控硅导通角的方法,它是根据发电机电压、电流或功率因数的变化,相应地改变可控硅整流器的导通角,于是发电机的励磁电流便跟着改变。这套装置一般由晶体管,可控硅电子元件构成,具有灵敏、快速、无失灵区、输出功率大、体积小和重量轻等优点。在事故情况下能有效地抑制发电机的过电压和实现快速灭磁。
组成单元
自动调节励磁装置通常由测量单元、同步单元、放大单元、调差单元、稳定单元、限制单元及一些辅助单元构成。 [2]
1.测量单元
被测量信号(如电压、电流等),经测量单元变换后与给定值相比较,然后将比较结果(偏差)经前置放大单元和功率放大单元放大,并用于控制可控硅的导通角,以达到调节发电机励磁电流的目的。
2.同步单元
同步单元的作用是使移相部分输出的触发脉冲与可控硅整流器的交流励磁电源同步,以控硅的正确触发。
3.调差单元
调差单元的作用是为了使并联运行的发电机能稳定和合理地分配无功负荷。
4.稳定单元
稳定单元是为了改善电力系统的稳定而引进的单元 。励磁系统稳定单元 用于改善励磁系统的稳定性。
5.限制单元
限制单元是为了使发电机不致在过励磁或欠励磁的条件下运行而设置的。
指出并不是每一种自动调节励磁装置都具有上述各种单元,一种调节器装置所具有的单元与其担负的具体任务有关。
组成部件
自动调节励磁的组成部件有机端电压互感器、机端电流互感器、励磁变压器;励磁装置需要提供以下电流,厂用AC380v、厂用DC220v控制电源.厂用DC220v合闸电源;需要提供以下空接点,自动开机.自动停机.并网(一常开,一常闭)增,减;需要提供以下模拟信号,发电机机端电压100V,发电机机端电流5A,母线电压100V,励磁装置输出以下继电器接点信号;励磁变过流,失磁,励磁装置异常等。
励磁控制、保护及信号回路由灭磁开关,助磁电路、风机、灭磁开关偷跳、励磁变过流、调节器故障、发电机工况异常、电量变送器等组成。在同步发电机发生内部故障时除了解列外,还灭磁,把转子磁场尽快地减弱到小程度,转子不过的情况下,使灭磁时间尽可能缩短,是灭磁装置的主要功能。根据额定励磁电压的大小可分为线性电阻灭磁和非线性电阻灭磁。
数字自动调节励磁装置
近十多年来,由于新技术,新工艺和新器件的涌现和使用,使得发电机的励磁方式得到了不断的发展和完善。在自动调节励磁装置方面,也不断研制和推广使用了许多新型的调节装置。由于采用微机计算机用软件实现的自动调节励磁装置有显著优点,很多国家都在研制和试验用微型机计算机配以相应的外部设备构成的数字自动调节励磁装置,这种调节装置将能实现自适应调节。
PLC实质是一种于工业控制的计算机,其硬件结构基本上与微型计算机相同,基本构成为:
a、电源
PLC的电源在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的,因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内,可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去
b. 中央处理单元(CPU)
中央处理单元(CPU)是PLC的控制。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据;检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态,并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC投入运行时,它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据,并分别存入I/O映象区,然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序,经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后,后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置,如此循环运行,直到停止运行。
为了进一步提高PLC的可靠性,近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统,或采用三CPU的表决式系统。这样,即使某个CPU出现故障,整个系统仍能正常运行。
c、存储器
存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。
存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。
d、输入输出接口电路
1、现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路,作用是PLC与现场控制的接口界面的输入通道。
2、现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成,作用PLC通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。
e、功能模块
如计数、定位等功能模块
f、通信模块
如以太网、RS485、Profibus-DP通讯模块等
(3)线性优励磁控制LOEC。为了进一步改善电力系统小干扰稳定及动态品质, 70年代初,国际上一些学者提出了线性优控制方式LOEC。80年代清华大学对此进 行了研究,研制成功工业样机,经由天津电气传动研究所、武汉洪山电工研究所制造生产的产品,已在碧口、刘家峡、白山、红石等水电站的机组上投入运行。有资料说明, 结合实际计算,这种励磁调节方式,可将系统动态稳定极限角δm提高到127°。但是, 它是基于系统全状态量的优线性反馈的,要求状态量能实际测量,从而给实际应用带来了困难。而且将其应用于多机电力系统励磁控制设计时,不能得到分散的优控制规 律,只能得到次优的控制方案,这不能不是一种缺陷,在非线性系统中,一旦偏离了设计工况,优控制就不存在了。
(4)零动态多变量励磁控制ZDEOC。ZDEOC的设计原则是仅仅输出状态量的 动态品质在任何时刻都是优的,即系统输出状态量的动态偏差Y (t)在任何时候都 趋于零,即,当t≥0时,Y (t) =0。而对其发电机的其他状态,即内部状态,无须 苛求,只求稳定即可。这种调节规律系由清华大学提出,在电力自动化研究院电气控制 技术所生产SJ800微机励磁调节器上配置,已在动模上作了单机无穷大系统试验,证明 能有效改善远距离输电系统稳定性,现已在岩滩水电站300MW机组上投入运行。
非线性多变量励磁控制NEC
NEC在设计中,对于小干扰和大干扰,都采用电力系统的非线性模型。应用微 分几何方法对电力模型(可表示为一个标准的仿射非线性系统)进行线性化,寻找适 当的坐标变换及非线性状态反馈,使系统转化为一个完全可控的线性系统,由此求出线性 优控制,从而求得非线性控制。经变量代换,终得出非线性优控制规律NOEC。
清华大学用这种NEC的理论和方法设计并研究成功GEC-1型微机非线性励磁控 制器,它一举解决了电力系统小干扰与大干扰控制的统一性、控制对电网参数的鲁棒 性、分散优控制等三个关键问题,有利于提高输电系统的安全稳定水平。
GEC-1型微机非线性励磁控制器,从1994年11月起已经在丰满水电站一台容量为 85MW的水轮发电机组和10台容量为100~200MW的汽轮发电机上成功地运行。西北电网的稳定仿真计算表明,依靠这种控制器不仅抑制了西电东送所出现的弱阻尼振荡,而且还 提高了东电西送动态稳定极限。对三峡工程机组励磁方式的研究表明,采用NEC方式,在 各种运行方式下,都能提供很强的人工阻尼,在提高系统暂态和静态稳定方面,均优于目前 的所有PSS和LOEC。以单机对无穷大系统的为例,静态稳定极限比采用PID方式提高 35.7%,比采用PSS方式提高7.1%,比采用LOEC方式提高15.7%;暂态稳定极限比采用 PID方式提高38%,比采用PSS方式提高4.7%,比采用LOEC方式提高14.2%。