华电能源哈三电厂600MW机组励磁系统改造

摘要

哈尔滨第三发电厂＃3、＃4发电机原有的励磁调节装置为哈尔滨电机厂生产的HWTA-60型模拟式产品，这种励磁调节装置原理复杂、元件抗干扰能力差、运行极不稳定；并且此装置厂家已不再生产，维护备件无处购买；另外限于当时的技术水平及各种条件的制约，技术含量、元件质量、工艺水平都存在有不同程度的问题。随着电力系统科学技术水平的提高，此装置愈发暴露出技术水平、落后、调节性能低下、可靠性差、自动化水平低等缺点，已不适应现代化电网对设备技术等级的要求。 为改变这种状况，确保机组及电网的安全稳定运行，决定进行励磁系统的改造。根据多年的工作经验分析了该厂的实际情况后，决定采用GEC全数字非线性励磁控制装置。并提出采用：全双置配置方式，即配备完全独立的两个控制柜，每柜均含有控制器、功率桥、电源及相关的逻辑操作回路；两套调节器允许并列运行，每套调节器均能满足包括强励在内的发电机各种运行工况对励磁的要求，并实现无扰切换。同时根据该厂机组的参数和运行工况要求，与厂家共同确定了过励磁限制、欠励磁限制的曲线和参数。并解决了发变组保护、同期装置、热工回路的技术接口问题。负责编制了机组励磁系统试验方案。通过技术改造，改变原有励磁系统的技术水平落后、可靠性差、维护量大等缺点，提高了设备的自动化运行水平。 本论文对发电机励磁控制系统的发展进行了论述；对其前沿发展状况进行了分析；并对励磁方式及励磁调节器的作用进行了探讨；结合哈三电厂600MW机组励磁控制系统的改造，分析了HWTA-60型它励静止模拟式励磁系统的调节特性及控制原理，指出旧式的励磁控制系统控制方式单一、调节品质差等缺点，说明其已不适应现代化电网对安全性、稳定性的要求。详细地分析了GEC全数字式非线性励磁装置的工作原理及工作特性，阐述了励磁系统调节的控制规律：机端电压偏差的控制PID、电力系统稳定器PSS、线性最优励磁控制LOEC、非线性最优励磁控制NOEC；介绍了励磁系统各个电参数的概念；并详细介绍了励磁调节器的软件设计和硬件结构及GEC励磁装置采用的先进非线性控制理论和全数字化的微机控制技术。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1励磁系统发展综述

1.1.1励磁方式的发展

1.1.2励磁控制方式的发展

1.2自动励磁调节器发展的现状和面临的要求

1.2.1励磁调节器发展概述

1.2.2运算速度的要求

1.3非线性励磁装置在系统中的作用

1.3.1电压控制

1.3.2保证并联运行发电机组间无功负荷合理分配-调差系数

1.3.3分配无功功率

1.3.4提高同步发电机并联运行的稳定性

1.4本课题的主要研究内容

第2章励磁调节特性及控制原理

2.1励磁系统

2.2励磁调节静态稳定特性

2.3励磁调节动态稳定特性

2.4励磁调节暂态稳定特性

2.5励磁反馈控制

2.6励磁控制规律

2.6.1机端电压偏差的PID控制

2.6.2电力系统稳定器PSS

2.6.3线性最优励磁控制LOEC

2.6.4非线性最优励磁控制NOEC

2.7本章小结

第3章励磁系统电参数的概念及硬件结构介绍

3.1励磁系统电参数的定义

3.1.1周期交流电压有效值

3.1.2周期交流电流有效值

3.1.3视在功率

3.1.4有功功率

3.1.5无功功率

3.1.6功率因数

3.1.7电能

3.2各部分名称

3.2.1仪表单元

3.2.2控制单元

3.2.3电源单元

3.2.4开关单元

3.2.5 SCR全控桥

3.2.6交、直流开关

3.3本章小结

第4章励磁调节器的软硬件设计

4.1硬件结构概述

4.1.1励磁系统配置方式

4.1.2励磁调节器运行方式

4.1.3励磁调节器运行状态

4.1.4励磁调节器的构成

4.1.5交流采样技术

4.1.6脉冲直接形成技术

4.1.7量测转换电路

4.1.8可控硅整流单元(SCR)

4.1.9电源单元(POWR)

4.1.10逻辑回路

4.2软件的总体流程

4.2.1励磁操作

4.2.2电压给定值Ur的调整

4.2.3增、减磁节点防粘连功能

4.2.4保护及限制

4.3本章小结

第5章GEC装置在东北电网大扰动试验中的测试

5.1东北电网大扰动试验的目的

5.2东北电网大扰动实验录波图

5.3本章小结

结论

参考文献

致谢

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