励磁系统中的各种定值介绍一、励磁系统中各种定值的分类励磁系统中的各种整定值主要是在励磁调节器（AVR）中。

本次重点介绍励磁调节器中的定值。

1、发电机的励磁形式一般有直流励磁机系统、三机常规励磁系统、无刷旋转励磁系统、自并励励磁系统等。

（1）自励直流励磁机励磁系统：（2）三机常规励磁系统：（3）无刷旋转励磁系统（4）自并励励磁系统2、华北电网各个电厂所用的励磁调节器有吉思GEC系列、南瑞电控SAVR2000系列、NES5100系列、SJ800系列、洪山的HJT系列、ABB公司的UN5000系列、GE公司的EX2100系列、英国R-R的TMR-AVR、日本三菱等。

各个厂家的励磁调节器中的定值数量各不相同。

少的几十个（如吉思、南瑞），多的上千个（如ABB、GE）。

3、针对各种励磁调节器中的定值按照使用功能可以分为（1）控制定值（控制参数）控制定值包括自动方式控制参数、手动方式控制参数、PSS控制参数、低励限制控制参数、过励限制控制参数、过激磁限制控制参数等（2）限制动作定值包括过励限制动作定值、过激磁限制动作定值、低励限制动作定值等（3）其他定值包括励磁调节器模拟量测量的零飘修正、幅值修正、励磁方式定义、起励时间设定、调压速度设定、调差率等。

励磁调节器部的控制参数励磁调节器作为发电机的一种自动控制装置。

在正常运行或限制动作时，用来控制发电机的运行工况不超过正常运行围的参数。

这些参数在运行中，是时刻发挥作用的。

控制参数整定的合理，直接影响整个励磁系统的动态特性的好坏及各种限制功能的正常发挥作用。

一、自动方式下的控制参数(电压闭环)1、自动方式是以机端电压作为控制对象的控制方式，是励磁调节器正常的工作方式。

也是调度严格要求必须投入的运行方式。

华北电网调度部门下发的《华北电网发电机励磁系统调度管理规定》中规定：（1）各发电厂机组自动励磁调节装置正常应保持投入状态，其投入、退出和参数更改条件应在运行规程中作出规定，并应得到调度部门和技术监督部门的批准。

调度部门要求投入的PSS装置应可靠投入运行。

发电机自动励磁调节装置、PSS装置如遇异常退出，应及时向当值调度员备案，事后向技术监督部门汇报。

（2）电厂将励磁系统定值报有关调度部门和技术监督部门审核、批准后执行。

运行中如定值或设定参数发生变化，须经有关调度部门和技术监督部门核准方可执行。

参数实测后如定值或设定参数发生变化，应说明对已实测参数是否有影响，必要时重新进行参数实测工作。

（3）发电机励磁系统应采用定发电机电压控制方式运行。

如果采用其他控制方式需要经过调度部门和技术监督部门的批准。

2、按照经典自动控制原理，一般采用PID控制方式。

其中的P代表比例调节控制，I代表积分调节控制，D代表微分调节控制。

一般励磁调节器中的PID控制形式有以下三种方式：（1）并联PID控制方式传递函数Kp ：比例增益；Ki ：积分增益；Kd ：微分增益。

传递函数的数学表达式为：KdS SKi Kp ++ （2）串联PID 控制方式传递函数传递函数的数学表达式为：)11()2111(TiSS T S T Kp +•++•说明：并联PID 控制方式和串联PID 控制方式，按照自动控制原理的传递函数，只是表述方式的不同，实际的传递函数形式是一致的。

