摘要:针对南瑞电气控制公司SAVR -2000系统静态励磁调节装置在增加负载情况下励磁电压不易获取和动作 延时较长等缺陷，对带负载情况下压频（V/F)限制功能进行升级改造。分别设计了静态试验和动态试验方案，并 通过试验检验了装置的运行状况和升级后装置的可靠性。
关鏟词：SAVR-2000;励磁系统;装置试验；V/F限制 中图
〇引言
发电机励磁调节器装置的主要任务是维持机端 电压恒定，满足发电机正常发电的需要，控制发电机 组之间无功功率的合理分配，同时提高电力系统的稳 定性，以满足电力系统安全稳定运行的需要。随着电 力系统的不断发展，发电机组及电力系统对励磁控制 系统在快速性、可靠性、多功能性等方面提出了越来 越髙的要求,相应地，励磁控制在理论上和实践上也 在不断更新、发展和完善。仪化热电生产中心励磁系 统采用了南瑞电控公司生产的微机自并励静止励磁 系统SAVR-2000。该系统是一种适用性较强的励磁 调节器，适用于多种方式的可控硅励磁系统，在各种 容量的机组自并励系统中得到广泛的应用。
该系统采用了 32位总线的DSP技术作为控制 的核心，积木式双通道冗余结构，可靠性高，操作简 单，维护方便使用灵活，是一种较先进和成熟的励磁 调节器。自2005年励磁系统投运以来，该装置运行 情况良好。为了增加带负荷情况下的开放V/F限 制功能，对该系统进行改造。通过系统通信端口，将 程序传输到装置。由于保护功能发生了变化，所以， 升级后的功能试验就显得尤为重要。
1压频（V/F)限制原理
1.1原理分析
励磁调节器一般设有压频（V/F)限制，实质就 是最大磁通限制，由于发变组的（发电机-变压器 组）主磁通与V/F成正比，而主磁通过大势必引起 发变组（发电机-变压器组）过热，因而设置压频 (V/F)限制。V/F就是过激磁保护。V/F限制设置 的目的就是为了防止转速未到额定值而机端电压过 高，导致发电机过磁通发热。为了避免发电机组和 励磁变压器的铁芯磁通过于饱和，在系统中配置了 V/F限制器。在调节器内预置了 V/F特性曲线，如 图1所示。
假设V/F的设定值为a。从图1可以看出， V/F特性曲线是一个分段曲线。当发电机工作在 AC段时，即发电机频率f2 <f <G,此时处于饱和状 态，发电机电压等于u2。当发电机工作在AB段时， V/F特性曲线近似线性，电压和频率的比值接近设 定值a。但发电机工作在B0段时，V/F特性曲线呈 现非线性，当机组频率降低的时候，为了使机组的机 端电压保持恒定,励磁系统将会增加励磁电流。此 时，如果机组在低频率的情况下使机端电压保持在
额定值，那么对机组及所有与机组相连的变压器而 言，将有可能出现过磁通现象（尤其是发变组中的 主变压器），从而对机组及变压器造成损坏。以往 系统的V/F限制功能是在空载情况下使用的，当机 组并网发电接带负荷后，无法实现对机组的保护，所 以必须完善此功能，以提高装置运行的稳定性。
仪化热电生产中心静止励磁系统SAVR -2000 原有的V/F限制功能是在空载情况下使用的，而负 载情况下V/F限制功能的实现是通过人工来实现 其投、退功能。因此存在反应慢、控制不精确等缺 点。本文设计一种带负载情况下V/F限制自动控 制程序，程序流程如图2所示。
2试验方案设计
2.1静态试验
（1）小电流试验
小电流试验接线如图1所示。三相调压器 (3 kV)提供100 V电源外接在功率柜进线刀闸侧，励 磁调节器与功率柜同步信号已对接好，检査确认励磁 变接线，防止电压加到励磁变副边。（试验时请核实 负载电阻R的阻值、容量，建议电流允许大于2 A)。
油开关信号为〇、停机令为0,灭磁开关常闭接 点解开，输人同步电压;投开机令，满足起励条件，调 节器进入定角度运行;操作增减磁按钮，观测工控机 显示角度变化情况，用示波器观察触发角度为60° 时的负载电阻两端电压波形.
