1、模拟发电机励磁及负阻器系统屏使用说明书武汉华工大电力自动技术研究所 联系电话：027-87546625（带传真） 1概 述WL-04A 微机励磁调节器是为满足电力系统动态模拟实验室教学与科研的特殊需要而专门设计的微机型励磁调节器。其励磁方式可选择：微机它励、微机自并励、励磁机自励、励磁机它励和外接励磁机五种。微机励磁调节器的控制方式可选择：恒 UF、恒 IL、恒 （适用于它励） 、外接 DK（数字控制量） 、外接 UK（模拟电压控制量）和外接 PSS；设有定子过电压保护（过压跳磁场开关FMK）和励磁电流反时限延时过励限制，最大励磁电流瞬时限制等安全保护措施；微机励磁调节器控制参数可在线修改、在
2、线固化、灵活方便，最大限度地满足教学科研灵活多变的需要。发电机的励磁绕组可以看作是电感 L 与电阻 R 的串联，其时间常数T=L/R。由于实验室的模拟同步发电机受技术条件的限制，其励磁绕组的时间常数大都小于电力系统中原型发电机的励磁绕组的时间常数，因此在实验室进行特性模拟时，必须串接负电阻来减小分母，以增加时间常数，达到真实模拟的目的。动模实验室中的模拟发电机组配备负电阻器（以下简称负阻器） ，可以灵活调整模型机组励磁绕组的时间常数。模拟发电机励磁及负阻器系统屏使用说明书武汉华工大电力自动技术研究所 联系电话：027-87546625（带传真） 2操 作 电 源01机 端 电 压V微 机 它
3、励微 机 自 励合 闸V转 子 电 压 跳 闸励 磁 电 压V励 磁 电 流励 磁 方 式励 磁 机 它 励 励 磁 机 自 励励 磁 外 接A第一章 励磁及负阻器系统屏整个励磁屏操作面板由系统励磁屏面板，WL-04A 微机调节器面板和负阻器面板三部分组成. 第一节 励磁屏面板励磁屏面板包括：测量仪表、励磁屏电源总开关，以及若干操作按钮和指示灯等组成见图 1，具体配置及其功用如下：图 1 模拟发电机励磁及负阻器系统屏操作面板图1测量仪表共有 4 块表计：（1）发电机机端电压表用以测量指示发电机机端电压，量程：0150V（接 PT 副方） ，精度：1.5级。模拟发电机励磁及负阻器系统屏使用说明书
4、武汉华工大电力自动技术研究所 联系电话：027-87546625（带传真） 3（2）发电机转子电压表用以测量指示发电机转子，量程：0250V（直接并接在励磁回路中） ，精度：1.5 级。（3）发电机励磁电压表用以测量指示发电机励磁电压，量程：0150V（直接跨接在发电机励磁绕组与负阻器两端） ，精度：1.5 级。（4）发电机励磁电流表用以测量指示发电机励磁电流，量程：05A（直接串接在发电机励磁回路中） ，精度：1.5 级；2操作电源开关SB1 位于屏前，这是系统屏的电源总开关，负责提供励磁屏操作回路电源、励磁调节器工作电源和负阻器工作电源（励磁调节器和负阻器另设有分电源开关） ，电源开关接通
5、后，励磁屏上【跳闸】绿色指示灯亮。3操作按钮共有 2 只操作按钮：（1）FMK 【 合闸】按钮负责 FMK 的合闸，按 FMK【合闸】后其上的红色指示灯点亮， 【跳闸】按钮上绿灯灭。（2）FMK 【 跳闸】按钮负责 FMK 的跳闸，按 FMK【跳闸】后其上的绿色指示灯点亮， 【合闸】按钮上红灯灭。4励磁方式转换开关共有 5 个位置，分别是：微机自励、微机它励、励磁机它励、励磁机自励和励磁外接。（1）微机它励：同步发电机的励磁电源由市电 380V 电源通过励磁变压器经可控硅整流桥整流后提供，励磁电流的大小微机励磁调节器控制；（2）微机自并励：同步发电机的励磁电源由发电机自身通过机端励磁变压模拟发
6、电机励磁及负阻器系统屏使用说明书武汉华工大电力自动技术研究所 联系电话：027-87546625（带传真） 4器经可控硅整流桥整流后提供，励磁电流的大小微机励磁调节器控制；（3）励磁机它励：同步发电机的励磁电源由市电 380V 电源通过励磁变压器经可控硅整流桥整流后提供给励磁机的转子回路，励磁电流的大小微机励磁调节器控制；（4）励磁机自励：同步发电机的励磁电流由发电机自身通过机端励磁变压器经可控硅整流桥整流后提供给励磁机的转子回路，励磁电流的大小微机励磁调节器控制；（5）励磁外接：本屏中调节器退出，让用户外加励磁。第二节 励磁调节器面板励磁调节器面板包括：8 位 LED 数码显示器、若干指示灯
