励磁系统参数测试报告概要.docx

1、励磁系统参数测试报告概要报告编号：XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX）电厂1号机组励磁系统参数测试报告XXXX电力技术工程有限公司XXXX年 XX 月编制日期：XXXX年XX月XX日编制人:XXX审核人:批准人:1.概述2.发电机及励磁变参数2.1.发电机的一般参数22主变参数2.3.励磁变参数2.4.PT CT及转子分流器变比3. AVR模型和PSS模型4.现场试验结果4.1.发电机空载特性4.2.发电机空载阶跃响应特性试验4.3.发电机空载大阶跃试验4.4.发电机时间常数测试4.5.调差极性校核试验5.励磁系统参数计算5.1.5.2.5.3.5.4.5.5.6.7.发电机饱和系数

2、和励磁系统机值计算整流器换相压降系数 KC的计算励磁系统的最大输出电压（VRMAX）和最小输出电压（VRMIN）励磁调节器内部最大/最小输出电压PID参数稳定计算用励磁系统数学模型及参数发电机空载阶跃响应仿真结果结论11111.概述XXXX年 XX月XX日，XXXX电厂1号发电机组进行励磁系统模型和参数测试工作。试验包括发电机空载特性试验、发电机空载阶跃响应试验等。XXXX1号燃气轮发电机组是自并励励磁系统，采用静止励磁方式， ABB励磁UNITROL 500（型控制器。本次试验的目的是：通过现场试验，确定1号发电机组励磁系统模型和参数。使用的主要测试仪器：TK2000便携式电量分析仪。2.发

3、电机及励磁变参数2.1.发电机的一般参数型号上海电气电站设备有限公司上海发电机 厂QFSN-630-2额定容量（MVA）700额定功率（MW）630功率因素0.90额定电压（kV）20额定电流（A）20207转速（转/分）3000励磁方式自并励静止励磁系统满载励磁电压（V）424满载励磁电流（A）4317空载励磁电压（V）139空载励磁电流（A）1480强励倍数2强行励磁时间（秒）20定子电阻（指明何温度下）0.001223 (15C)转子电阻（指明何温度下）0.0923 (15C)直轴同步电抗Xd （%）215.5%交轴同步电抗Xq （%）210.0%直轴暂态电抗Xd （%）不饱和值30.1

4、%;饱和值26.5%交轴暂态电抗Xq （%）不饱和值44.8%;饱和值39.5%直轴次暂态电抗Xd（%）不饱和值22.3%;饱和值20.5%交轴次暂态电抗Xq（%）不饱和值21.8%;饱和值20.1%疋子漏抗X s （%）负序电抗（%）非饱和值22.1%;饱和值20.3%零序电抗（%）非饱和值10.1%;饱和值9.59%电枢绕组短路时间常数Ta （秒）直轴开路暂态时间常数Td0（秒）8.61交轴开路暂态时间常数Tq0（秒）0.956直轴开路次暂态时间常数Td0（秒）0.045交轴开路次暂态时间常数Tq0（秒）0.069直轴短路暂态时间常数Td（秒）1.058交轴短路暂态时间常数Tq（秒）0.1

5、80直轴短路次暂态时间常数 Td（秒）0.035交轴短路次暂态时间常数Tq（秒）0.035发电机轴系转动惯量（整轴）62474.04kgm222主变参数容量（MVA）720一次侧电压（kV）525二次侧电压（kV）20接线方式YN，d-11短路阻抗Uk%14.86%23励磁变参数容量（MVA）6.3一次侧电压（kV）20二次侧电压（kV）880接线方式Yd-11短路阻抗Uk%8.08%24 PT CT及转子分流器变比发电机定子PT变比20kV/100V发电机定子CT变比25000 A /5 A励磁电流分流器变比5000A/75mV3. AVR模型和PSS模型XXXX1号发电机组采用静止励磁方式

6、，ABB励磁UNITROL5000型型励磁控制器。该励磁调节器，是双通道励磁调节器，励磁调节器控制方式采用的是PID+PS制。根据励磁调节器制造厂家提供的控制原理和逻辑， 励磁系统、PSS的方框图见图1 （厂家提供）。4.现场试验结果 4.1.发电机空载特性XXXX1号发电机组是自并励励磁系统。试验中发电机不带主变，带励磁变,空载特性试验发电机电压升至额定电压的 1.2倍。为励磁电流。表2实测1号燃气轮发电机空载特性UAVG (V)UFD (V)IFD (A)20075132150920007129150618054108124217974109123816046921055158699210