触发角为60°时，检査功率柜是否有异常的检 査项目包括：
1)可控硅功率桥均能可靠触发；
2)可控硅输出波形触发一致性良好；
3)励磁调节器根据电压给定值与测量值能实 现闭环调节功能。
（2）励磁调节装置功能模拟试验
1)空载给定值上下限检査
调节器电压端子上外加电压100 V，分别在电 压闭环和电流闭环下，通过增、减磁按钮观察电压给 定值的上下限（10% R和120% l/e，设为额定电 压）、电流给定值的上下限（10%/〇e和 为额定电流）。
2)负载给定值上下限检査
调节器电压端子上外加电压100 V，定子电流 端子上外加电流4.12 A，在电压闭环和电流闭环 下，通过增、减磁按钮观察负载时电压给定值上下限 (9.975 kV和11.13 kV)及电流给定值上下限（450 A 和 1441 A)。
3)双通道通讯与双机切换功能试验调节器外 加电压100V，观察励磁调节装置A、B套的角度（限 幅范围内）与给定值应一致，做A、B套切换试验，输 出波形应无扰动。
4)PT断线模拟试验
调节装置A、B套在正常情况下一套运行，另一 套备用，调节装置以A套为主。它们的输入电压是 从不同的电压互感器进行采集的，若调节装置励磁 PT三相中某一相断开，运行的A套装置电压异常 时,将自动切换到B套装置运行。此时指示A套故 障,A套PT断线。恢复励磁PT断线，断开仪用PT 某相，此时指示B套故障和PT断线。
5)逆变模拟试验
外加三相电压100V，短接发电机状态接点，模 拟发电机在运行状态，在调节器发“逆变灭磁”令 后，#开外加电压和开关状态接点，在录波图上观察 触发角度由小变大的变化。
6)过励、欠励模拟试验分别模拟送入过励、欠 励限制动作无功值，观察过励、欠励限制动作正确。 2.2动态试验（机组开机后空载试验}
（1）零起升压试验
微机励磁调节装置置“电压闭环”方式，满足起 励条件，发电机自动升压至5% UFN(发电机额定电 压），然后由中控室增磁按钮将机端电压升至100% UFN。5% UFN是人为进行设定的，可设定到100% UFN，在发电机开机前，可设定到90%，减少并网时 间及汽轮机空转时间。
（2）阶跃响应试验
微机励磁调节装置切至（设为，人工设定）“电 压闭环”方式，在80%UFN、100%UFN时通过工控 机试验窗键入命令，做± 10% UFN阶跃响应试验， 观察调节性能，根据运行经验及现场试验进行调整， 整定PID参数，防止在进行升压时，升压步长过快。
（3）自动升压试验
微机励磁调节装置切至“电压闭环”方式，调节 机端电压给定值在90%，满足起励条件，调节装置 自动建压至额定。
（4）运行方式切换试验
做“电压闭环”、“电流闭环”及在不同方式下做 A/B套切换试验，切换过程中机端电压无扰动。
（5）逆变灭磁试验
投微机励磁调节装置“逆变灭磁”按钮，调节装 置应可靠逆变灭磁。.
（6）转子电流阶跃试验
微机励磁调节装置置“电压闭环”方式，做转子 电流±5%ILN阶跃试验，整定PID参数。
（7）空载PT断线试验
调节装置A套为主，将调节装置励磁PT三相
中某相断开，调节器自动切换至B套，此时指示A 套故障，PT断线。恢复励磁PT断线，断开仪用PT 某相，调节器自动切换至A套，指示B套故障和PT断线。
(8)频率特性及V/F限制试验 机组转速为3000 r/miii,频率为50 Hz,当电压 升至1.06 UFN时，V/F限制动作，限制继续升压； 机组转速由3000 r/min下降，当频率低于47. 5 Hz 时，V/F限制开始动作，低于45 Hz时逆变灭磁。按 照上述试验方案，结果证明经过升级后的系统能够 实现预期目标,达到设计要求。能够保证发电机励 磁系统运行的可靠性和稳定性。
3结束语
改造后，SAVR-2000励磁系统运行良好，励磁 调节器在空载和带负载情况下均处于自动运行方 式，机端电压调节正常。负载波动时,未出现因励磁 造成的失磁现象，能较好的保持V/F的恒定，确保 调节系统在可控状态下运行。
综上所述，改造后的系统调节方便，系统反应速 度快，运行可靠性高，机组自动化水平高，降低了工 作人员的劳动强度。
参考文獻
[1]SAVR-2000发电机励磁调节器使用说明书.电力自动 化研究院南瑞电气控制公司.
论文作者:李青海
论文发表刊物:《电力设备》2016年第2期
论文发表时间:2016/5/21
标签：励磁论文; 电压论文; 装置论文; 调节器论文; 发电机论文; 闭环论文; 系统论文; 《电力设备》2016年第2期论文;