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1、EXC9200励磁系统用户手册第 2 章系统组成及功能中国电器科学研究院有限公司广州擎天实业有限公司目 录2-1 EXC9200型励磁系统配置22-1.1型号规格22-1.2 EXC9200型励磁系统组成32-2 励磁调节器单元42-2.1 调节通道42-2.2 励磁调节器硬件配置及技术指标52-2.3 励磁调节器软件功能122-2.4 励磁调节器的特殊控制功能312-2.5 故障和报警信号逻辑382-2.6 防错功能402-2.7 跟踪功能402-2.8 其他辅助功能412-3 励磁系统功率单元432-3-1高频脉冲列形成技术442-3.2 脉冲变压器452-3.3集中式阻容保护452-3.
2、4 智能化功率柜专有技术462-4 灭磁及过压保护单元492-4.1灭磁及过压保护回路框图492-4.2灭磁柜的控制及显示部分512-4.3智能化灭磁柜专有技术522-5 起励单元532-1 EXC9200型励磁系统配置 EXC9200型励磁系统可根据电站具体需求，进行定制化生产，在主调节器及控制回路不变的情况下，可以选择不通的调节器冗余裕度，配置不同型式的功率整流部件和灭磁回路器件，组成多样的型号规格，可适应不同的需求。2-1.1 型号规格FJL4 V A L S P A D E 2 B I F (12) (13)：励磁装置柜体数量 ：调节器型号VEXC9200：调节通道组合方式T双通道D三
3、通道：人机界面L液晶显示器：柔性电制动无此功能S自并励接线，需独立的制动变压器A他励接线，无专门的制动变压器 ：整流桥冗余方式S单桥，无冗余R冷备用P并联运行：整流桥冷却方式A实芯铝散热器H热管散热器：灭磁方式A交流灭磁D直流灭磁R冗余灭磁：功率柜型号代码额定输出电流强励电流柜内整流桥数A500A1000A全控桥，一桥D1000A2000A全控桥，一桥E2000A4000A全控桥，一桥F3000A5000Aa全控桥，一桥X（10）功率柜数量(11) 灭磁电阻型式A线性电阻B非线性电阻X其它型式（12）功率柜和灭磁柜的控制显示方式 I-HMI控制和显示方式，智能化 N-通用表计、按钮等控制和显示
4、方式，常规化(13) 系统内部通信互连方式 F-光纤通信 C-CAN总线 2-1.2 EXC9200型励磁系统组成EXC9200型励磁系统主要由励磁调节器单元（调节柜）、功率单元（多个功率柜）、灭磁及过压保护单元（灭磁开关柜、灭磁柜、灭磁电阻柜等）、起励单元、励磁变压器等组成。EXC9200型励磁系统可根据客户具体需求定制：调节器可配置为双通道冗余或三通道冗余；功率柜可分为智能化功率柜和常规化功率柜；灭磁柜分为智能化灭磁柜和常规灭磁柜；系统内部通信方式可配置CAN总线方式，或者光纤通信方式。EXC9200型励磁系统采用分布式控制方式，各控制板件具备CAN总线能力，或光纤点对点通信能力。系统内部
5、通信互连方式可选用两种方案之一：一是采用CAN总线互连方式，二是采用光纤通信互连方式。系统内部具有双CAN总线，一是调节器及开入开出板的连接采样专用CAN总线；二是调节器与其他控制板件间通过系统CAN总线进行信息交互。系统内部光纤通信互连采用点对点通信方式，各控制板件的信息（不包括脉冲信号）通过光纤信息交互控制板进行通信，增加电磁抗干扰能力，提高系统信号传输的可靠性。2-2 励磁调节器单元2-2.1 调节通道EXC9200励磁调节器利用多CPU协同工作方式，完善的看门狗机制，同时对同步信号、机端电压信号的多方位采样和检测，创造性地对通道的可用状态进行分级，使调节器热备用更加合理，更加智能。通道
