ABB勵磁控制器單元,盡享實(shí)惠

ABB勵磁控制器單元,盡享實(shí)惠

勵磁
一般我們把根據(jù)電磁感應(yīng)原理使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子形成旋轉(zhuǎn)磁場的過程稱為勵磁。此外，為發(fā)電機(jī)等“利用電磁感應(yīng)原理工作的電氣設(shè)備”提供工作磁場也叫勵磁 。有時(shí)，向發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子提供轉(zhuǎn)子電源的裝置也叫勵磁。
隨著電力建設(shè)的發(fā)展，中國電力系統(tǒng)行業(yè)已進(jìn)入大網(wǎng)絡(luò)、高電壓、大機(jī)組的階段。大容量機(jī)組運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性對于整體電網(wǎng)的穩(wěn)定性和安全至關(guān)重要。然而，影響發(fā)電機(jī)穩(wěn)定性最大的是電機(jī)勵磁系統(tǒng)。勵磁系統(tǒng)對于電網(wǎng)安全起到了非常重要的作用，它不僅是機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的保證，也是整個(gè)電網(wǎng)中無功以及電壓調(diào)節(jié)的杠桿。 [1]
主要作用
1、維持發(fā)電機(jī)端電壓在給定值，當(dāng)發(fā)電機(jī)負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，通過調(diào)節(jié)磁場的強(qiáng)弱來恒定機(jī)端電壓。
凸極式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖
凸極式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖
2、合理分配并列運(yùn)行機(jī)組之間的無功分配。
2、提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，包括靜態(tài)穩(wěn)定性、暫態(tài)穩(wěn)定性及動態(tài)穩(wěn)定性。

方法
在改變發(fā)電機(jī)的勵磁電流中，一般不直接在其轉(zhuǎn)子回路中進(jìn)行，因?yàn)樵摶芈分须娏骱艽?，不便于進(jìn)行直接調(diào)節(jié)，通常采用的方法是改變勵磁機(jī)的勵磁電流，以達(dá)到調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流的目的。 [2]
常用方法有：改變勵磁機(jī)勵磁回路的電阻，改變勵磁機(jī)的附加勵磁電流，改變可控硅的導(dǎo)通角等。
這里主要講改變可控硅導(dǎo)通角的方法，它是根據(jù)發(fā)電機(jī)電壓、電流或功率因數(shù)的變化，相應(yīng)地改變可控硅整流器的導(dǎo)通角，于是發(fā)電機(jī)的勵磁電流便跟著改變。這套裝置一般由晶體管，可控硅電子元件構(gòu)成，具有靈敏、快速、無失靈區(qū)、輸出功率大、體積小和重量輕等優(yōu)點(diǎn)。在事故情況下能有效地抑制發(fā)電機(jī)的過電壓和實(shí)現(xiàn)快速滅磁。
組成單元
自動調(diào)節(jié)勵磁裝置通常由測量單元、同步單元、放大單元、調(diào)差單元、穩(wěn)定單元、限制單元及一些輔助單元構(gòu)成。 [2]
1.測量單元
被測量信號（如電壓、電流等），經(jīng)測量單元變換后與給定值相比較，然后將比較結(jié)果（偏差）經(jīng)前置放大單元和功率放大單元放大，并用于控制可控硅的導(dǎo)通角，以達(dá)到調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵磁電流的目的。
2.同步單元
同步單元的作用是使移相部分輸出的觸發(fā)脈沖與可控硅整流器的交流勵磁電源同步，以保證控硅的正確觸發(fā)。
3.調(diào)差單元
調(diào)差單元的作用是為了使并聯(lián)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)能穩(wěn)定和合理地分配無功負(fù)荷。
4.穩(wěn)定單元
穩(wěn)定單元是為了改善電力系統(tǒng)的穩(wěn)定而引進(jìn)的單元 。勵磁系統(tǒng)穩(wěn)定單元 用于改善勵磁系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
5.限制單元
限制單元是為了使發(fā)電機(jī)不致在過勵磁或欠勵磁的條件下運(yùn)行而設(shè)置的。
必須指出并不是每一種自動調(diào)節(jié)勵磁裝置都具有上述各種單元，一種調(diào)節(jié)器裝置所具有的單元與其擔(dān)負(fù)的具體任務(wù)有關(guān)。
組成部件
自動調(diào)節(jié)勵磁的組成部件有機(jī)端電壓互感器、機(jī)端電流互感器、勵磁變壓器；勵磁裝置需要提供以下電流，廠用AC380v、廠用DC220v控制電源.廠用DC220v合閘電源；需要提供以下空接點(diǎn)，自動開機(jī).自動停機(jī).并網(wǎng)（一常開，一常閉）增，減；需要提供以下模擬信號，發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓100V，發(fā)電機(jī)機(jī)端電流5A，母線電壓100V，勵磁裝置輸出以下繼電器接點(diǎn)信號；勵磁變過流，失磁，勵磁裝置異常等。
勵磁控制、保護(hù)及信號回路由滅磁開關(guān)，助磁電路、風(fēng)機(jī)、滅磁開關(guān)偷跳、勵磁變過流、調(diào)節(jié)器故障、發(fā)電機(jī)工況異常、電量變送器等組成。在同步發(fā)電機(jī)發(fā)生內(nèi)部故障時(shí)除了必須解列外，還必須滅磁，把轉(zhuǎn)子磁場盡快地減弱到最小程度，保證轉(zhuǎn)子不過的情況下，使滅磁時(shí)間盡可能縮短，是滅磁裝置的主要功能。根據(jù)額定勵磁電壓的大小可分為線性電阻滅磁和非線性電阻滅磁。
數(shù)字自動調(diào)節(jié)勵磁裝置
近十多年來，由于新技術(shù)，新工藝和新器件的涌現(xiàn)和使用，使得發(fā)電機(jī)的勵磁方式得到了不斷的發(fā)展和完善。在自動調(diào)節(jié)勵磁裝置方面，也不斷研制和推廣使用了許多新型的調(diào)節(jié)裝置。由于采用微機(jī)計(jì)算機(jī)用軟件實(shí)現(xiàn)的自動調(diào)節(jié)勵磁裝置有顯著優(yōu)點(diǎn)，很多國家都在研制和試驗(yàn)用微型機(jī)計(jì)算機(jī)配以相應(yīng)的外部設(shè)備構(gòu)成的數(shù)字自動調(diào)節(jié)勵磁裝置，這種調(diào)節(jié)裝置將能實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)調(diào)節(jié)。

