基于分布式控制网络的同步发电机励磁控制系统

摘要

同步发电机励磁控制系统对于维持电力系统的电压水平、提高电力系统稳定运行的能力、改善发电机的运行条件等都起到了极其重要的作用。近年来随着电力系统规模的不断扩大，对系统安全稳定运行的要求日益突出，因此对发电机励磁系统的可靠性、稳定性提出了更高的要求。长期以来，人们试图使用各种手段来进行电力系统的稳定控制，其中励磁控制一直是广大科学工作者的研究重点，这主要是因为励磁控制有着其它控制手段所不可替代的优点。 以往励磁系统各部件之间采用的硬接线联络方式逐渐显示出不足，例如：一旦设计完成，修改和变动非常困难；部件之间耦合紧密，容易因某部件故障引起其它部件异常；成本高，调试、维修困难。目前通过现场总线网络组建分布式励磁控制系统实现励磁系统内部各个单元之间的信号传送，优于传统的控制方式。为此，本文提出基于分布式控制网络的同步发电机励磁控制系统。 本文介绍了同步发电机励磁控制系统的组成，回顾了国内外同步发电机励磁控制系统的发展现状。针对全网的无功平衡和优化控制的需要，将分布式网络应用到励磁控制系统中，并阐述了系统的设计方法。本文通过对同步发电机励磁控制器新型控制理论的研究，了解了线性最优控制、自适应控制及模糊逻辑控制等各自的优缺点。因此，本文采用一种引入杂交、变异算子的改进蚁群算法。论文利用某水电站同步发电机组参数进行了半实物仿真研究，经仿真实验，结果表明，对于不同的运行工况，该励磁控制器具有较好的控制性能。最后，根据模型要求对励磁控制单元、主回路以及起励、灭磁回路进行了分析研究，并在实验室条件下对励磁系统进行了模型试验，试验结果证明：网络通讯可靠、系统状况良好。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1引言

1.2同步发电机励磁控制系统的发展及现状

1.2.1励磁控制方式

1.2.2励磁控制理论的发展

1.2.3励磁调节器国内外研究状况

1.3分布式控制在电力系统中的应用

1.4论文研究的主要内容及章节安排

第2章基于分布式控制网络的励磁系统结构

2.1系统模型参数

2.2基本结构

2.2.1系统组成

2.2.2自动励磁调节基本原理

2.2.3自动励磁调节单元的冗余结构

2.3三取二多通道冗余策略

2.4分布式网络

2.4.1调节系统主要部件简介

2.4.2双CAN总线的构成

2.4.3组建双网中的问题

2.5 小结

第3章控制算法及仿真研究

3.1改进蚁群算法

3.1.1蚁群算法的产生

3.1.2蚁群算法的基本原理

3.1.3基于全局优化的改进蚁群算法

3.2基于改进蚁群算法的励磁调节器的设计

3.2.1基于改进蚁群算法的励磁控制的结构

3.2.2基于改进蚁群算法的励磁调节器的仿真研究

3.3 小结

第4章励磁控制单元的设计

4.1励磁控制单元硬件结构及工作原理

4.1.1主机板

4.1.2信号调理单元

4.1.3触发脉冲放大板

4.1.4稳压电源

4.2励磁控制单元功能说明

4.2.1运行方式及其相互跟踪

4.2.2电压给定值的设定

4.2.3过励延时限制与强励延时限制

4.2.4欠励瞬时限制

4.2.5空载低频保护及截止功能

4.2.6召唤显示功能

4.2.7正常运行灯

4.3 小结

第5章主回路及起励、灭磁回路分析

5.1主回路接线方式

5.2同步发电机的起励系统

5.2.1自动控制

5.2.2手动控制

5.3同步发电机的灭磁系统

5.3.1概述

5.3.2非线性电阻灭磁

5.4小结

第6章结论与展望

6.1研究成果

6.2展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间主要的研究成果