6、的可用状态分为0、1、2、3共4个级别，3级最高，表示通道的所有输入都正常；0级表示必备的输入失效，通道不能正常运行。调节通道的可用状态级别定义如下表：通道状态级别定义工作方式3通道正常调节自动/手动2PT故障手动0R631动作且无同步信号通道退出发电机机端电压、同步信号正常时能维持通道正常调节，通道状态为3级；当出现PT故障时，励磁电流、同步信号正常时能维持手动方式，通道状态变为2级；R631信号（机端电压大于10%，或励磁电流大于4.5%）动作，检测到同步信号消失，则本通道优先级变为0，通道自动退出。励磁调节通道具备自动方式和手动方式，通道从测量回路到脉冲输出回路完全独立。通过对同步电压、
7、机端电压、机端电流和励磁电流等信号的独立采样，可以获得最佳的系统可靠性。备用通道在脉冲输出级跟踪运行通道，保证通道间平稳、无扰动切换。1）双通道励磁调节器励磁系统配置A、B两个调节通道，主从工作方式，A、B通道互为备用，系统可靠性高。系统默认配置A通道为主通道，通道切换依据优先级进行，当备用通道优先级高于运行通道时，自动切换到备用通道运行。2）三通道励磁调节器励磁系统配置A、B、C三个调节通道，主从工作方式，A、B、C通道互为备用，最大化提高系统可用性。系统默认配置A通道为主运行通道，B通道为主备用通道，C通道为后备用通道。备用通道自动跟踪当前运行通道。当主备用通道优先级比运行通道的优先级高时
8、，将自动切换到主备用通道运行。当后备用通道优先级比主备用通道优先级高时，后备通道自动上升为主备用通道。2-2.2 励磁调节器硬件配置及技术指标EXC9200励磁调节器的CAN总线通信方案和光纤通信方案。以三通道调节器为例，CAN总线通信方案系统配置示意图如下：图2-1CAN总线通信方案系统配置图以三通道调节器为例，光纤通信方案系统配置示意图如下：图2-2CAN光纤通信方案系统配置图2-2.2.1 EXC9200调节通道EXC9200调节通道由广州擎天实业有限公司自主开发，核心控制板EXC9200HPU和外部信号接口板EXC9200MSI采用叠层方式组成，结构紧凑。调节通道独立采样机端电压、机端
9、电流、系统电压和同步电压等模拟量，开机、停机、并网、逆变等开关量，以及通道切换等信号。采用DIN导轨安装方式，方便快捷。主要特性及技术指标类别参数指标控制器32bit CPU800MHz64位双精度浮点运算Spartan6 390MHz25K LUTS1GB DDR3256Mb NorFlash128Mb SPI-Flash256Kb EEPROM16x 16bit 200KSPS ADC4x 16bit DAC通信3路千兆以太网2x RS2322x FlexCANCAN总线方案3对光纤通信光纤通信方案模拟量输入同步电压052V机端电压最大：150V机端电流5A或1A励磁电流010V测试信号：
10、白噪声等-10V+10V，420mA模拟量输出4路 010V开关量输入12路光电隔离24V信号电流：5mA开关量输出2路继电器接点信号30VDC2A2路OC门信号20mA24V脉冲信号6路隔离脉冲信号20mA24V结构导轨安装电源24V2-2.2.2 开关量EXC9200-IOB板开关量EXC9200-IOB板用于励磁系统调节器需要的输入开关量和调节器用于控制和操作的输出开关量。主要特性及技术指标类别参数指标控制器32bit ARM72MHz512K Byte Flash64Kbyte SRAM通信2路RS485RS232CANCAN总线方案3对光纤通信光纤通信方案开关量输入16路光电隔离24
11、V信号电流：5mA开关量输出12路继电器接点信号30VDC2A4路继电器接点信号250VAC8A结构导轨安装电源24V2-2.2.3 励磁电流采集EXC9200-FC板励磁电流采样板EXC9200-FC是采集励磁CT的信号，通过信号调理和隔离处理，输出3路隔离的电压信号至调节器和1路过励保护动作的继电器接点信号。主要特性及技术指标类别参数指标模拟量输入3路5A或1A模拟量输出3路隔离输出 010V开关量输出1路继电器接点信号30VDC2A结构导轨安装电源24V2-2.2.4 对外接口EXC9200-IIU板（CAN总线方案）对外接口EXC9200-IIU板实现励磁系统内部状态、故障和报警灯等对