7、和按钮、串行通讯接口等见图 2，具体用途及其操作方法如下： 微机正常定子过压进相运行并网运行 同步异常自励 磁场开关励磁机 它励 助磁开关 力PS参数设置参 数 选 择OF电 源 参 数 设 置PSDkU恒CO恒Q恒a方 式 确 认方 式 选 择F恒UL恒I增磁 恒 -12V+减磁 5调变断线灭磁 增 磁 减 磁4仪变断线 +AC功柜故障母线无压 灭 磁 复 位B-W0微 机 励 磁 调 节 器通 讯 接 口 控 制 电 源 触 发 脉 冲图 2 WL-04A 微机励磁调节器面板图模拟发电机励磁及负阻器系统屏使用说明书武汉华工大电力自动技术研究所 联系电话：027-87546625（带传真）
8、518 位 LED 数码显示器用途 1：显示同步发电机励磁控制系统状态量：发电机机端电压,发电机输出有功功率和无功功率发电机励磁电压,励磁电流发电机频率励磁调节器输出控制角等用途 2：查询、修改励磁调节器的控制参数：PID 反馈系数控制参数修改励磁限制整定值等2指示灯共 36 只指示灯分四类。第 1 类：电源指示灯(绿色)：+5V 、12V、+24V 等四路微机励磁调节器工作电源指示灯，当工作电源电压正常时，指示灯亮；第 2 类：脉冲指示灯（红色）：励磁调节器输出的触发脉冲指示灯：+A、-C、+B、-A、+C 、-B 等 6 路脉冲指示灯，当调节器输出触发脉冲且脉冲正常时，指示灯亮；第 3 类
9、：工作状态指示灯：（1）励磁方式指示灯【励磁机】 、 【它励】 、 【自励】3 只指示灯：励磁机：用同轴直/交流励磁机励磁时，将励磁方式开关 SV 切换到励磁机它励或自励，此时【励磁机】灯亮，微机励磁调节器再依据它励或自励进行相应控制。它励：分“微机”和“励磁机”两种励磁调节器工作。该指示灯与“励磁机”灯配合区分。自励：分“微机”和“励磁机”两种励磁调节器工作。与它励不同的是：选择自并励时，励磁变压器原边输入电压不再是 380V，模拟发电机励磁及负阻器系统屏使用说明书武汉华工大电力自动技术研究所 联系电话：027-87546625（带传真） 6而是根据不同模拟情况大约为 220V 左右，必要时
10、应相应改变 【励磁变压器变比调节】自耦变压器的副边接线以提高输出电压。（2）开关状态指示灯【磁场开关】 、 【助磁开关】 、 【并网运行】3 只指示灯。磁场开关：磁场开关 FMK 合上时亮,跳开时熄；助磁开关：自并励励磁方式下，发电机起励时由励磁调节器自动投入初始励磁时亮，退出助磁时熄；并网运行：发电机合上出口断路器 DL 并网时亮，跳开 DL 时熄。（3）调节器运行方式指示灯【PSS】 、 【UK】 、 【DK】 、 【恒 cos】 、【恒 Q】 、 【恒】 、 【恒 UF】 、 【恒 IL】等 6 灯：PSS：外接 PSS 控制信号，电压范围 010V(由 DB9 的 1，8 输入)。运行
11、方式的选择方法参见方式选择按钮的说明。UK：外 接 控 制 电 压 UK， 由 CPU 的 A/D 采 样 输 入 ， 电 压 范 围 0+5V(由 DB9的 1， 7 输 入 )或 0+10V(由 DB9 的 1， 6 输 入 )， 线 性 移 相 ,移 相 范 围 ： 0180 度 ；DK：外接控制数值 DK，由串口输入，波特率 4800，偶校验，8 位数据位，1 位停止位，线性移相，数据范围 07500 对应移相角 0180 度；恒 cos：亮表示励磁调节器按恒 cos方式运行，维持发电机功率因素在给定水平上；恒 Q：亮表示励磁调节器按恒 Q 方式运行，维持发电机无功功率在给定水平上；恒
12、：亮表示励磁调节器按恒 方式( 开环)运行，只在它励方式下有效，自并励励磁方式不允许开环运行，所以自并励励磁方式下，恒方式被闭锁且在它励方式转自并励时，如果原来是恒方式也会自动转为恒 IL 方式；恒 UF：亮表示励磁调节器按恒 UF 方式运行，维持发电机机端电压在给定水平上；恒 IL：亮表示励磁调节器按恒 IL 方式运行，维持发电机励磁电流在给定水平上；模拟发电机励磁及负阻器系统屏使用说明书武汉华工大电力自动技术研究所 联系电话：027-87546625（带传真） 7（4）运行状态指示灯【进相运行】 、 【母线无压】 、 【灭磁】 、 【增磁】 、【减磁】 、 【参数设置】等 6 灯：进相运行