(3)線性最優(yōu)勵磁控制LOEC。為了進(jìn)一步改善電力系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定及動態(tài)品質(zhì)， 70年代初，國際上一些學(xué)者提出了線性最優(yōu)控制方式LOEC。80年代清華大學(xué)對此進(jìn) 行了研究，研制成功工業(yè)樣機(jī)，經(jīng)由天津電氣傳動研究所、武漢洪山電工研究所制造生產(chǎn)的產(chǎn)品，已在碧口、劉家峽、白山、紅石等水電站的機(jī)組上投入運(yùn)行。有資料說明， 結(jié)合實(shí)際計(jì)算，這種勵磁調(diào)節(jié)方式，可將系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定極限角δm提高到127°。但是， 它是基于系統(tǒng)全狀態(tài)量的最優(yōu)線性反饋的，要求狀態(tài)量能實(shí)際測量，從而給實(shí)際應(yīng)用帶來了困難。而且將其應(yīng)用于多機(jī)電力系統(tǒng)勵磁控制設(shè)計(jì)時(shí)，不能得到分散的最優(yōu)控制規(guī) 律，只能得到次優(yōu)的控制方案，這不能不是一種缺陷，在非線性系統(tǒng)中，一旦偏離了設(shè)計(jì)工況，最優(yōu)控制就不存在了。
(4)零動態(tài)多變量勵磁控制ZDEOC。ZDEOC的設(shè)計(jì)原則是僅僅保證輸出狀態(tài)量的 動態(tài)品質(zhì)在任何時(shí)刻都是最優(yōu)的，即系統(tǒng)輸出狀態(tài)量的動態(tài)偏差Y (t)在任何時(shí)候都 趨于零，即，當(dāng)t≥0時(shí)，Y (t) =0。而對其發(fā)電機(jī)的其他狀態(tài)，即內(nèi)部狀態(tài)，無須 苛求，只求穩(wěn)定即可。這種調(diào)節(jié)規(guī)律系由清華大學(xué)提出，在電力自動化研究院電氣控制 技術(shù)所生產(chǎn)SJ800微機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器上配置，已在動模上作了單機(jī)無窮大系統(tǒng)試驗(yàn)，證明 能有效改善遠(yuǎn)距離輸電系統(tǒng)穩(wěn)定性，現(xiàn)已在巖灘水電站300MW機(jī)組上投入運(yùn)行。
非線性多變量勵磁控制NEC
NEC在設(shè)計(jì)中，對于小干擾和大干擾，都采用電力系統(tǒng)精確的非線性模型。應(yīng)用微 分幾何方法對電力模型(可表示為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的仿射非線性系統(tǒng))進(jìn)行精確線性化，尋找適 當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)變換及非線性狀態(tài)反饋，使系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為一個(gè)完全可控的線性系統(tǒng)，由此求出線性 最優(yōu)控制，從而求得非線性控制。經(jīng)變量代換，最終得出非線性最優(yōu)控制規(guī)律NOEC。
清華大學(xué)用這種NEC的理論和方法設(shè)計(jì)并研究成功GEC-1型微機(jī)非線性勵磁控 制器，它一舉解決了電力系統(tǒng)小干擾與大干擾控制的統(tǒng)一性、控制對電網(wǎng)參數(shù)的魯棒 性、分散最優(yōu)控制等三個(gè)關(guān)鍵問題，有利于提高輸電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定水平。
GEC-1型微機(jī)非線性勵磁控制器，從1994年11月起已經(jīng)在豐滿水電站一臺容量為 85MW的水輪發(fā)電機(jī)組和10臺容量為100～200MW的汽輪發(fā)電機(jī)上成功地運(yùn)行。西北電網(wǎng)的穩(wěn)定仿真計(jì)算表明，依靠這種控制器不僅抑制了西電東送所出現(xiàn)的弱阻尼振蕩，而且還 提高了東電西送動態(tài)穩(wěn)定極限。對三峽工程機(jī)組勵磁方式的研究表明，采用NEC方式，在 各種運(yùn)行方式下，都能提供很強(qiáng)的人工阻尼，在提高系統(tǒng)暫態(tài)和靜態(tài)穩(wěn)定方面，均優(yōu)于目前 的所有PSS和LOEC。以單機(jī)對無窮大系統(tǒng)的為例，靜態(tài)穩(wěn)定極限比采用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%;暫態(tài)穩(wěn)定極限比采用 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%。