12、外部监控系统的信号输出。IIU板通过CAN总线接收励磁系统信息（包括故障信息、状态信息），通过继电器接点输出至电站监控系统，同时通过RS485串行通讯口与电站监控系统相连。IIU板输出的继电器接点信号可通过组态软件灵活定义。主要特性及技术指标类别参数指标控制器32bit ARM72MHz512K Byte Flash64Kbyte SRAM通信2路RS485RS232CAN开关量输入5路光电隔离24V信号电流：5mA3路无源光电隔离信号5mA24V开关量输出20路继电器接点信号30VDC2A4路继电器接点信号250VAC8A结构导轨安装电源24V2-2.2.5 对外接口EXC9200-HIIU
13、模块（光纤通信方案）对外接口EXC9200-HIIU模块实现励磁系统内部状态、故障和报警灯等对外部监控系统的信号输出。HIIU板通过光纤点对点通信方式接收励磁系统信息（包括故障信息、状态信息），通过继电器接点输出至电站监控系统，同时通过网络或RS485通讯口与电站监控系统相连。HIIU模块输出的继电器接点信号可通过组态软件灵活定义。主要特性及技术指标类别参数指标控制器32bit CPU800MHz64位双精度浮点运算Spartan6 33MHz25K LUTS1GB DDR3256Mb NorFlash128Mb SPI-Flash256Kb EEPROM16x 16bit 200KSPS A
14、DC4x 16bit DAC通信3路千兆以太网2x RS2322x FlexCANRS485IRIG-B（DC）对时10对光纤通信光纤通信方案开关量输入5路光电隔离24V信号电流：5mA3路无源光电隔离信号5mA24V开关量输出24路继电器接点信号30VDC2A结构导轨安装电源24V2-2.2.6 多功能通信转换EXC9200MCB板MCB板用于励磁系统内外通信协议转换，其中包括B码对时（RS485接口）、RS485通信。主要特性及技术指标类别参数指标控制器32bit ARM72MHz512K Byte Flash64Kbyte SRAM2x128M Byte SPI-Flash通信RS485
15、IRIG-B（DC）B码对时RS232CAN结构导轨安装电源24V2-2.2.7 电厂PMU接口EXC9200PM板PM板用于励磁系统和PSS的关键信号接入PMU装置，接受调度部门实时监测。主要特性及技术指标类别参数指标控制器32bit ARM72MHz512K Byte Flash64Kbyte SRAM通信RS485RS232CAN3对光纤光纤通信方案模拟量输出4路420mA结构导轨安装电源24V2-2.2.8 人机界面彩色液晶触摸屏励磁调节柜的人机界面是实现励磁系统和操作人员进行交互的设备终端。人机界面具有以下功能：（1）显示人机界面显示机组运行参数、重要状态信息等运行工况。（2）命令操
16、作人机界面操作：起励、残压起励功能投/退、通道跟踪投/退、系统电压跟踪投/退、PSS投/退等功能操作。（3）参数整定和试验系统配置IIU板时，可整定无功调差、欠励限制等参数。系统配置HIIU模块时，可整定AVR、无功调差、PSS、欠励限制、过励限制等参数；阶跃试验和恒控制角试验。（4）故障报警及追忆：励磁系统故障或者异常状态即时报警，并记录其动作和复位时间，可追忆1000次信息。2-2.2.9 电源系统交流供电电源为三相四线交流380V电源，两路独立供应互为备用，柜内设有自动切换装置。交流电源主要用于提供风机电源、变送器电源、照明及加热器电源。直流供电电源为DC220V或DC110V，建议独立
