电厂发电机无刷励磁和测量系统运行

发表时间:2021/3/3   来源:《基层建设》2020年第28期   作者:武志锋
[导读] 用于提高电力系统阻尼、解决有功低频振荡问题,是提高电力系统动态稳定性的重要措施之一。
        辽宁红沿河核电有限公司  辽宁省大连市  116001
        第 一 章 运行控制及操作
        1.1电力系统稳定器PSS
        用于提高电力系统阻尼、解决有功低频振荡问题,是提高电力系统动态稳定性的重要措施之一。它抽取与此振荡有关的信号,如发电机有功功率、转速或频率,加以处理,产生的附加信号加到励磁调节器中,使发电机产生一个正阻尼转矩,去克服原励磁电压调节器中产生的引起有功低频震荡的负阻尼转矩作用。
        单独一个电厂投入PSS没有效果,只有大部分电源点都投入PSS,电网的抗振荡能力才能提高。电网要求电厂投入PSS和一次调频这些都是为了电网的稳定。
        PSS的目的是通过产生一个反作用于变角的信号(=负荷角+电网角)来减缓转子的震荡。PSS有2个功能,一个单独的输入PSS,叫做PSS1A,参考IEEE Std 421.5:它的单独的输入信号是有功功率。第二个输入的叫PSS2B,它的输入信号是加速功率的积分,它利用和惯性有关的轴线机械模型,由转速和电功率的积分计算得到。
        1.2斜率
        两种斜率功能被使用:有功和无功补偿功能,频率倾斜功能。有功和无功补偿功能允许运行几个发电机,或者直接并联运行(负补偿系数),或者通过主变补偿线电压的下降(正补偿系数)。这个功能给电压设定值增加了校正项,正比例于有功功率和无功功率。校正系数可设在-20%和+10%之间。频率倾斜功能在运行一个就地独立的电网时增加了机组的稳定性。在作用于电压设定值的功能时,定子电压在限制的范围内,作为频率增加的功能而增加,校正系数可以设置在0-5%之间。
        1.3过励磁运行
        过励磁有助于按照转子的发热,得到发电机最大能力的运行。在自动模式,这个功能限制了转子电流,从而避免发电机过热。这个限制包括2个不同的功能:热限制允许在明确的时间内,励磁电流大于持续的热励磁电流,与发电机过热限制相匹配。因此这个功能在电网故障时起作用,这时机器被要求对保持电网稳定起贡献,并且确保机器不会受到过热损害。最高限制防止励磁电流增加到高于机器的最大电流。
        1.4低励磁运行
        设计这个功能用于在发电机超过抬高无功功率水平(由PQ图决定)产生一个校正信号,以维持发电机在稳定运行区间内。这个功能分为2个独立类型的限制,允许按照发电机无功功率能力曲线很好设定限制。第一个环路作用于无功功率信号,防止他的这个值降到最小的负值之下。设计无功功率限制归功于发电机能力曲线里一个可调节的三段线。第二个环路作用于励磁电流信号保持在最小阈值之上。当限制环路输入信号低于允许的最小阈值时,相关的比例积分调节器产生一个电压输出信号。这个输出信号覆盖了实际的定子电压设定值,以维持无功功率或励磁电流等于最小允许的阈值。然后需求的定子电压设定值不再实现作用。这种结构允许PSS每次都保持运行。
        1.5定子电流限制
        设计这个功能用于保持定子电流在限制之内从而防止定子过热。
        当QE小于0时,这个限制产生一个过励磁信号,当QE大于0时产生去励磁信号。定子电流参考限值是反时限类型。这意味着设定值按照定子过热情况减少。当自动通道不运行时,输出强制为0。当QE接近0时,限制不起作用(死区)。在死区里,限制功能不再工作。限制定子电流的唯一方法是发送一个信号来限制汽机功率。
        1.6升压(强励)
        只有在自动电压调节投入和发电机连接到电网时这个功能才被使用。当发电机电压降到预设值之下时,通过给强励晶闸管产生一个闭合脉冲而强励。当发电机电压超过预设值时,通过打开强励开关和失效脉冲使强励不可用。
        1.7切换到备用调节器投入原理
        投入就是通过驱动相关的脉冲发生器和控制设定值。备用通道以跟随模式运行,这意味着驱动定值由实际通道驱动,确保了平稳切换。在故障或过程需求时,触发了从实际通道切换到备用通道。备用通道替代并投入运行,同时,两个脉冲发生器在200毫秒内触发直道切换完成。