13、：无功功率为负值(即进相运行)时点亮，为正值时（滞相）灯熄；母线无压：系统电压小于 70%额定电压或无电压时点亮，大于 70%时灯熄；灭磁：按灭磁按钮或发电机频率低于 43HZ 时点亮，发电机并网带负荷时灭磁被闭锁， 灭磁灯熄；增磁：按增磁按钮时亮，松开即熄；减磁：按减磁按钮时亮，松开即熄；参数设置：修改控制器参数时，按参数设置按钮一次灯亮，表示已进入参数设置状态，再按一次灯熄，表示退出参数设置状态。第 4 类：异常指示灯【同步异常】 、 【定子过压】 、 【微机正常】 、 【调变断线】 、【仪变断线】 、 【功柜故障】等 6 灯：同步异常：本微机励磁调节器工作在自并励方式时，同时采用励磁变压
14、器和发电机电压互感器作为触发同步信号，当两路同步信号均正常时熄灭，任一 路断线时点亮，它励运行时熄灭；定子过压：发电机机端 PT 电压大于额定电压的 1.26 倍(1001.26=126V)时，过压保护动作，去跳磁场开关 FMK，同时【定子过压】指示灯点亮；微机正常：闪烁表示微机励磁调节器运行正常，常亮或常熄表示微机励磁调节器异常；调变断线：励磁调节器同时引入两路发电机机端电压互感器，分别称为调变 UF1 和仪变 UF2( 调变和仪表分别对应发电厂励磁调节器专用电压互感器和测量仪表用电压互感器)，发电机电压由下式决定；UF=MAXUF1,UF2当两路电压相差 10%时，表示电压互感器发生断线故
15、障，如调变电压小于仪变电压 10%，调变断线灯亮。仪变断线：当仪变电压小于调变电压 10%，仪变断线灯亮；模拟发电机励磁及负阻器系统屏使用说明书武汉华工大电力自动技术研究所 联系电话：027-87546625（带传真） 8功柜故障：全控桥故障时亮。312 只操作按钮和 1 只电源开关电源开关：船形开关 SB2 主要负责 WL-04A 微机励磁调节器供电电源控制。参数选择：用以查询控制参数的当前数值和选择需要修改的控制参数，重复按下此按钮，则循环显示控制参数。具体控制参数的选择与修改方法详见第二部分说明。参数设置：正常工作状态（非参数设置状态）下，增量显示和减量显示按钮用以顺序和逆序召唤显示励磁
16、控制系统状态变量，按【参数设置】按钮后，【参数设置】指示灯点亮，此时增量显示和减量显示按钮用作增加和减小用参数选择 按钮选中的参数数值；“”显示和“”显示：用 以 顺 序 和 逆 序 召 唤 显 示 励 磁 控 制 系 统 状 态 变 量 ，在 参 数 设 置 状 态 （ 此 时 【 参 数 设 置 】 指示灯点亮） ，用来增加或减小选中的参数数值；PSS：按下自锁按钮且“ PSS”指示灯亮，表示投入电力系统稳定器功能。方式选择：用以选择运行方式恒 cos、恒 Q、恒、恒 UF、恒 IL 等五种运行方式，选中但未确认之前，对应的运行方式灯闪亮。每按一次，方式预选灯循环一位；方式确认：用以确认被
17、选中的运行方式，确认后选中的运行方式灯常亮，原来运行方式灯熄灭；但自并励励磁方式下，选恒方式不合法，调节器自动转为恒 IL 方式；恒 IL：强制选择恒 IL 运行方式；增磁：发电机并网前，增磁则提高发电机电压，并网后增磁则增加发电机输出的无功功率；减磁：发电机并网前，减磁则降低发电机电压，并网后减磁则减少发电机输出的无功功率；灭磁：在发电机空载运行状态下，按一次灭磁按钮，则控制发电机执行逆变灭磁命令，但 发 电 机 并 网 带 负 荷 后 灭 磁 无 效 ； 发 电 机 在 未 起 励 建 压 时 ， 按 灭磁 按 钮 则 执 行 起 励 建 压 命 令 ；模拟发电机励磁及负阻器系统屏使用说明
18、书武汉华工大电力自动技术研究所 联系电话：027-87546625（带传真） 9OF电 源 力试 验 电 源 输 入正 常试 验负 阻 电 流A+-补 偿 退 出RUI调 零 整 定 O调 零 整 定负 阻 电 压V力复位：手动强迫复位 CPU，主要用以励磁调节器检修与调试，正常运行时不用。41 个 RS232 标准通讯接口供与 PC 机交换信息，以及外接控制数值 DK，外接控制电压 UK，外接PSS 控制等。 DB9（阳性）串行口各引脚定义如下：引脚号 定义2.4 RXD3 TXD1.5.9 GND6 UK2 (10V)7 UK1 (5V)8 PSS注：若用户选择调节器抽屉后部“RS232
