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《同步电机励磁系统：电力系统研究用》GB T 7409.2-2007简介：

《同步电机励磁系统：电力系统研究用》GB/T 7409.2-2007是中国国家标准，具体来说，它是一部关于同步电机励磁系统在电力系统研究中使用的标准的规范。该标准详细规定了如何建立和使用同步电机励磁系统的，以用于电力系统分析、设计、控制和故障诊断等领域的研究。

在这部标准中，励磁系统被定义为同步电机中控制磁场强度的电气设备，它对电机的运行性能有重要影响。该标准涵盖了励磁系统的基本概念、参数的确定方法、的建模原则、以及在电力系统中的应用等多方面内容。

通过遵循这部标准，电力系统工程师和研究人员可以确保他们的励磁系统在理论分析和实际应用中的准确性和一致性，从而提高电力系统运行的稳定性和效率。同时，它也为电力系统的仿真、控制策略设计和故障预测提供了科学的依据。

《同步电机励磁系统：电力系统研究用》GB T 7409.2-2007部分内容预览：

GB/T7409的本部分规定的励磁系统模拟简图及相应的数学，以及其中包括的参数和变量的 术语定义适用于电力系统稳定性研究

3励磁功率单元分类图示法及稳定性研究的数学

3.1直流励磁机励磁功率单元

近年米，蛋然 类励磁机。图 就是一种采用它励绕组的直流励磁机 JG∕T 499-2016 建筑用遮阳非金属百叶帘，图3表示该励磁功率单元的。中用 励励磁机时Ke=1

图2采用一个它励绕组的直流励磁机 励磁功率单元

图3与图2相对应的

励磁控制采用机械式、电磁式和电子式控制装置。 考虑到采用直流励磁机的机组数量和重要程度的减小，对上述励磁控制形式，统一用图3的简 术即可满足要求。

3.2交流励磁机励磁功率单元

交流励磁机励磁功率单元利用交流励磁机带静止或旋转整流器，给同步电机 物电讯。 器可以是可控的或者是不可控的。采用不可控整流器时，可通过一个或多个交流励磁机磁场绕组 空制作用。

分清提供交流动磁机磁场电流的电源，是模拟该励磁功率单元的基础，该电源可为副励磁机，也可 为电压或复合静止电源， 图1表示交流动燃机带不可控静止整流器的励照功率单元简图，由交流动燃机供给静止整流器电 源，整流器的输出经电制和滑环给同步发电机的滋场绕组，励磁机的旋转磁场绕组到励磁控制设备也 是道过滑环租电刷进行电联接的， 图5表示交流励磁机（无刷励磁机）带不可控旋转整流器和永磁式副励磁机的简图.励磁控制设备 的电源山水磁式副动照机提供，整流器和交流励磁机的电枢与同步电机同轴美转.旋转整流器的输出 不需用滑环或电刷.而直接与同步电机的磁场绕组联接

图4带不可控静止整流器的交流励磁机 励磁功率单元

图5 带不可控旋转整流器的旋转励磁 功率单元（无刷励磁）

交流励磁机励磁功率单元的如图6所示。 该用以描述励磁机带负载时的稳态和瞬态特性 （在某些情况下考虑到瞬时负载影响，需用更详细的）。取决于励磁机数据完整程度，可以构成不表 达换相作用励磁机励磁功率单元，即设X为零。 图7表示交流励磁机励磁功率单元的简化。虽然用负载的饱和曲线只能措述其稳态负载特 性，但可以满足许多研究的要求。还应指出，不可能获得全部数据时可用简化

励磁机励磁功率单元详

3.3电势源静止励磁功率单元

图7交流励磁机励磁功率单元简化图

电势源静止励磁功率单元采用整流变压器，电源取自装在与同步电机同轴的辅助发电机、或取自与 主发电机电压无关的辅助母线、或取自同步电机的输出端。后者称作自并励静止励磁功率单元，自并励 静止励磁系统的性能和应考虑受电压变化的影响。电势源静止励磁功率单元如图8所示。电势源 静止励磁功率单元数学可以表示为图9或者图10