17、提供起励电源、直流控制电源I段、直流控制电源II段。如选用分合闸电流较大的灭磁开关，还要增加专用合闸电源。直流24V操作电源由两路及以上的独立开关电源供电：励磁系统内部的自用变压器及直流控制电源，经过两台及以上独立的DC24V开关电源并列供电，保证了供电可靠性，各开关电源均有独立的电源控制开关。直流24V操作电源主要供应励磁装置的控制电路板，24V中间继电器，开入量回路及触发脉冲电源等弱电操作回路。自用变压器的原边取自功率整流柜交流输入端（即阳极电源）。一般情况下，当发电机机端电压大于80%额定电压以上时，自用变压器供电的DC24V电源即可正常工作。2-2.3 励磁调节器软件功能2-2.3.1
18、 调节功能2-2.3.1.1 运行方式及其给定值调节励磁调节器的调节通道具有两种运行方式：自动方式和手动方式。自动方式为恒机端电压调节，手动方式为恒励磁电流调节。自动方式是主要运行方式，有利于提高电力系统的运行稳定性。在自动方式下，附加了PSS环节，可有效抑制电力系统的有功低频振荡。手动方式是辅助运行方式，不允许长时间投入运行。励磁调节器上电或复位后，即默认转入自动方式。两种运行方式之间可以人工切换，机端PT故障时由自动方式自动切换为手动方式。发电机起励建压后，两种运行方式相互跟踪，即备用方式自动跟踪运行方式，跟踪的依据是两者的控制信号输出相等，且这种跟踪关系不能人工解除。自动方式和手动方式的
19、给定值，可由外部开入量命令来控制其预置值、增磁和减磁操作。给定值设有上限和下限。给定值的调节速度可按国标的要求通过软件设定。当调节器接受到外部停机令信号时，就把给定值置为下限。调节器接受到外部起励信号时，就把初始给定值置为预置值。外部的增、减磁操作就是直接对给定值大小进行增加或减少，通过此种方式来调节发电机电压或无功。2-2.3.1.2自动方式AVR和手动方式FCR的数学模型自动方式调节，即AVR，用于维持机端电压恒定，其反馈量为发电机端电压。为使励磁系统有良好的动态性能，AVR采用两级超前滞后校正环节，其数学模型由下图2-3所示：-10000Kavr+10000Uk_AVRUgdUgPSS_
20、uk-+图2-3 自动方式AVR数学模型参数说明：Ugd自动方式电压给定值，1% 120%Ug机端电压测量值，Ta机端电压测量时间常数，不大于20ms交流采样时间KavrAVR内部放大倍数调试软件设定TA1AVR第1级超前/滞后环节时间常数调试软件设定TA2调试软件设定TA3AVR第2级超前/滞后环节时间常数调试软件设定TA4调试软件设定UK自动方式输出，范围：-10000+10000标幺值-1+1PSS_uk为PSS输出的控制信号手动方式调节，即FCR，用于维持励磁电流恒定，其反馈量为励磁电流。FCR的数学模型只有一级超前滞后校正环节。手动方式是辅助运行方式，没有叠-10000Kair+10
21、000Uk_FCRIgdIL-+加附加控制。手动方式的数学模型如下图2-4所示：图 2-4 手动方式FCR数学模型参数说明：Igd手动方式电流给定值，0120以额定励磁电流为基准IL励磁电流测量值,以额定励磁电流为基准Tb励磁电流滤波时间常数，不小于40ms调试软件设定KairFCR内部放大倍数 调试软件设定TB1FCR超前/滞后环节时间常数调试软件设定TB2调试软件设定UK2手动方式输出，范围：-10000+10000标幺值-1+1手动方式主要用于试验（如在设备的投运或维护过程中的发电机短路试验），或者是作为在AVR故障时（如PT故障）的辅助/过渡控制方式。为了避免在手动方式下发电机突然甩负
