龙首二级水电站发电机励磁系统的研究与设计

摘要

本文就水轮发电机组励磁系统进行探讨，得出了一套可应用于大中型水轮发电机的励磁系统。并在此基础上结合龙首二级水电4＃水轮发电机组的试验研究，通过对试验数据的分析，得出的结论对于水轮发电机组励磁运行具有一定的指导意义。 本文首先综述了同步发电机励磁系统在电力系统运行中的重要作用，介绍了发电机励磁调节器的发展历史，国内外励磁系统的发展应用现状及其发展趋势。详细分析了励磁系统的组成及重要作用。 其次，在概述发电机励磁控制算法的发展历程及应用现状的基础上，介绍了励磁控制方法中的常规PID控制、改进PID控制、电力系统稳定器(PSS)、PID+PSS控制，以及目前研究较热的模糊PID控制、线性最优控制、非线性鲁棒控制等及各自的优缺点和参数的选取。 再次，根据以上分析及水电站4＃机组具体情况，研制了一套适用于该机组的励磁系统。该系统具有独特的双总线结构、微机/微机/模拟三个调节通道、良好的软件兼容和人机界面、与计算机连接灵活等优点。介绍了该励磁系统的硬件设计、外围接口、通讯规约、软件设计及工作原理。 最后，通过对电站4＃机组进行发电机升流实验、发电机升压实验、励磁系统闭环及开环实验，分析实验数据及特征曲线，结果表明该励磁系统具有良好的性能。

目录

文摘

英文文摘

声明

1综述

1.1绪论

1.2励磁调节器的发展及国内外现状

1.2.1励磁调节器的发展历程

1.2.2国内励磁调节器发展概况

1.2.3国外励磁调节器发展概况

1.2.4励磁装置的技术发展趋势

1.3励磁系统的组成及其作用

1.3.1励磁控制系统的基本组成

1.3.2励磁系统的作用

1.4本文的主要工作

2励磁控制系统算法分析

2.1算法综述

2.2PID励磁控制

2.2.1常规PID控制

2.2.2改进的PID控制

2.2.3PID调节器原理

2.3PSS的工作原理

2.4PID+PSS控制方式

2.5模糊PID励磁控制

2.5.1模糊PID励磁控制器设计

2.5.2PID控制器参数整定原则

2.5.3模糊控制器各环节的确定

2.5.4建立模糊规则表

2.5.5清晰化

2.6线性最优励磁控制(LOEC)

2.6.1线性最优励磁控制器

2.6.2线性最优励磁控制对改善电力系统稳定的作用

2.6.3关于线性最优励磁控制的说明

2.7非线性鲁棒励磁控制(NRC)

2.8本章小结

3.励磁系统硬件组成及外围接口

3.1系统概述

3.1.1系统框图

3.1.2工作原理

3.2励磁调节器

3.2.1励磁调节器配置

3.2.2励磁调节器基本工作原理

3.2.3总线

3.2.4数字通道之CPU板

3.2.5数字通道之A/D转换板

3.2.6数字通道之开关量输入板

3.2.7数字通道之开关量输出板

3.2.8数字通道之总线转接板

3.2.9数字通道之操作接口板

3.2.10模拟式手动通道(C套调节器)

3.3功率整流柜

3.3.1基本配置

3.3.2智能化功率柜(选用)

3.3.3脉冲变压器

3.3.4脉冲长距离传输

3.4灭磁及过压保护

3.5起励回路

3.6电源系统

3.7与监控系统的接口

3.7.1基本原理

3.7.2常规I/O方式

3.7.3通讯和组网方式

3.8输出接点定义

3.9通讯规约

3.9.1接口定义

3.9.2通讯格式

3.9.3通讯协议

3.10操作命令

3.10.1获取励磁系统的状态

3.10.2通讯控制

3.10.3增磁控制

3.10.4减磁控制

3.10.5恒无功运行控制

3.10.6获取模拟量

3.11本章小结

4.励磁系统软件设计

4.1概述

4.2励磁调节控制程序

4.2.1励磁调节控制程序方框图

4.2.2开机条件与停机命令

4.2.3中断程序

4.3软件移相特性

4.4软件限制功能

4.5调差特性

4.6本章小结

5.试验

5.1电站简介

5.2概述

5.2.1试验措施编制的依据及试验标准

5.2.2试验中需测量的电气参数

5.2.3试验的组织和分工

5.2.4试验应具备的条件

5.3试验内容及步骤

5.3.1发电机升流试验

5.3.2发电机升压试验

5.3.3励磁系统闭环升压试验

5.3.4开环试验(即总体静态特性试验)

5.4本章小结

6.结论及展望

6.1结论

6.2展望

致谢

参考文献