19、转 RS485”适配器时 ，则外接控制数值 DK，外接控制电压 UK，外接 PSS 等三方式不能应用！第三节 负阻器面板NR 型负阻器操作面板上设有 3 个开关、5 个插孔、 2 只调整多圈电位器和2 块测量仪表，如图 3 所示，其用途与使用方法介绍如下：模拟发电机励磁及负阻器系统屏使用说明书武汉华工大电力自动技术研究所 联系电话：027-87546625（带传真） 10图 3 NR 型负阻器操作面板图1电源开关：负阻器工作电源开关，当负阻器工作于调零、整定与补偿状态时必须打开电源开关。负阻器退出工作时，切断电源开关。2正常/试验转换开关：用于切换同步电机励磁回路的励磁电源。置 “正常”位 置
20、 时 ， 由 可 控 整 流 桥 或 直 流 励 磁 机 或 交 流 励 磁 机 和 不 可 控 整 流 桥 提 供 同 步 电 机的 励 磁 电 源 ； 置 “试 验 ”置 时 ， 由 外 接 试 验 电 源 提 供 同 步 发 电 机 的 励 磁 电 源 。 作负 阻 器 特 性 测 试 时 ， 一 般 需 要 外 接 试 验 电 源 ， 此 时 转 换 开 关 置 “试 验 ”位 置 。 作励 磁 系 统 正 常 补 偿 运 行 时 ， 则 应 置 “正 常 ”位 置 。3 负 阻 器 工 作 状 态 转 换 开 关 ： 有 “退 出 ”、 “整 定 ”、 “调 零 ”和 “补 偿 ”四
21、 个 状态 可 供 切 换 ， 负 阻 器 投 入 补 偿 运 行 前 ， 必 须 首 先 进 行 调 零 及 负 电 阻 阻 值 整 定 ， 然后 再 转 入 “补 偿 ”位 置 。 “负 阻 器 工 作 状 态 转 换 开 关 ”切 到 “退 出 ”位 置 时 ， 负 阻器 两 端 短 接 直 通 ， 负 阻 器 两 端 短 接 直 通 ， 负 电 阻 值 等 于 0， 此 时 “电 源 开 关 ”应 关闭 （ 处 于 “OFF”位 置 ） 。4负阻电流表：指示流过负阻器的工作电流。5负阻电压表： 指示负阻器两端的电压。电压、电流两表指示满足以下关系：电压电流=负电阻。6外部试验电源接入插
22、孔：此插孔有“” 、 “”两个，提供外部电源接入端口，注意正负极性不可弄反。7负阻器电流电压录波插孔：此插孔有三个， U+与 Rf 提供负阻电流测量断口，一般短接直通，需要时可串入电流表或录波仪；R f 与 R0 提供负阻器两端电压的测点，需要时可并接电压表或录波仪。8调零电位器：负阻器调零。9整定电位器：负阻器负电阻整定。10电压设定：工作电压的计算方法：（负阻器最大输出电压15V）1.3=（负电阻阻值强励电流15V ）1.3模拟发电机励磁及负阻器系统屏使用说明书武汉华工大电力自动技术研究所 联系电话：027-87546625（带传真） 11工作电压的选择范围：工作电压由负阻器变压器的输出绕
23、组 V、 V、 V。第四节 励磁变压器变比调节励磁变压器变比调节由自耦调压器选择，由于不同励磁方式、不同负阻补偿度需要的可控硅整流桥交流输入电压的差异很大，为了满足各种运行工况的运行要求，将励磁变压器特殊设计为：自耦调压器加隔离变压器。试验人员在调节自耦调压器时必须特别小心谨慎！一定要根据励磁方式以及负阻补偿度选择对应的调压器位置，并且不得在机组运转状态带负荷切换励磁方式转换开关！闭环试验时，适当调整负阻补偿度或自耦调压器输出电压，原则上是允许的，但必须以小步长微调，并且密切注意观察调整效果，如发现异常，应立即恢复到原来的正常位置。 励 磁 变 压 器 变 比 调 节3kVA自 耦 变 压 器
24、040模拟发电机励磁及负阻器系统屏使用说明书武汉华工大电力自动技术研究所 联系电话：027-87546625（带传真） 12第二章 WL-04A 微机励磁调节器第一节 WL-04A 微机励磁调节器概述WL-04A 微机励磁调节器采用美国 INTEL 公司高档 16 位微处理器80C196KC 作为中央处理器（CPU ） 。80C196KC 的内部资源有： 8 路 10 位单极性 A/D、6 通道高速输出（HSO）和 2 通道高速输入（HSI） 、4 通道 16 位定时器、全双工串行通讯接口、多路并行 I/O 口、512 字节片内寄存器等，集成度高，功能强大，极其利于构成各种高性能控制器。WL-