22、荷引起机端过电压，手动方式具有自动返回空载的功能。在发电机断路器跳闸的情况下，位置信号传送给调节器，则立即把电流给定值置为空载励磁电流值。励磁调节器在手动方式下运行下，还设置了机端电压限制功能。电压限制值与V/F电压限制值相同，可用调试软件进行修改。2-2.3.1.3 余弦移相功能励磁系统的功率整流单元普遍采用三相全控桥整流器。三相全控桥整流器本身的输入输出特性是非线性的，但具有典型的余弦特性。利用此余弦特性，在励磁调节器中设置反余弦移相环节，理论上可使得三相全控桥整流器与励磁调节器的输出成线性比例，从而保证励磁系统整体的数学模型是线性的，即在不同工况下励磁系统放大倍数均为恒定值。反余弦移相环
23、节的处理方法如下图所示：Uk_AVRUk_FCR自动/手动方式切换余弦值转换01Uk图 2-5 反余弦处理Utb为同步电压，在发电机空载额定状态下校准标幺值为1。励磁调节器内产生的可控硅移相触发控制角计算。励磁调节器即按角去控制三相全控整流器的输出。2-2.3.1.4 励磁系统放大倍数励磁系统的调节部分包括励磁调节器和功率整流单元。在励磁调节器自动方式下，励磁系统的整体放大倍数为AVR内部放大倍数Kavr乘以功率整流单元的放大倍数KFD。即：励磁系统放大倍数AVR内部放大倍数Kavr可以通过调试软件整定。在普遍应用的自并励静止励磁系统中，功率整流单元（三相全控整流器）的放大倍数KFD可按下式估
24、算： KC 为整流器换弧压降系数，其估算方法如下：其中： US 励磁变二次电压，单位V；uk 励磁变标称短路电压，单位； SN 励磁变额定容量，单位VA； USN 励磁变额定二次电压，单位V； IFDB 励磁电流基准值，单位A； RFDB 转子电阻基准值，单位； （励磁系统建模规定：转子电阻基准值可取为额定励磁电压除以额定励磁电流。） UFDB 励磁电压基准值，单位V。2-2.3.1.5电力系统稳定器（PSS）及其数学模型电力系统稳定器简称PSS，其作用：u 提高电力系统静态稳定能力；u 提高电力系统动态稳定能力；u 阻尼电力系统低频振荡。电力系统稳定器（PSS）的原理：在励磁系统中采用P、f
25、等一个或两个信号作为附加反馈控制，增加正阻尼，它不降低励磁系统电压环的增益，不影响励磁控制系统的暂态性能。电力系统稳定器（PSS）是EXC9200励磁调节器的一个标准软件功能。我们开发的PSS，采用加速功率作反馈信号（即双变量P、），有效克服了采用单电功率反馈信号时的无功“反调”问题。PSS的数学模型如下图所示，属于PSS2B模型（两级超前-滞后环节是PSS2A型，三级超前-滞后环节是PSS2B型）。PSS输出控制信号PSS_uk，通过图2-1中的附加控制端引入AVR相加点，与电压给定值Ugd的相加方式一致。所以，PSS功能只有在励磁调节器处于正常的自动方式下才起作用。通过调节器人机界面，可选
26、择投入或退出PSS。当选择投入PSS时，只有在发电机有功大于PSS投入功率后，PSS输出才有效。当选择退出PSS时，则PSS输出无效，恒等于0。图 2-6 PSS2B传递函数模型参数说明：V1电角速度V2电功率PeTW1隔直环节1时间常数调试软件设定TW2隔直环节2时间常数调试软件设定TW3隔直环节3时间常数调试软件设定TW4隔直环节4时间常数调试软件设定Ks2电功率积分计算值补偿系数调试软件设定T7电功率积分时间常数调试软件设定Ks3信号匹配系数调试软件设定M陷波器阶数调试软件设定N陷波器阶数调试软件设定T8陷波器时间常数调试软件设定T9陷波器时间常数。 T9=0 时，陷波器输出为0调试软件
27、设定Ks1PSS增益调试软件设定T1PSS超前/滞后环节1时间常数调试软件设定T2调试软件设定T3PSS超前/滞后环节2时间常数调试软件设定T4调试软件设定T5PSS超前/滞后环节3时间常数调试软件设定T6调试软件设定PSS_ukPSS输出控制信号USTmaxPSS输出正限幅值，+10以下调试软件设定USTminPSS输出负限幅值，-10以上调试软件设定PSS投入功率默认40，以发电机视在容量为基准调试软件设定PSS退出功率默认35，以发电机视在容量为基准调试软件设定2-2.3.1.6电制动模式电制动比机械制动具有制动力矩大、停机时间短、无环境污染、以及制动投入速度不受限制和设备维护检修方便等
