励磁调节装置引起发电机无功上冲原因分析

凭据红雁池发电有限责任公司9号发机电无功上冲现象的分析处置进程，简要介绍了励磁调理装配的原理及现场调试需注重的问题。

0引言
红雁池发电有限责任公司9号100MW发机电励磁调理装配为东方机电股份有限公司生产的DWLQ-12型微机励磁调理器，它适用于带副励磁机的交流励磁机－静止整流器励磁系统----即"三机"系统。交流主励磁机的输出经硅整流桥和磁场断路器供给发机电磁场；主励磁机的磁场电流由可控硅桥整流副励磁机输出来提供。
1DWLQ-12型微机励磁调理器原理简介
调理器采样发机电和主励磁机的电流、电压、系统电压等反馈旌旗灯号，经由过程调理可控硅桥的触发角度，到达发机电的自动励磁调理。
整套励磁装配包括自动调理器、硅整流柜、磁场开关柜、切换柜、过电压庇护柜等部件。其中自动调理器为此装配的焦点，它包括操作柜（-OPC）、调理柜一（-AVR-Ⅰ）、调理柜二（-AVR-Ⅱ）。操作柜装有一些继电器和人机对话操作工作站，而且包括主回路的输进／输出电缆接头；两个调理柜各包括一个调理通道，每一个调理通道包括一条主回路和一台微型计较机和旌旗灯号检测和调理单元。调理器的控制部门以高速IPC工控机为中心，其组成模板包括CPU主板、I/O板、A/D板、网卡、电子盘、脉冲形成板。两个通道的微机和操作柜内的工作站组成ARCNET局域网，以同轴电缆毗连。模拟旌旗灯号处置单元处置的旌旗灯号有发机电和主励磁机的电流、电压、系统电压，调理后的旌旗灯号送到工控机的A/D板。副励磁机机端电压旌旗灯号送到旌旗灯号调理单元，将正弦波转化为同频率的方波，送到工控机的脉冲形成板，使可控硅触发脉冲与交流电源同步。可控硅的触发脉冲在脉冲形成板生成，送到脉冲放年夜单元，经放年夜后送到可控硅的控制极。六路脉冲皆是距离60度的双脉冲。正常情况下，两个通道并联工作，当其中某一通道因故退出运行时，另外一通道可知足包括发机电强励在内的所有运行需要。
调理柜AVR的主要目的是切确控制和调整发机电机端电压和无功功率，响应时间不跨越几微秒。本数字调理器不竭比力反馈旌旗灯号和给定的误差，计较出控制。经由过程给定适当的比例放年夜系数、积分系数、微分系数、硬反馈系数、软反馈系数、调差系数等保证发机电稳定运行。
励磁调理器有恒电压、恒电流、恒无功功率三种运行方式。在原理上，三种运行方式可在肆意时刻进行切换；切换时不会发生机端电压或无功波动。恒电压运行时若电压丈回路发生了故障，将自动切换到恒电流运行方式。在故障未断根前，不能切到恒电压和恒无功功率方式。发机电运行在空载状态下，不允许励磁调理器切换至恒无功功率方式运行，仅当发机电并网后，这两种方式的切换才有用。
2无功上冲检查、处置情况
2002年1月15日9号机于17：53分并网运行，调理柜Ａ、Ｂ柜输出电流不异。16日清晨8：00分，系统无任何冲击，9号机无功由9Mvar上升至51Mvar，转子电压由162V上升至190V，转子电流由910A上升至1200A，有功为80MW。17日1:30分，系统无任何冲击，9号机无功负荷从24Mvar上升至56Mvar。凭据上述情况，分析认为励磁调理装配软硬反馈是一个负反馈，硬反馈旌旗灯号在三机励磁系统中起到减小控制系统的时间常数，软反馈可起到超前调理的作用，增强系统稳定性，但若是反馈作用太年夜将会使系统不稳定，所以尽将反馈旌旗灯号取小一些，将A、B柜"调理器输出电流丈校正系数KpuIfdh"由1.35降至0.66后，发机电转子电压、转子电流、励磁机励磁电压摆动年夜，A、B柜输出电压也有轻细摆动，后将系数改成0.85，观察正常。
1月20日0：05分系统无任何冲击，9号机无功由23Mvar上升至80Mvar，有功为102MW。将A、B柜"调理器输出电流丈校正系数KpuIfdh"由0.8改成1.0，观察正常。
1月21日至23日9号机临修，对励磁调理装配进行了周全检查，并进行开环实验，实验发现永磁机输出电流丈回路中低值区间有丈值非线性误差的情况，分析认为是由于调理柜输出电流电压（I/U）变比太年夜的缘故。
1月25日3：10～7：30分，有功为67MW，无功为8Mvar，发机电转子电压为141V，交流励磁机电压为118V，发机电转子电压在120～180V之间摆动，交流励磁机电压在100～125V之间摆动。检查9号机励磁调理柜，未发现异常。
凭据上述情况，分析认为：#9机励磁调理器经过检查，25日投运以来，发现在夜间低负荷时，固定在年夜约P=68MW，Q=8Mvar四周发生发机电励磁电压表摆动、而机组输出无较着变化的情况。综合机组停机时代检查的数据，估与永磁机输出电流丈回路中低值区间有丈值非线性误差的情况有关；而此前之所以未发生一样现象，多是由于双通道间通讯网络故障，两台计较机自力工作，相互弥补输出、相互牵扯，因而能连结输出稳定。为证实以上猜度，需做实验验证。实验方案是：小幅调整反馈系数Kpuifdl，再将发机电负荷降到前两天泛起电压摆动的区间，观察是否泛起不异情况。若是情况有所改良，则说明现象可经由过程参数调整来抑制；若情况照旧，说明可能硬件回路参数匹配不妥，则在适当的时辰更换永磁机输出电流丈变送器，暂时要求发机电避开该点运行。