        1.8自动通道切换到手动通道原理
        当自动通道运行时,手动通道在跟随模式,这意味着驱动定值由自动通道驱动,确保了平滑切换。在故障或过程需求时,触发了从自动通道切换到手动通道。
        1.9手动通道切换到自动通道原理
        当手动通道运行时,自动通道在跟随模式,这意味着驱动定值由手动通道驱动,确保了平滑切换。在故障或过程需求时,触发了从手动通道切换到自动通道。
 
        第二章  正常运行及故障处理
        5.1正常运行
        5.1.1 自动通道
        A或B独立控制,定值修改通过LCP或遥控进行(+EX/-EX)
        1)定子电压控制
        通过远控或者现场(LCP)来选择自动通道。调节限制保证了操作的合适性。定子电压控制可在现场或者主控来选择,它给出指令以保持电压等于整定值。
        2)功率因子或者无功功率控制
        在自动通道运行期间,当发电机连接到电网上后就能控制发电机的功率因子或者无功功率。当发电机断路器打开,调节器自动选择到电压控制模式。
        5.1.2 手动电流控制
        手动控制通道通过现场或者远控脉冲信号来选择。励磁电流调节器给出指令以保持电流为整定值。如果断路器打开,电流设定值自动设置为零负荷电流整定值。
        5.1.3特殊稳态运行(AVR)
        1.单通道自动控制:在单通道自动控制时,一个通道将被隔离,而且其余一个通道对发电机电压进行控制。为实施这种控制方式,可隔离通道A也可隔离通道B。通道的隔离可能是因为AER内部监测到故障或者手动(以进行维修)
        2.双通道手动控制:为实现从自动到手动的切换,必须使自动/手动选择继电器跳闸。手动控制时,操纵员必须对励磁不断地调节,以维持恒定的发电机端电压并控制无功负荷。
        3.单通道手动控制:在单通道手动控制时,一个通道将被隔离,自动/手动选择继电器将在跳闸状态。这种工况是在单通道运行时,由于自动跳闸到手动所造成的。手动跳闸可能是因为通道探测到故障造成的。
        1.1特殊瞬态运行
        1.励磁电流限制:2个限制域值(a、强励顶值电流限制值,b、连续运行允许的过热限制值,a大于b),瞬态下a起作用,保持电网稳定,且确保机组不会受到过热损害(过热计算)。三种准则:a、发电机连接到电网;b、定子电压快速变化率dV/dT≥5p.u.s-1;c、定子电压;V≥0.8p.u。
        2.强励:机端电压大幅下降,励磁系统能力不足,会从电网解列。脉冲信号激活辅助励磁,提供在几秒内达到最高励磁电流所需要的励磁功率,它来自于辅助电源(230VDC)。只有在发电机连接到电网和自动调节环路投入使用时,这个功能才被激活。电压回到域值之上,则立刻退出。随后有一个可调节的冻结时间,防止立刻重新投入。
        3.甩厂用电。自动模式下,在所有的情况时,调节器回到定子电压调节模式,在机组出线开关打开时,调节器定值设定在定子电压额定值,以避免定子过电压。手动模式时,励磁电流设在无负荷时定子额定电压相应的励磁电流,以避免定子过电压。
        1.2故障运行
        1自动回路故障:正常时2通道可用。若运行调节器故障(如失去电压基准值,电源失去),自动切换到备用自动通道。如2个自动通道均故障,系统自动切换到同一个调节器的手动通道,如2个调节器均不可用,自动切换到MCR调节器。LCP将触发调节器报警。
        2外部跳闸:2个外部跳闸命令控制励磁开关的2个跳闸线圈(A/B列),为了保证可靠性,2个线圈由独立的电源供电。在一个励磁开关跳闸指令期间,AVR将会使整流桥处于逆变器模式以避免在励磁开关内形成电弧。
        3整流桥故障:整流桥故障(如熔丝熔断,超温,桥隔离开关打开),系统自动切到其他调节器和它自己的整流桥。
        非传导探测:DNC内部监测产生2阶段故障。一阶段:传感器或一个探测通道故障,DNC正常运行,只产生机柜监测系统故障。二阶段:2个探测通道故障。DNC是2/3系统,如果2/3的通道出现2个二极管故障,DNC将给出跳闸命令(二段励磁故障)。
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