图8电势源静止励磁功率单元

只有在特殊情况下要求设备允许流过正向和负向励磁电流时，图9的数学模

图10电势源励磁功率单元之二

复合源静止励磁功率单元采用电流源和电压源（取自同步电机）供电的两种整流变压器。设计的形 式有电流源和电压源在直流侧并联、直流侧串联、交流侧并联和交流侧串联等多种形式。复合源静止励 磁功率单元使用甚少，这里仅说明交流侧串联的复合源静止励磁功率单元。 图11给出了两个电源在整流器交流侧串联、电压相加的原理图。带有气隙的电抗器将电流源转换 为电压源，也有采用带气隙的电流源变压器直接将电流源转换为电压源。图12给出相应的

3.5控制功能的数学

图11交流侧串联、电压相加的复合源静止励磁功率单元

系统德定 该系统研究有关的数学数据。对系 厅适当地简化会减少许多繁琐工作 ，例如，当要计算超过转子角第 动以外的特性时，使用简化的会 因为现代电网的电力系统稳定性通常要经过 或数次振荡后方能确定。因此，在某种 能简化的

3.5.1电压测量和负载电流补偿单元

通常，模拟发电机端电压信号是所有电压调节器共用的。图13表示交流侧电压信号与负载电 尝的合成。在此情况下，将输人变量（发电机电压和电流)进行相量相加，然后将合成信号整流。道 负载电流的补偿采用下面的某一种形式：

图13端电压信号及负载电流补偿

当机组间未经阻抗直接并联时，采用电流补偿，造成一个人为的阻抗匹配，以 分担无功功率。这种情况下，X。应为正值。 当单一机组通过大的阻抗联到系统，或两台及多台机组通过各自变压器联到系统时可能要求 调节发电机端外某点的电压。比如，可以补偿变压器的部分阻抗，在这些情况下，R。和X。取 负值。 多数负载电流的补偿忽略R。分量，而只要求X。值，在此条件下，负载电流的影响可视为无功分量 的影响，起该作用的部件称作无功电流补偿器。 不使用补偿器，而仅仅用于端电压整流后的滤波时，仍适用于图13。另一方面，滤波环节可能是复 杂的，为了模拟，可以简化为一阶惯性环节，在许多情况下此时间常数很小，可忽略不计。 加入负载补偿器影响滤波后的端电压信号与参考信号比较，参考信号表示端电压的理想整定值，选 择等效电压调节器的参考信号UREF，以满足初始运行条件。 当使用补偿器时，应注意可能会在功率振荡的情况下附加上正的或负的阻尼。

3.5.2校正环节

励磁控制的校正环节实现励磁调节和稳定控制功能。 校正环节、并联型PID校正环节、软反馈校正环节和励磁机时间常数补偿环节。也有几种校正环节组 合的情况。 a）串联型PID校正环节 串联型PID校正环节见图14。Kv设置为1时校正环节由两级超前滞后环节组成。Kv设置 为零时校正环节带纯积分环节，实现无差调节。

b）并联型PID校正环节

并联型PID校正环节见图15

图14串联型PID校正环节

图15并联型PID校正环节

c）软反馈校正环节 软反馈校正环节见图16。软反馈环节输入信号在静止励磁系统中为调节器输出U.，在励磁机 励磁系统中可以是励磁机磁场电流信号Uie，或者发电机磁场电压U。软反馈环节输出信号加到电压 相加点或者PID校正环节的输出