7、421409380906138727889211929677601004380674502240337图2发电机空载特性曲线42发电机空载阶跃响应特性试验用励磁调节器将发电机电压升到空载额定值的 95%，进行5%阶跃响应试验,图3为5%阶跃响应录波图。XXXX1号发电机组5%阶跃响应试验发电机电压的振荡次数为 0.5次，超调量Mp=8.5%,上升时间Tup=0.25秒，顶值时间Tp=0.65s,调节时间Ts=1.2s=空载阶跃响应各项性能指标满足国标和行标要求。电力行标DL/T 843-2010中5.10.2项要求：自并励系统电压给定阶跃响应应满足一下要求：阶跃量为发电机额定电压的 5%,超调

8、量不大于阶跃量的30%,振荡次数不大于3次，上升时间不大于0.5秒，调节时间不大于5S。119456675813975799061509086989180571091252198711281474219371671927231112002289239332532897Of?t/S图3发电机空载5%阶跃响应曲线43发电机空载大阶跃试验励磁方式为他励方式，用自动励磁调节器调整调整发电机电压为 20100V（机端100%额定时可控硅整流器阳极电压为 868V）,进行30%阶跃试验，记录发电机的定子电压VAB励磁电压UFD（滤波10ms）、励磁电流IFD的响应曲线。见132.日111 鶴.oomL5D

9、9. 77A500- fl缶4.4.发电机时间常数测试发电机空载运行，励磁系统采用他励方式，采用封脉冲方式，由机端电压20100V阶跃至90度（机端电压约0V）,见图5。测试时间常数为9.4s。仿真使4.5.调差极性校核试验发电机并网带初负荷运行，励磁调节器自动运行，机端电压给定值保持不变,磁场绕组温度达到稳定。迅速调整调差系数5%、2%、0%、-2% -5%,记录无功、由图中波形可知，调节器规定的调差极性与国标的调差极性相反。此款励磁调节器中的调差系数，设置为 5%,相当于国标定义的-5%。5.励磁系统参数计算 5.1.发电机饱和系数和励磁系统机值计算由发电机空载特性可确定发电机励磁回路的计

10、算基准值及模型参数: (1)发电机励磁电流的基准值Ifdb选取发电机铭牌额定励磁电压与额定励磁电流之比为发电机励磁绕组电阻的基准值，即RfdbfUfdn/I fdnRFdb= UFdn/I fdn=4244317=0.098Q(3)发电机励磁电压的基准值 Ufdb：Ufdb= RfdbX Ifdef0.098X 129O =126.7V(4)根据发电机空载特性可计算模型需要的饱和系数 SG从发电机空载曲线上得到：气隙线上对应于额定定子电压的励磁电流Ifdbf1290 a,空载曲线上对应于额定定子电压的励磁电流 Ifdcf1510A,额定定子 电压时发电机的饱和系数:SGi.0= （IfdPfd

11、b）/ IfdBfO.1705气隙线上对应于1.2倍额定定子电压的励磁电流Ifdbi.2=1540A，空载曲线上 对应于额定定子电压的励磁电流Ifdoi.2=291OA,额定定子电压时发电机的饱和系 数:S31.2= （IfD01.2-IfDB1.）/ IfDB1.2=0.8896a=1、 b=0.1705、psas P电力系统稳定计算程序中，发电机饱和系数:n=5.2164。5.2.整流器换相压降系数KC的计算计算中用的Uetn Uk、Set分别为励磁变的二次电压、短路阻抗、额定容量,Ufdb、Ifdb为发电机励磁电压、励磁电流的基准值。换相电抗的整流器负载因子Kc （标幺值）为:Kc =3

12、亘Ukuk 旦迦x86Cyo8O8=O.O94 nUFDB Set 昭 126.7 630000053励磁系统的最大输出电压（VRMAX和最小输出电压（VRMIN）对自并励励磁系统，电压调节器最大输出电压 Vrmax和最小输出电压 Vrmin 也就是励磁系统的最大、最小输出电压，是发电机端电压等于额定值时的最大、 最小输出电压。计算公式为：Ufd=1.35X Up COSx -IfdX Kc （其中，Up为可控硅阳2 2极电压，Kc=3UETNUk=3x（868）X0.0808 =0.0090 为有名值） 昭 Set 証 6300000由图4大阶跃试验结果可知，上阶跃时:最大励磁电压为971V