将并联PID 的传递函数可以变换为：SKdS KpS Ki 2++ （1）。

将串联PID 传递函数中，令T2=0，可以变换为：SS T Kp S Kp T Ti Kp Ti Kp 21)1(•++•+（2）。

以上（1）、（2）两个数学公式中，令：Ki （1）=Kp/Ti （2），Kp （1）=Kp/Ti*T1+Kp （2），Kd （1）=Kp*T1（2）。

则二者具有相同的函数特性。

（3）两级超前滞后环节控制方式传递函数传递函数的数学表达式为：ST S T S T S T Kp 41312111++•++• 在实际整定中，一般将T1<<T2，此环节主要体现的是积分效应（I ）；T3〉〉T4，此环节主要体现的是微分效应 （D ）。

具体到实际励磁调节器中不同的设计，励磁调节器中的实际传递函数和表述方式不同，整定的参数含义和数值也有所不同。

请注意。

二、励磁系统中的自动方式下，主要影响特性的是PID 参数。

PID 参数的整定不同，对自动方式下，励磁系统的动态特性影响很大。

1、励磁系统行业标准中规定：阶跃量为发电机额定电压的5%，发电机端电压超调量应不超过阶跃量的30%，振荡次数不超过3次，调整时间不超过10S ，电压上升时间不大于0.6S （自并励系统）或0.8S （三机常规））。

2、自动控制方式下，PID 参数变化对励磁系统动态特性的影响（1）以并联PID 控制方式为例，了解PID 参数对动态特性的影响。

并联PID 控制方式的基本传递函数形式如下：（1.1）改变Kp参数对励磁系统动态特性的影响：改变纯比例增益Kp，主要影响发电机电压的上升速率和超调量，纯比例增益Kp增大，上升速度加快，超调量增大。

（1.2）改变Ki参数对励磁系统动态特性的影响：仅改变纯积分增益Ki，对发电机电压的响应特性影响不大。

（1.3）改变Kd参数对励磁系统动态特性的影响：仅改变纯微分增益Kd，影响发电机电压上升速度和超调量，Kd增大，上升速度加快，超调量减小；而Kd减小，上升速度变慢，同时超调量增大。

（2）以两级超前滞后控制方式为例，了解PID参数对动态特性的影响：两级超前滞后环节控制方式的基本传递函数形式如下：（2.1）改变AVR的增益Ks（相当于Kp）测试结果表明，仅改变直流增益Kp，主要影响发电机电压的上升速率和超调量，增益Kp增大，上升速度加快，超调量增大。

（2.2）改变AVR的微分时间常数T1测试结果表明，仅改变微分时间常数T1，主要影响发电机电压的上升速率，微分时间常数T1增大，上升速度加快，且电压超调量减小。

注：在调节器中，T1、T2参数，构成一级积分效应环节。

当T1增大时，相当于增加了微分效应，减少了积分效应。

因此，T1增大，上升速度加快，超调量减少。

（2.3）改变AVR的时间常数T2测试结果表明，仅改变时间常数T2，主要影响发电机电压的上升速率和超调量，时间常数T2减小，上升速度加快，超调量变大。

注：在调节器中，T1、T2参数，构成一级积分效应环节。

当T2减少时，相当于增加了微分效应，减少了积分效应。

因此，T1减少，上升速度加快，超调量变大。

（2.4）改变AVR的微分时间常数T3测试结果表明，仅改变微分时间常数T3，主要影响发电机电压的上升速率和超调量，微分时间常数T3增大，上升速度加快，超调量减小。