1月29日3：15分将A、B柜"调理器输出电流丈校正系数KpuIfdh"由1.0改成1.2，观察正常。
1月30日17：42分，有功为81MW，无功为19Mvar，发机电转子电压在160～200V之间摆动，交流励磁机电压在140～160V之间瞬间摆动3～4次。
凭据上述现象，分析认为：9号机励磁调理器29日清晨反馈系数Kpuifd从1.0调整至1.2后，经实验在低负荷区间未发生摆动。但29日下战书在P=80MW时发生励磁电压间歇摆动而发机电无功不变的现象。经分析，中心反馈环节放年夜倍数太年夜，造成系统振荡，从而致使该现象。1月30日12：30分，将反馈系数Kpuifd从1.2调整至1.0，软反馈系数Kifds从1200调至1000，硬反馈系数Kifdh从50调至60后，至2月2日电压无摆动现象。
2月2日8：47分又发生无功由12Mvar上升至70Mvar，有功为90MW，其余表计均有分歧水平摆动的现象，为完全解决9号发机电无功上冲的问题，经认真分析研究，制定以下方案：
（1）采用直流电压调理取代之前的交流电压调理，由于当系统频率年夜幅度变化时会致使交流电压丈有误差，使调理器误调，而直流电压调理则不受频率的影响。
（2）数字滤波采用平均值滤波连系惯性滤波，使滤波效果更好。
（3）取消积分和微分，采用比例、硬反馈、软反馈方式进行调理，破除了由于微分投进后致使触发角变化快而强减时触发角变化慢的弊端。
（4）ARCNET网络通讯采用中断方式取代查询方式，使调理器数据交换实时性更好。
（5）经由过程发出方波旌旗灯号至他机来检测是否处于正常运行状态。
3取得效果
实施以上方案后，作了以下工作：
在静态调试进程中：
（1）在作小电流开环时，发现可控硅触发角在48度和37度有失落脉冲的现象，分析多是由于中频机带负载能力有限而至，将同步旌旗灯号滤波电容加年夜一倍后，此缺陷消除。重新用数字示波器校对触发角度。
（2）将300安培／10伏的电流电压变换器的串心联接铜排取消，用70平方毫米的软铜芯线环绕纠缠两匝后，使经由过程电流电压变换器的电流加年夜一倍，破除了由于变送器工作在非线性区对换节器的影响。
在动态调试进程中：
（1）动态实验在升压至额按时，发机电励磁电压不稳，在调整调理系数效果不年夜的情况下，将惯性滤波取消，调整比例放年夜系数为180，硬反馈系数为15，软反馈系数为1320，励磁电压稳定。
（2）在并网后，机组带一定负荷，励磁电压泛起波动，而且与频率变化年夜有关，多是调理器活络度较高而至，将比例放年夜系数调整为100，硬反馈系数为15，软反馈系数为400，励磁电压波动情况好转。
（3）斟酌到励磁电压的波动与系统有关的身分，出格在系统负荷波动时浮现在发机电定子电流波动后才泛起励磁电压的波动，将调差系数整定为正调差0.01投进后，励磁电压波动情况年夜为好转，波动幅度小，而且在系统频率无变化时励磁电压处于稳定状态，正调差的益处在于系统泛起无功缺额时能够实时削减角度将无功增加，在无功上冲时能够将角度加年夜将无功下降。
经由过程以上处置，调理器的缺陷得以解决，运行正常，发机电再未泛起无功上冲现象。
4运行中需注重的问题
（1）为了使励磁系统运行靠得住，系统内的的限制功能必需调整合适，以免引发继电庇护装配动作，使发机电不能接连工作。
（2）运行人员对励磁系统运行中泛起的异常现象要实时准确的记实在案，以便于有关技术人员分析。
（3）由于励磁系统的复杂性，各参数的调整要凭据分歧的机组状态进行调整，以知足系统和发机电组的平安稳定运行。