28、优点。电制动一般在机组正常停机时投入。在EXC9200励磁调节器内，增加了电制动模式，可与外部电制动操作、逻辑回路配合，实现电制动停机。在电制动过程中，励磁调节器通过控制调节，使得励磁系统向发电机励磁绕组提供一恒定的励磁电流。在电制动模式下，电制动电流给定值可通过调试软件设定。2-2.3.1.7恒控制角模式恒控制角模式是励磁调节器的一种开环调节方式，只做为试验手段使用。在励磁电源为它励方式（比如：励磁电源通过励磁变取自厂用电系统）下，恒控制角模式可用于发电机短路试验、发电机空载特性试验。通过调试软件或屏幕操作进入恒控制角模式。2-2.3.1.8 无功调差在励磁调节器自动方式下，为了保证多台并联
29、运行的发电机组之间的无功功率合理分配或补偿单元制接线主变压器的电压降，调节器附加了无功调差功能。采用合适的调差系数，可保证多台并联运行的发电机组之间的无功功率合理分配。采用负调差系数，可部分补偿在单元制接线方式下主变压器的电压降。励磁调节器的调差系数范围在-20.0%和+20.0%之间。-20.0Ktc+20.0TCgdQ无功调差的调节模型如下图所示。Ktc为调差系数，可通过调试软件和人机界面整定。Tc为调差时间常数，通过调试软件设定。Q为实测无功值，是以发电机视在容量为基准的标么值。TCgd作为无功调差的输出叠加于电压给定值Ugd上，叠加方式是加。图 2-7 无功调差制模型发电机并网前、后，
30、调差环节都起作用。2-2.3.1.9 软起励控制正常情况下，发电机励磁系统是在励磁调节器自动方式下起励建压的。软起励控制功能是为了防止在发电机起励建压过程机端电压出现较大的超调。励磁调节器接收到开机令后，首先置自动方式的电压给定值为30。起励升压后，当机端电压大于30%额定值后，调节器再以一个可调整的速度逐步增加电压给定值到预置值，使发电机电压逐渐上升。预置值和软起励调整速度，是可以通过调试软件设定的，一般设定为在510s内使发电机端电压达到空载额定值。下图是现场试验录制的典型软起励过程波形。图 2-8 软起励过程录波图2-2.3.1.10 通道间的跟踪通道跟踪用于实现通道切换前与通道切换后，
31、系统状态一致；切换过程中，系统无波动或小波动。要实现这两点，需要做到：l 两套调节器的采样系统一致性好，在全范围内的采集结果基本相同；l 同步移相环节一致性好，可以保证两套调节器控制信号相同时，输出脉冲一致；通道间实现了精度更高的脉冲跟踪。备用通道在脉冲输出级跟踪运行通道，可保证通道间平稳、无扰动切换。2-2.3.2 限励磁电流顶值和强励反时限限制器1、励磁电流顶值和强励反时限限制器的作用（1）励磁电流顶值限制的作用：在任何运行工况下，瞬时限制励磁电流不超过允许的励磁顶值电流。（2）励磁电流强励反时限限制的作用：在任何运行工况下，当励磁电流超过长期允许磁场电流，经反时限延时后，把磁场电流限制在
32、长期允许磁场电流以下，防止发电机磁场绕组过热损坏。当励磁电流超过1.1倍额定磁场电流（或长期允许磁场电流）且小于强励顶值电流时，按照等效发热原则，强励允许持续时间和强励电流值按反时限规律确定。在强行励磁到达允许持续时间时，限制器应自动将励磁电流减到长期连续运行允许的最大值。限制器应当和发电机转子热容量特性相匹配，并应在发电机电压回复后，能自动返回到强励前状态。2、励磁电流顶值和强励反时限限制器的实现方法励磁电流顶值限制和强励反时限限制的功能，在励磁调节器中通过励磁电流限制器来实现。励磁电流顶值限制和强励反时限限制器在AVR模型中的作用可通过下述模型框图表示。正常情况下，励磁电流限制器的参考值I