注：在调节器中，T3、T4参数，构成一级微分效应环节。

当T3增大时，相当于增加了微分效应。

因此，T3增大，上升速度加快，超调量减少。

（2.5）同时增大AVR的时间常数T1、T2，保持T1/T2不变。

测试结果表明，同时增大AVR的时间常数T1、T2，对发电机电压的超调量和上升时间影响不大。

3、通过以上波形，我们可以了解PID参数整定是否合适，在现场可以通过空载5%阶跃试验的方法来验证。

如果发现空载5%阶跃试验的结果，与行业标准相比不符。

可以参照以上的调整原则进行参数调整，使之满足标准的要求。

其他传递函数的形式，可以依照传递函数的变换为并联PID的形式，根据实际传递函数的形式进行参数调整。

一般情况下，试验整定完成后，此部分的参数不允许随意更改。

因为，此部分参数是保证励磁系统动态特性的基础，同时也是励磁调节器中其他限制控制功能实现的基础。

三、手动控制方式（励磁电流闭环方式或励磁电压闭环方式）手动控制方式，是自动方式方式发生故障后的一种后备运行方式。

手动控制方式的控制对象是If（转子电六）或Uf（转子电压）。

在手动方式下，不要求励磁系统的动态特性。

行业标准中，也未对其提出具体的要求。

我们一般认为，只要达到运行中稳定。

发生小扰动后，变化过程平稳，并最终仍能够保持稳定即可。

1、手动控制方式的传递函数形式一般采用：（1）PID控制（比例、积分、微分）、（2）P控制（比例）、（3）PI控制（比例、积分）传递函数形式比较简单，不在描述了。

2、手动控制方式，各个制造厂为方便起见，原理设计上一般很简单。

某些制造厂还将此部分参数设置为不允许现场调整。

我们通过现场实际试验和检查分析后，发现：在一般情况下，手动方式下的控制参数PID整定值，一般为自动方式下的1/3到1/5。

保证工作稳定即可，不追求控制的快速性和精确性。

手动控制方式传递函数与自动控制方式传递函数相似。

但是要注意控制对象是If （转子电流）或Uf（转子电压），不是自动方式下的机端电压。

四、PSS控制方式1、 PSS的作用：PSS（电力系统稳定器）是附加在自动方式下的控制方式。

其作用是抑制电网系统的0.1—2HZ的有功功率振荡。

此功能，通过测量发电机有功功率的变化，利用一组控制参数，来改善励磁系统的角度滞后情况，抑制电网系统的有功功率振荡。

通过PSS功能，可以提高发电机有功输出的稳定性和对系统振荡的抑制能力。

正常运行中，此部分功能是正常投入工作的。

如果发生系统振荡，PSS将自动起作用，以抑制系统振荡。

华北电网调度部门下发的《华北电网电力系统稳定器（PSS）装置运行暂行规定》中要求：(一)投入PSS装置的机组，其机组的PSS装置正常必须置入投运状态，且必须将自动励磁调节器投入自动位置。

(二)投入PSS装置的机组，如自动励磁调节器退出自动位置，视为PSS退出运行。

(三)投入PSS装置的发电机组因各种原因退出PSS装置(PSS低于定值后装置自动退出情况除外)时，应提前向调度部门提出申请。

原则上该机组的PSS退出时，相应机组也应停运，特殊情况另行处理。

（四）发电机组PSS装置(包括励磁系统)的整定参数应适应华北、华中、东北区域电网不同联网方式运行要求，对0.1HZ～2.0HZ系统振荡频率围的低频振荡模式应能提供正阻尼。

（五）根据电网安全稳定要求应投入PSS装置的发电机组，发电厂有责任和义务在机组安装PSS装置并将其置入投运状态;对于新投产的机组，其PSS装置必须与该机组同步投运。

2、 PSS传递函数形式：（1） PSS1A模型PSS1A模型参数说明:TW=隔直环节时间常数；Kpss=PSS输出增益；T1、T2、T3、T4、T5、T6=超前滞后补偿系数。

（2） PSS2A模型TW1、TW2、TW3=隔直环节时间常数；T7=电功率计算时间常数；Ks1=PSS 输出增益；Ks2=计算电功率的补偿系数；Ks3=信号匹配系数；T1、T2、T3、T4=超前滞后补偿系数；T8、T9=扭振信号滤波时间常数；N 、M=扭振信号滤波器阶数；3、 PSS 投入效果的检查：有功功率振荡的阻尼比计算方法：通过现场加入+2~+4%阶跃信号，实际测量的发电机有功功率的波形，计算阻尼比。