25、04A 微机励磁调节器的硬件配置，除 80C196KC 微型计算机外，主要有发电机电压测量电路，母线电压测量电路，发电机定子电流测量电路（兼作有功功率和无功功率的测量电路） ，发电机励磁电流测量电路，发电机励磁电压测量电路和可控硅触发同步信号电路（兼作测频电路） ，采样同步信号电路（兼作触发同步信号电路的备用） ，触发脉冲功率放大及隔离输出电路，开关量输入电路，开关量（继电器接点）输出电路，RS232 标准串行通讯接口， LED 数码显示器，LED 状态指示灯及命令按钮接口电路，看门狗电路，发电机定子过压保护电路等构成功能完整的励磁调节器。WL-04A 微机励磁调节器配套的上位机监控软件具有监
26、视励磁控制系统状态量、查询与修改励磁调节器控制参数、励磁调节器硬件辅助调试整定、励磁常规试验、励磁调节器主要控制参数的自动优化、事故记录数据的辅助分析等功能，对励磁调节器的调试、整定、试验、运行、维护提供全方位的服务。WL-04A 微机励磁调节器采用软件移相方法生成触发脉冲，脉冲对称度高、触发性能好、电路简单、冗余容错能力强、运行可靠性高。WL-04A 微机励磁调节器采用 12 点付氏算法计算有功功率和无功功率，具有硬件简单，测量精度高，实时性好，冗余容错能力强的特点。模拟发电机励磁及负阻器系统屏使用说明书武汉华工大电力自动技术研究所 联系电话：027-87546625（带传真） 13WL-4
27、A 微机励磁调节器采用增强型线性最优励磁控制规律，因 此 获 得 了 良好 的 动 态 特 性 和 静 态 特 性 ： 兼 有 很 高 的 稳 压 精 度 和 很 强 稳 频 能 力 ， 能 有 效 地 抑 制电 力 系 统 低 频 振 荡 ， 大 幅 度 提 高 发 电 机 组 的 静 态 稳 定 极 限 和 动 态 稳 定 极 限 ， 具 有调 节 性 能 好 、 适 应 性 强 ， 控 制 参 数 整 定 方 便 等 优 点 。WL-04A 微机励磁调节器具有多种励磁限制与保护功能，是励磁控制系统安全可靠稳定运行的有力保证。第二节 WL-04A 微机励磁调节器主要功能1. WL-04A
28、微机励磁调节器具有四种基本控制方式：恒 UF 方式：维持发电机机端电压 UF 在给定水平上；在恒 UF 方式下起励，起励后的发电机电 压为额定电压或跟踪母线电压。试验状态下以恒 UF 方式起励，发电机电压给定值可在 20%130%范围内任意整定。 （注: 试验状态起励只在调试试验时使用）恒 IL 方式:维持发电机励磁电流 IL 在给定水平上；在恒 IL 方式下起励,起励后的发电机励磁电流为额定励磁电流的 10%左右。恒 Q 方 式 ： 维 持 发 电 机 输 出 无 功 功 率 在 给 定 水 平 上 ； 请 用 户 注 意 ： 恒 Q 方 式只 适 合 发 电 机 并 网 运 行 工 况 ，
29、 当 发 电 机 空 载 或 小 网 负 荷 运 行 时 ， 发 电 机 输 出 无 功功 率 的 大 小 不 取 决 于 发 电 机 而 取 决 于 负 荷 ， 所 以 恒 Q 方 式 非 法 ， 应 禁 止 使用。恒 cos方 式 ： 维 持 发 电 机 运 行 的 功 率 因 数 在 给 定 水 平 上 ； 请 用 户 注 意 ： 恒cos方 式 只 适 合 发 电 机 并 网 运 行 工 况 ， 当 发 电 机 空 载 或 小 网 负 荷 运 行 时 ， 发 电 机的 功 率 因 数 不 取 决 于 发 电 机 而 取 决 于 负 荷 ， 所 以 恒 cos方 式 非 法 ， 应 禁
30、止 使 用 。另外，在它励励磁方式运行或静态调试时，WL-04A 还提供恒控制方式，用作恒控制角开环调试手段。发电机正常运行以恒 UF 方式作为基本方式，恒 IL 方式作为恒 UF 方式的备用。模拟发电机励磁及负阻器系统屏使用说明书武汉华工大电力自动技术研究所 联系电话：027-87546625（带传真） 14恒 UF 和恒 IL 控制方式适用于发电机单机运行或并网运行，也适用于自并励和它励励磁方式；恒控制方式只适用于它励励磁方式；而恒 Q 和恒 cos控制方式只适用于并网运行状态。五种控制方式的优先级安排由高到低为：恒IL，恒，恒 Q，恒 cos，恒 UF；恒 IL，恒 Q，恒 cos有对应
31、的方式按钮。在过励限制动作或调变断线或整流功率柜故障等工况下，调节器将自动转为恒 IL 控制方式。2 WL-04A微机励磁调节器具有以下励磁限制与保护功能：发电机定子过压限制功能：防止发电机定子电压过高引起定子绝缘损坏和发电机定子绕组过热。出厂整定值为：正常运行时发电机电压被限制在 1.20 倍UFN 以下。发电机定子过压保护功能：当发电机电压超过 1.26 倍 UFN 严重威胁发电机安全运行时，过压保护立即动作，跳开发电机灭磁开关 FMK，实现紧急灭磁。最大励磁电流瞬时限制功能：用以限制发电机励磁电流的顶值，防止励磁电流超出设计允许的强励倍数，避免励磁功率单元以及发电机转子绕组超出允许极限值