13、,对应励磁电流为3080A,可得a min=31.5下阶跃时:最小励磁电压为-999V,对应励磁电流为589A,可得a min=148最大输出电压为:Vrmax=1.35 UB COSx min=1.35X 868X COS31.5 =999.4V标幺值为：Vrmax /UFDB=7.89 PI.最小输出电压为:Vrmax=1.35 UB COSx max=1.35X 868 X COS 148 =-993.7V标幺值为：Vrmax /UFDB=-7.84 PU.5.4.励磁调节器内部最大/最小输出电压Vamax和Vamin指AVR的PID放大器总输出的内部限幅值，取 Vamax=10,Vam

14、in=-10。5.5.PID参数根据厂家提供的原始参数设置为:PLF=9.82; 1916 CEILING FACTOR AVP=5O; 1918 P GAIN A VRVO=5OO; 1917 DC GAIN A VRVOO=5O; 1919 HF gain A VRTA1=1; 1920 TA1TB1=O.O25; 1923 TB1=VO/PLF= 50.92kv6.稳定计算用励磁系统数学模型及参数型应选FV型作为计算用励磁系统模型（综稳程序的选 12型）。这是自并励励磁系统模型，其模型框图见图7,参数见表2。FV塑自并励静止励曙系统模型1+込 f ri表2 FV型励磁系统模型参数表图7

15、FV型励磁系统模型框图参数名称计算参数仿真参数调差系数Xc （标幺值）-0.5-0.5调节器输入滤波器时间常数Tr （秒）0.020.02调节器最大内部电压 Vamax （标幺值）1010调节器最小内部电压 Vamin （标幺值）-10-10电压调节器超前时间常数 Ti （秒）0.0250.025电压调节器滞后时间常数 T2 （秒）0.00250.0025电压调节器超前时间常数 T3 （秒）11电压调节器滞后时间常数 T4 （秒）1010调节器PID增益K （标幺值）50.9250.92积分选择因子 Kv （标幺值）00电压调节器放大器增益 Ka （标幺值）9.259.25软负反馈放大倍数 K

16、f （标幺值）00软负反馈时间常数舌（秒）11电压调节器最大输出电压 Vrmax （标幺值）7.897.89电压调节器最小输出电压 Vrmin （标幺值）-7.84-7.84换相电抗的整流器负载因子 Kc （标幺值）0.0940.0947.发电机空载阶跃响应仿真结果在BPA稳定程序中，选用FV型励磁系统卡，采用表2中的“仿真参数”，进 行发电机空载5%阶跃仿真。仿真结果如图8所示，结果见表3。仿真结果与实测结果接近（偏差在允许范围内，见表 3），表2中的“仿真参数”可以作为“使用参数”用于电力系统稳定计算。空载阶旺响应2Q3捋瀚抵纯图8 发电机空载5%阶跃仿真曲线1实测结果仿真结果偏差（实测-

17、仿真）允许偏差超调量Mp7.2%6.8%0.4% 5%上升时间Tup0.25s0.23s0.02s 0.1s顶值时间Tp0.65s0.55s0.01s 0.2s调节时间Ts1.2s1.2s0s 2s振荡次数N0.5次0.5次0次 1次发电机空载5%阶跃响应试验实测结果及仿真结果比较表38.结论8.1在XXXX1号发电机组励磁系统模型参数测试工作中， 完成了励磁调节器模型参数辨识、发电机空载特性测量、发电机空载阶跃响应等试验。8.2在测试结果基础上，归并计算出发电机转子电压、转子电流、转子电阻标么值，计算出发电机饱和系数 SG,换相电抗的整流器负载因子 KC,励磁系统最大输出电压VRMAX和最小输出电压 VRMIN等参数。8.3通过将仿真结果与实际空载阶跃响应结果比对，验证了励磁控制系统模型参数的准确性。8.4本报告最终给出了 XXXX1号发电机组电力系统稳定计算用励磁系统的模型和参数，为系统稳定分析及电网日常生产调度提供准确的计算依据。 可供电力系 统稳定分析计算使用。