33、Limit取为顶值限制值IFEL，调节器允许强励并对强励时的励磁电流实现瞬时最大限制。IFEL按励磁标准要求整定，一般为额定磁场电流的1.62.0倍。当励磁电流超过过励限制值IOEL（IOEL指过励限制值，为反时限运算的启动阀值，一般为额定励磁电流的1.051.1倍）后，开始启动强励反时限计算；当过励时间达到强励反时限计算的时间后，励磁电流限制器的参考值ILimit由IFEL切换为0.95倍长期允许磁场电流值（0.95ILEL），把励磁电流限制到0.95ILEL以下，有利于释放转子内部的过热积累。在强励反时限计算动作后，必须等待转子内部的过热积累释放完毕后才允许再次强励励磁电流限制器的参考值I
34、Limit再切换为强励限制值IFEL。在强励反时限计算的动作条件满足前，可反复强励；而在强励反时限计算的动作条件满足后，必须等待转子内部的过热积累释放完毕后才允许再次强励。需要说明的是：强励反时限计算动作后，把强励限制值IFEL切换为0.95ILEL的过程，需要0s时间。最大的强励反时限时限取为300s左右，可以通过调试参数整定。调节器强励的报警：当励磁电流超过过励限制值IOEL时，调节器立即报出“强励动作”信号。调节器是否允许强励的标志：励磁电流限制器的参考值ILimit取为强励限制值IFEL时允许强励，ILimit切换为0.95ILEL时不允许强励。强励限制失败时，自动切换到备用通道。3、
35、强励反时限特性计算方法（1）计算原则：等效发热反时限特性，由两点确定限制曲线。遵从PSD-BPA暂态稳定程序的说明。计算公式如下：定义：IFEL强励顶值限制值 Tq顶值电流允许时间 IOEL过励限制值：强励报警值 ILEL最大长期允许磁场电流IL实际励磁电流值 t 反时限时间 公式1：反时限时间，最大值取为强励反时限最大值。调试软件中需要整定的参数：ILEL-最大长期允许磁场电流，一般1.051.1IOEL-过励限制值，一般1.051.1IFEL-强励限制值（顶值电流值），一般2.0强励反时限最大值（强励反时限最大延时时间），一般可取300sTq-顶值电流允许时间，一般10siNeg-转子过热
36、反向释放的速度系数，一般1.0。小于1时，过热反向释放的时间将大于正向积累的时间延长。在过热积分过程的计算中使用。强励及过励反时限框图如下图所示：-10000Kavr+10000PID输出UgdUgQuegdVFgdTCgdTestgdPSS_ukIFEL0.95ILEL强励反时限计算PSS_ukILKairLVGATE低值门Ugd 自动电压给定Ug 机端电压Quegd 欠励限制输出VFgd 机端电压V/F限制输出TCgd 发电机无功电流调差输出Testgd 阶跃试验值叠加PSS_uk PSS输出Kavr自动方式控制放大倍数Kair手动方式控制放大倍数ILimit强励及过励反时限限制器图 2-
37、9 强励及过励反时限框图2-2.3.3 欠励限制正常并网运行情况下，发电机机端电压高于系统电压，发电机输出的无功为正，提供电力系统对无功的需求。当电力系统在某些特殊情况下（比如：夜间运行时），系统可能出现过剩的无功，引起系统电压升高；需要一些发电机机组进相运行，来吸收系统多余的无功，维持系统电压水平。当发电机端电压低于系统电压时，发电机从系统吸收无功或输出负无功，这种情况称为发电机进相运行。过度的进相运行，将引起发电机失去静态稳定。欠励限制环节可以限制发电机进相运行的安全定范围，保持发电机静态稳定。欠励限制环节采用下图2-8所示的五点拟合限制曲线。图中的有功P、无功Q，为标幺值表示，以发电机视