32、而损坏。最大励磁电流瞬时限制设定的限制值可按电厂要求或国家标准在额定励磁电流的 1.6 到 2.0 倍之间整定。反时限延时过励限制功能：防止发电机转子绕组因长时间过流而过热，本限制器提供反时限限制特性，即按发电机转子容许发热极限曲线对发电机转子电流进行限制。反时限延时限制曲线可按电厂要求整定。并网运行最小励磁电流限制功能：可在一定程度上限制无功功率过度进相，提高并列运行的稳定性。低励限制：发电机并网运行时，无功功率不允许过度进相，否则引起发电机定子绕组端部发热，以及降低并网运行的稳定性，甚至失去同步，无论对发电机还是电力系统都十分有害。励磁调节器的低励限制功能限制发电机进相运行的下限，低励限制
33、线通常在 P-Q 平面以一直线方程表示：Q MIN=A*P+B模拟发电机励磁及负阻器系统屏使用说明书武汉华工大电力自动技术研究所 联系电话：027-87546625（带传真） 15直线方程的斜率 A 和截距 B 可根据用户要求实时整定。出厂整定为：P=0 时，Q MIN= QN/2；P= PN时，Q MIN= QN/4第三节 励磁调节器控制参数及其显示符号励磁调节器的控制参数主要有：恒 UF 控制的 PID 参数和恒 IL 控制的 PID参数；调差系数 KQ；励磁电流过励限制启动值 GLIL 等；显示符号含义 典型数值 调整范围 换算公式HPU 电压偏差比例放大系数 50 0150HIU 电压
34、偏差积分放大系数 3 07HDU 电压偏差微分放大系数 25 0100HPI 电流偏差比例放大系数 75 0200HII 电流偏差积分放大系数 3 07HDI 电流偏差微分放大系数 35 0150Hq 无功调差系数 160 0255GLIL 励磁电流过励限制启动值 495 400600第四节 修改参数的步骤1按【参数选择】按钮选择所需修改的参数；2按【参数设置】按钮进入参数设置状态，此时【参数设置】灯亮；3若增加参数值，则按【】按钮（上三角按钮） ，若减小参数值，则按【】按钮（下三角按钮） ；通常，按一次，参数增减 1，若需大幅度增减，可按住按钮不放便可连续增减；4修改完毕，按一次【参数设置】
35、按钮，退出参数设置状态，此时【参数设置】灯熄。模拟发电机励磁及负阻器系统屏使用说明书武汉华工大电力自动技术研究所 联系电话：027-87546625（带传真） 16第五节 参数的固化修改后的参数如果不固化到 EEPROM 中去，则在掉电之后丢失。如果需要保存，则需要进行固化操作。固化操作步骤如下：1按【参数选择】按钮选择功能序号 1，显示：CS01AE ，表示预选中参数固化功能。2按整定按钮进入参数设置状态,整定指示灯亮；3同时按下【】按钮和【】按钮,则完成参数固化过程。第六节 微机励磁调节器控制方式选择方法选择参数：按【参数选择】按钮，显示 FSZ=0。按【参数设置】按钮，进入参数整定状态，
36、此时【参数设置】指示灯亮。按参数修改【】 、 【】按钮，方式字以 0、1、2 循环，0 表示恒 IL 方式，1 表示恒 UF 方式，2 表示恒方式。预选的控制方式指示灯闪烁，退出参数整定状态后延时 5 秒后自动认可。模拟发电机励磁及负阻器系统屏使用说明书武汉华工大电力自动技术研究所 联系电话：027-87546625（带传真） 17第三章 负阻器工作原理第一节 负电阻器的作用发电机的励磁绕组可以看作是电感 L 与电阻 R 的串联，其时间常数T=L/R。由于实验室的模拟同步发电机受技术条件的限制，其励磁绕组的时间常数大都小于电力系统中原型发电机的励磁绕组的时间常数，因此在实验室进行特性模拟时，必
37、须串接负电阻来减小分母，以增加时间常数，达到真实模拟的目的。动模实验室中的模拟发电机组配备负电阻器（以下简称负阻器） ，可以灵活调整模型机组励磁绕组的时间常数。第二节 负阻器的设计思路在现实世界中不存在负电阻这种东西，但可以通过一定的方法模拟负电阻特性，制造出等效负电阻来。负电阻的设计思路如下：在同步电机的励磁回路中，串接一个与同步电机的励磁电源电势同方向而且正比于励磁电流的附加电势，其作用必然助长励磁电流，这与正电阻阻止励磁电流的作用正好相反，其作用等同负电阻。若将其视作为励磁绕组的一部分，则可认为励磁绕组的直流等效电阻得到减小，即此附加电势起到负电阻的等效作用。可用公式表示为：；或EVf
