DL/T 2286-2021 大型水轮发电机组励磁控制系统性能测试与评价导则

ICs27.100
CCSK51   DL
中华人民共和国电力行业标准
DL/T2286-2021
大型水轮发电机组励磁控制系统性能测试与评价导则
Guide for performance test and evaluation of excitation control system of large hydro-generator
2021-04-26发布2021-10-26实施
国家能源局发布

1范固
本文件规定了大型水轮发电机励磁控制系统动态性能分类及性能判据、动态性能评价指标和动态性能测试试验。
本文件适用于单机容量为100MW及以上的永轮发电机组，其他机组可参照执行。
2规范性引用文件
下列文件中的内容通的规范性引用而构成本文件必不可少的条女，其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本延羽于本文件：不注日期的引用文件，其最新版本（包指所有的修改单）适用于本文件。
GB/T7409.1同战电机励磁系统定义
DLT489大中型水轮发电机静止整流励磁系统试验规程
DL/T583大中水轮发电机静止整流励磁系统技术条件
DL/T1013轮发电机微机励磁调节试验导则
DL/T1231电力系统稳定器整定试验导则
3术语和定义
GBT7409.1、D印49、DLUT583、DLT1231、DT1013界定的以及下列术语和定义话用于本文件。
3.1
励磁控制系统excitation control system
由励磁调节器、磁电源和同步发电机组成的闭环控制系统，其结构框图如图所示。

3.2
频率响应特性frequency response characteristic and performance
线性系统在稳态正弦输入和最终稳态正弦输出间的增益、相角差和频率的关系。
3.3
闭环频率响应特性closed-loop frequency response characteristie and performance
励磁控制系统控制量采用闭环控制时的频率响应特性。励磁控制系统的闭环结构框图如图2所示，励磁控制系统的典型闭环频率响应特性如图3所示。

3.4
开环须率响应特性open-loop frequency response characteristic and performance
励磁控制系统控制量采用开环控制时的须率响应特性。励磁控制系统的开环结构框图如图4所示，励磁控制系统的典型开环频率响应特性如图5所示。

4动态性能分类及判据
4.1动态特性
励磁控制系统动态特性应分为大信号性能、小信号性能。大信号性能与设备的规范及交接试验密切相关，小信号性能与稳定性及模型研究密切相关。
4.2大信号性能
4.2.1大信号性能分析应考虑励磁控制系统运行在非线性区域的动态响应，大信号性能反映了辟态突变时刷磁系统性能对电力系统的影响。
4.2.2大信号主要的性能指标应包括励磁系统顶值电流、岛磁系统顶值电压、局磁系统电压响应时间、顶值电流倍数、顶值电压倍数、超调量、振荡次数、调节时间，指标的描述参见DLT583。
4.2.3大信号性能测试项目应包括发电机空载大信号阶跃响应试验、发电机负载大信号阶跃响应仿真试验。发电机空载大信号阶跃响应试验在空载条件下进行：发电机负载大信号阶跃响应试验一般使用仿真手段来进行，有条件时可在负载条件下进行。
4.3小信号性能
4.3.1小信号性能分析应反映励磁控制系统运行在线性区域内的动态响应，包含了小扰动时助磁系统性能对电力系统的影响，小信号性能标准提供了对系统动态不稳定的初始阶段负载增量变化、电压增量变化和同步发电机转速增量变化的响应评估方法，为励磁系统研究提供了确认励磁系统模型参数的方法。
4.3.2小信号性能指标内容应包括：阶跃响应的上升时间、超调量、峰值、调节时间和振荡次数：频率响应特性的增益裕量和相位裕量。

4.3.3小信号主要的性能指标判据获收途径可有：瞬态响应特性（线性）、频率响应特性（线性）、复频域稳定特性。
4.3.4瞬态响应特性要求如下：
a)应采用阶跃响应来反应闭环控制系统瞬态特性。励磁控制系统电压阶跃响应反映发电机端电压对输入阶跃变量的瞬态响应。阶跃响应可用于小信号分析和大信号性能评价标准，二者的区别在于试验施加的扰动信号强度，小信号应保证阶跃量在线性区域。
b)阶跃响应主要指标宜采用发电机端电压的上升时何、超调量、峰值、调节时间和振荡次数等量值，见图6。
c)性能测试项目应包括发电机空载阶跃响应试验、发电机负载阶跃响应试验等。
d)同步发电机负载阶跃响应时应记录发电机有功功率的响应过程，分析发电机励磁控制系统的固有特征须率和系统阻尼特性。在本机振荡模式下有功功率振荡的阻尼比应不小于01，当发电机快速调节有功功率时无功功率变化应不超过30%额定无功功率。

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