38、在容量为基准。Q1、Q2、Q3、Q4、Q5为整定值，可通过调试软件设定。欠励限制环节对当前发电机运行有功值，先根据限制曲线计算出当前有功情况下的进相无功值Qi；再根据当前机端电压Ug（取标幺值），修正欠励限制的无功允许进相值为：Quelim = QiUg2图 2-10 欠励限制曲线欠励限制的调节模型如下图所示，Ti为欠励限制调节速度，通过调试软件设定。Q为实测无功值，Quelim与Q的差值经积分环节后，作为欠励限制的输030%QuegdQuelimQ-+图 2-11 欠励限制调节模型出Quegd叠加于电压给定值Ugd上，叠加方式是加即增磁作用，限制无功降低。当发电机进相无功Q低于限制值Quel
39、im时，Quegd输出正值，去提高发电机励磁，限制Q进一步减小。 Quegd正值时才有效。当发电机并网运行后，欠励限制即起作用。Quegd正值时，欠励限制即动作起作用，励磁调节器发“欠励限制”信号，并闭锁减磁操作。2-2.3.4 发电机电压V/F反时限限制器正常情况下，发电机端电压处于额定水平附近，发电机频率也在额定频率附近，发电机及主变压器的激磁回路不会处于饱和状态。当发电机频率降低时，如果仍要维持发电机端电压在额定水平，励磁电流和主变激磁电流就需要正比增加。当频率降低到一定程度后，激磁回路将处于饱和状态，将引起磁路损耗增大、发热而损坏。励磁调节器V/F限制的作用，使得发电机端电压随频率的降
40、低而成比例的减小，维持发电机及主变压器的激磁回路不进入饱和状态而损坏。V/F限制投入作用的时间，可以随V/F值的大小而反时限的变化。V/F限制环节投入作用的延时时间t与当前V/F值的整定曲线采用下图所示的五点拟合限制时间曲线。图中的VF1、VF2、VF3、VF4、VF1，为V/F比值的整定点；t1、t2、t3、t4、t5为对应的延时时限整定点，单位s。这些参数可通过调试软件设定。图 2-12 VF限制曲线当发电机V/F值超过整定值VF1后，即按上述曲线计算出的延时时限TVFLim投入V/F限制环节。当V/F值超过VF5时，延时时限为0。V/F限制的调节模型如下图所示，Tvf为V/F限制调节速度
41、，通过调试软件设定。020%VFgdVFlim延时TVFLim图 2-13 V/F限制调节模型VFlim的计算公式为：。其中Ug（）为实测的发电机电压；F(%)为实测的发电机频率，以额定频率50Hz为基准的百分数表示。Uglim即为可通过调试软件整定的V/F限制值。差值VFlim经积分环节后，作为V/F限制的输出VFgd叠加于电压给定值Ugd上，叠加方式是减即减磁作用，减小发电机电压。调节的结果使得V/F值不大于Uglim。V/F限制有效的条件为：开机令存在&Ug40&本通道运行&自动方式。当V/F限制有效条件不满足时，VFgd限制输出恒为0。VFgd输出正值时，V/F限制起作用，调节器发“V
42、/F限制动作”信号，并闭锁增磁操作。V/F限制器的整定参数，汇总如下：TvfV/F限制调节时间常数UglimV/F限制值VF1过V/F整定点1VF2过V/F整定点2VF3过V/F整定点3VF4过V/F整定点4VF5过V/F整定点5t1过V/F整定点1下的允许延时时限t2过V/F整定点2下的允许延时时限t3过V/F整定点3下的允许延时时限t4过V/F整定点4下的允许延时时限t5过V/F整定点5下的允许延时时限VF1、VF2、VF3、VF4、VF5整定点之间，必须满足VF1VF2VF3VF4=t2=t3=t4=t5的关系。 2-2.3.5 过无功限制器过无功限制器，即为励磁行业标准中的过励限制器。为了防止把强励限制器与过励限制器混淆，此处标明是过无功限制器，与欠励限制器相反。当发电机运行在滞相工况时，为防止励磁电流过度增大。通过减小励磁电流，将发电机运行点限制在发电机PQ曲线范围内的限制器。目的是防止发电机定子、转子过热。发电机运行点因为某种原因超出限制范围时，调节器应能自动将发电机运行点拉回到PQ限制曲线内。过励原因消失后应能自动返回到过励前状态。过励磁限制器可延时动作，以保证故障情况下机组尽可能的出力。