38、0RidtLff )(000 cfffcfffff RidtLiRidtit 为补偿的负电阻值；E 为补偿电压，与励磁电势 Vf同相，正比与励磁cR电流：E =if 。模拟发电机励磁及负阻器系统屏使用说明书武汉华工大电力自动技术研究所 联系电话：027-87546625（带传真） 18换言之，就是需要一个电流（励磁电流）控制的电压源，并且要求：电流与电压的比值( 亦即负电阻的阻值)保持恒定且可以根据需要来整定其比值。第三节 保持负电阻恒定的工作原理由上已知，负阻器实际是一个电流控制的电压源。又根据可调直流稳压电源的工作特性:无论输入电压的变化或输出电流的变化，其输出电压总是保持给定的输出电压稳
39、定不变，若将可调稳压电源的给定由人工调整整定改为由输出电流来控制，就可以做到输出电压与输出电流成比例，这就得到了等效恒定负电阻特性。改变输出电流的反馈量即可改变负电阻值。NR 型负阻器就是根据上述原理设计制作的。第四节 负阻器工作电压的选择负阻器工作电压是指负阻器内部串联的正向恒定电压源的电压，此电压与负阻器输出电压的差值全部由内部调整三极管承担。为减少调整三极管的功耗，负阻器工作电压的选取原则是：尽量选择能满足需要的最小电压。工作电压的计算方法：（负阻器最大输出电压15V）1.3=（负电阻阻值强励励磁电流+15V）1.3配套的变压器有可选择下工作电压： ， ， ， ， 。第五节 负阻器的校零
40、与负电阻整定用负阻器作时间常数补偿前，应首先经过调零和负阻整定，然后才能保证得到所需的负阻特性。负阻器工作于“调零” 、 “整定”与“补偿”位置时，应打开工作电源开关。模拟发电机励磁及负阻器系统屏使用说明书武汉华工大电力自动技术研究所 联系电话：027-87546625（带传真） 191负电阻调零方法“工作状态转换开关”置“调零”位置，调节“调零”电位器，测量负阻器两端电压（R I与 R0 间电压） ，使电压等于_V 即可。2负电阻整定方法“正常/试验转换开关”置“试验”位置，外接试验电源注意正负极性接入+，- 插孔， “工作状态转换开关”置“整定”位置，调节外加试验电源的电压由零逐渐增加，读
41、取负阻器两端电压与流过负阻器的电流，并计算出负电阻值（负阻器两端电压/流过负阻器的电流） ，调节负阻 “整定”电位器使比值等于所需数值即可。建议外接试验电源容量为 30V/3A；在流过负阻器的电流等于1A 时的负阻器两端的电压，就等于负电阻的阻值。注 1：负阻最大整定值当前设定为_，所以“整定”电位器(10 圈电位器)每1 钟点大约等于_。注 2：虽然负电阻=负阻器两端电压/流过负阻器的电流，决定于电压与电流比值而与电压、电流的大小无关，但为了比值计算较为准确起见，建议在尽量大的负阻电压、负阻电流下计算其比值。3补偿后的时间常数与负电阻的整定值间的关系在实际应用中，究竟需要多大的负电阻?所需要
42、的原始计算数据及计算公式如下： 负电阻 = )1(0TR式中，T 1：原型时间常数，由原型机组厂家提供或通过实测获得；T0：模拟机组未补偿时的时间常数，由动模实验室提供或通过实测模拟同步发电机获得；R0：模拟机组直流电阻，由动模实验室提供或通过实测模拟同步发电机获得。模拟发电机励磁及负阻器系统屏使用说明书武汉华工大电力自动技术研究所 联系电话：027-87546625（带传真） 204负阻器退出运行“负阻器工作状态转换开关”切到“退出”位置， “正常试验转换开关”置“正常”位置， “电源开关”关闭（处于“OFF”位置） 。第六节 负阻器特性测定1模拟同步机励磁绕组的直流电阻和时间常数测定（1）
43、直流电阻测定一般采用伏安法测量。（2）时间常数测定时间常数测定一般采用外接电源，由 +、- 端子输入，如下图所示：图 2 测定时间常数的接线图注意：外接电源电压与限流电阻匹配合适，以保证开关 K 合上时，电源和电阻均不过载。 “正常/试验转换开关”置“试验” 位置。 测定无负电阻时的时间常数直流稳压电源限流电阻KNR励磁绕阻试验电源输入模拟发电机励磁及负阻器系统屏使用说明书武汉华工大电力自动技术研究所 联系电话：027-87546625（带传真） 21此时， “负阻器工作状态转换开关” 切换到“退出”位置，负阻器工作电源开关处于“OFF” 位置，调节电源电压和/或限流电阻阻值，使工作电流等于额