d）励磁机时间常数补偿环节

图16软反馈校正环节

效时间常数。励磁机时间常数补偿环节的输人 发电机磁场电压或励磁机磁场电流信号，反馈 约输出，见图17

图17励磁机时间常数补偿环节

3.5.4电力系统稳定器 电力系统稳定器输人信号一般有发电机有功功率、机端电压的频率、发电机转速或它们的组合。电 力系统稳定器可以用于发电机和电动机工况，但是参数需要分别整定。 电力系统稳定器输出信号一般叠加到电压调节器电压相加点上。叠加到电压相加点的电力系统稳 定器输出量的基准值同发电机电压的基准值。叠加到其他点的电力系统稳定器输出量的基准值为叠加 到电压相加点的电力系统稳定器输出量的基准值乘以需重点抑制的振荡频率下电压相加点到电力系统 稳定器输出相加点的动态增益。电力系统稳定器输入量的基准值同发电机基准值。 a）单输人信号电力系统稳定器一一PSS1型 PSS1型单输人信号电力系统稳定器由信号测量环节、两级隔直环节、轴系扭振滤波器、三级超 前滞后环节、增益调整环节和输出限幅环节组成，见图18。输入信号可以是发电机有功功率、机端电压 的频率或发电机转速。

c）双输人信号电力系统稳定器一PSS3型 PSS3型双输人信号电力系统稳定器由两路信号测量环节带增益调整、两级隔直环节、三级超 前滞后环节和输出限幅环节组成，见图20。通常采用发电机有功功率和频率作为输人信号，在这种情 况下可以不考虑扭振抑制环节。

图20双输入信号电力系统稳定器—PSS3型

3.5.5限制器和电力系统稳定器作用于电压调节器的方式

限制器包括欠励限制器、过励限制器、过励瞬时限制器、定子电流限制器和V/Hz限制器等 限制作用于电压调节器的方式可采用迭加方式或者比较门方式。迭加方式，限制动作后电压调节 仍起作用。比较门方式，限制动作后电压调节被阻断，实现被限制量的闭环控制。 限制器和电力系统稳定器作用于电压调节器的方式有两种，限制后电力系统稳定器离线和在线 结合具体的电网，不同的作用方式对小扰动稳定性的影响不同，有时需要调整有关参数。 图21为欠励限制、过励瞬时限制和电力系统稳定器作用于电压调节器的一般方式。 实际或者按照等效方式选择作用点和作用方式。

本部分提供的励磁系统对应多数在中国电网运行的、符合标准要求的发电机励磁系统，也包含 了多数在中国应用于电力系统稳定性研究的谢滋系统，当有需要时按照3.。增添限制器《抗车辙沥青混合料应用技术规程 CJJ/T238-2016》，当 所提供的不能满足应用时应建立新的、符合实际的励磁系统， 本部分所提供的励磁系统各个环节并非必须全部使用，当部分环节不使用时，可以采用设置 参效等的约定值使其不起作用

3.6.1交流励磁机励磁系统

这类励磁系统由交流励磁机和静止整流器或者旋转整流器产生发电机磁场所需要的直流电流，模 型考了发电机磁场电流对交流励磁机的去磁作用和整流器的换相压降作用， a）EX1型交流励磁机励磁系统 图22所示EX1型用来表示副励磁机向励磁调节器供电的不可控整流器交流励磁机励磁系统， EX1型有串联型PID校正和软反馈校正；有过励瞬时限制；有励磁系统输出电压最大值限制 按照反馈信号的来源分为A、B两型，A型适用于无刷励磁系统，B型适用于有刷或无刷励磁系统， COMP为比较门环节

b）EX2型交流励磁机励磁系统

图23所示的EX2型用来表示发电机机端变压器向励磁调节器供电的不可控整流器交流励磁 机励磁系统，按照反馈信号的来源分为A、B两型，A型适用于无刷励磁系统，B型适用于有刷或无刷 励磁系统。与EX1的差别仅仅在于调节器输出受发电机电压影响，励磁调节器的输出电压限幅 值与发电机端电压成正比，为U.·U.mx和U.·U.min，EX2型其他部分同EXI型

c）EX3型交流励磁机励磁系统

EX3型与EX1型的差别在于采用并联型PID，其他与EX1型相同，EX3型交流励 磁系统见图24。

EXI型与EX3型的差别在于励磁电源与发电机电压有关，EX4型交流励磁机励磁系统 见图25，

GB／T 37367-2019标准下载e）EX5型交流励磁机励磁系统