44、定励磁电流，拍摄合开关 K 后的电流衰减时间曲线，电流初始值作为100%，从 100%衰减到 63.2%的时间就等于时间常数 T0。 测定负电阻补偿后的时间常数打开负阻器工作电源开关， “负阻器工作状态转换开关”切换到“补偿”位置（在这之前，必须完成负阻器的调零和负电阻值的整定工作） ，调节电源电压和/或限流电阻阻值，使工作电流等于额定励磁电流，拍摄合开关 K 后的电流衰减时间曲线，电流初始值作为 100%，从 100%衰减到 63.2%的时间就等于时间常数 T1。2工作电流，工作绕组温度对时间常数的影响由于磁路饱和的影响，不同励磁电流所对应的电感值会有所不同，此外由于剩磁的影响，即使同一励磁
45、电流也可能对应不同的电感值；工作绕组温度的变化，受励磁电流的大小、工作持续时间的长短、环境温度的变化等影响，进而影响到绕组直流电阻阻值的大小。所有这些，都将最终影响到时间常数的大小，致使时间常数发生漂移。基于上述理由，励磁绕组的时间常数实际是一个多变量的函数，而不是通常认为的一个恒定不变的常数，这对于原型和模型机组都有相似的情况。3负阻器静态特性与动态特性测试测试负阻器的负阻特性，静态时是否阻值恒定，动态时是否恒为电阻特性，即电压波形与电流波形相同。负电阻器静态特性测试：测试前先调零，然后整定某一负阻值，用改变外加电流的方法，测量流过负电阻器的电流与负阻器两端电压的对应数据，描出曲线。理想的曲
46、线应为过零点的一条直线，其直线斜率由整定的负电阻阻值决定。负电阻器动态特性测试：用突变外加电流的方法，拍摄流过负电阻器的电模拟发电机励磁及负阻器系统屏使用说明书武汉华工大电力自动技术研究所 联系电话：027-87546625（带传真） 22流与负阻器两端电压的时间曲线，理想情况时两曲线同步变化，波形相同，无时间滞后。如果调到振幅相同并重合，则两波形在变化时始终保持重合。模拟发电机励磁及负阻器系统屏使用说明书武汉华工大电力自动技术研究所 联系电话：027-87546625（带传真） 23第四章 系统屏操作方法及操作步骤第一节 开机前准备工作1系统屏工作电源（1）在屏后合上自动开关 SB1，即系统
47、屏电源总开关。此时 【跳闸】指示灯点亮。（2）合上励磁调节器电源开关 SB2。（3）打开负阻器电源开关 SB1（根据需要应该预先调整好负阻器的补偿负阻值，参见第三章） 。2选择励磁方式切换开关（1）切换【SV】旋钮开关，选择励磁方式。（2）检查励磁调节器面板【励磁机】 、 【它励】 、 【自励】指示灯指示正确。说明：励磁方式的选择或变更应在发电机未建压时进行，建压运行中不可变更励磁方式；若需要变更励磁方式，请首先灭磁，然后变更励磁方式。3合上励场开关按下 FMK【 合闸】按钮，合上 FMK 开关，检查 FMK【合闸】按钮红色指示灯点亮且励磁调节器面板【磁场开关合】指示灯点亮4选择控制方式用励磁
48、调节器面板的按钮选择控制方式，被预选的方式灯闪亮，确认后的运行方式指示灯停止闪烁变为常亮；控制方式的选择方法详见第四部分的有关说明.检查励磁屏的【灭磁】按钮为按下锁定状态， 【微机正常】灯闪亮，电源指示灯指示正常；【灭磁】指示灯亮，至此开机准备工作完毕。模拟发电机励磁及负阻器系统屏使用说明书武汉华工大电力自动技术研究所 联系电话：027-87546625（带传真） 24第二节 运行调整过程1开机按调速器使用说明启动机组，开机升速到额定转速后，检查励磁调节器频率显示正常；2建压松开【灭磁】按钮， 【灭磁】指示灯熄灭，发电机开始建压。若以恒 UF 方式运行，则自动建压到与母线电压一致（当母线电压在85115范围内） ，或额定电压（PT 副方电压100V ） ；若以恒 IL 方式运行，则自动建压到 IL15IL N；3调节发电机建压后，可操作【增磁】 、 【减磁】按钮升压或降压4并网按准同期规则合上发电机出口开关，将发电机并入电网；5增减负荷增减无功负荷，操作【增磁】 、 【减磁】按钮增减有功负荷，则需操作调速器的增减速按钮6解列解列前一般需要减负荷到零值（有功功率和无功功率都等于 0）再手动跳开发电机出口开关（发电机甩负荷试验除外） ；7停机 灭磁试验完毕，操作调速器减速停机，励磁调节
