发电机并机保电

发电机多种异常状态及危害 随着电力工业的迅速发展，发电机单机容量的不断增加，大型发电机组在电力系统中越来越重要。人们对发电机的可靠性、性要求越来越高。发电机的运行对保证柴油发电机组的正常工作和电能质量起着极其重要的作用。但是较之故障，异常运行状态发生的机率更大，比如定子绕组过负荷、发电机失磁、失步，发电机逆功率运行，非全相运行等。这些威胁同样不容忽视，所以研究大型发电机的异常运行及保护是很有必要的。由于大型发电机多采用三相分相操作主开关，非全相运行已成为发电厂电气运行的重点防止对象。本文针对大型发电机非全相运行进行了分析研究，采用对称分量法得出了各相电流、各序电流及相序电流间的关系，并用KATLAB软件进行了仿真，验证了理论分析的结果。同时，就发电机组非全相保护存在的问题提出了改进方案，并给出了发电厂发生非全相运行故障时的一些处理方法： 1、低励磁或失磁对于容量在100KW以下不允许失磁运行的发电机，当采用直流励磁机时，应在灭磁开关断开时同时断开发电机断路器。容量在100KW以上的发电机也应装设失磁保护。对于水轮发电机，保护动作于解列灭磁；对于柴油发电机，保护动作于减出力，以便缩短异步运行时间尽快恢复同步运行，在不允许继续异步运行或失磁后母线电压低于允许值时，保护动作于解列灭磁。 2、定子过电流或过负荷保护 在定子绕组、励磁绕组上应装设定时限和反时限过负荷保护。定时限过负荷保护动作于信号或自动减负荷、降低励磁电流。反时限过负荷保护动作于解列或程序跳闸、解列灭磁。 3、逆功率保护 对于容量在200KW及以上的柴油发电机，宜装设逆功率保护。保护带时限动作于信号，经长时限动作于解列。 以上所述的解列灭磁，是指断开发电机断路器，汽轮机甩负荷。减出力，是指将原动机出力减到给定值。程序跳闸，对柴油发电机来说，是指首先关闭主汽门，待逆功率继电器动作后，再跳开发电机断路器并灭磁。对水轮发电机，是指首先将导水翼关到空载位置，再跳开发电机断路器灭磁。 4、发电机失步保护对于容量在300KW及以上的发电机，需装设失步保护，保护动作于信号或解列。若发生失步现象，应尽快创造恢复同期的条件，一般可采取增加发电机的励磁，或减少该失步电机的有功出力，进而将其牵入同步。动减负荷、降低励磁电流。反时限过负荷保护动作于解列或程序跳闸、解列灭磁。 5、非全相运行保护 发电机变压器组的非全相运行故障，大多数发生在机组解列、并列的操作过程中，正确地进行机组解列或并列的操作是大幅度地减少因负序电流烧损发电机转子的简单而有效的措施。因此只要遵循保持发电机励磁、稳定机组转速、减少机组出力、控制定子电流的原则，严格按照合理顺序进行操作和调整，完全可以把负序电流控制在允许的范围之内。 由于现在大型发电机多采用三相分相操作主开关，非全相运行已成为发电厂电气运行的重点防止对象。所以在下面的章节中我将重点分析发电机非全相运行及其相应的保护措施。 非全相运行时，由于发电机组接线方式、主变接地方式、断相形式、导致原因不同，非全相运行时的故障特征是不同的，所以对非全相运行进行合理有效的分类是分析研究的前提。非全相运行一般采用对称分量法来分析计算。对称分量法是一种线性变换，利用它可将任意一组不对称的三相电流(或电压)分解成正序、负序和零序三组三相对称的电流(或电压)，这三组各自独立的对称电流(或电压)就称为不对称电流(或电压)的对称分量，每组对称分量的三相之间都有大小相等、彼此间相位差相等的关系。电流或电压的相序、大小关系是机组非全相运行时的重要故障信息，这些量的提取与判断，对于保护机组与系统的运行有着非常重要的意义。

介绍柴油发电机组调速方法 １面向Simulink数字调速系统框图 　　在建立了柴油发电机组调速系统的各模型后，就可用MATLAB的Simulink工具建立基于常规PID控制，变速积分PID控制，不完全微分PID控制和模糊PID控制的调速系统框图。 　　１．１常规PID控制 　　首先看常规PID控制，下面是它的系统仿真框图，这是常规采用的PID控制系统图，通过对真实控制系统绘制仿真框图，观察采用常规PID控制效果。 　　１．２不完全微分PID控制 　　下面是不完全微分PID控制系统仿真框图,图２不完全微分PID控制系统仿真框图这是在常规PID基础上进行了不完全微分，这是用来改善它的控制功能，取得更好的控制效果。 　　１．３变速度积分PID控制　 　　下面是变速度积分PID控制系统仿真框图。 　　１．４模糊PID控制　 　　自适应模糊PID控制是将自适应控制的思想和常规PID控制器结合，吸收了自适应控制和常规PID控制的优点。首先它具备自适应能力，能够自动识辨被控过程参数、自动整定控制参数，能够适应被控过程模型参数的变化；其次它又具有常规PID控制器结构简单、鲁棒性强、可靠性高的优点。这使得自适应PID控制成为过程控制中一种较为理想的控制方法。　 　　如果用模糊控制箱设计出模糊控制器，再在Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中建立系统仿真模型，把模糊控制器模块和我们设计的ＦＩＳ结构连接起来，就可以对它进行仿真研究了，系统仿真框图的建立关键是对ＰＩＤ三个参数Ｋｐ，Ｋｉ，Ｋｄ的整定，这必须考虑到不同时刻三个参数的相互作用和它们之间的关系。 　　下面从系统的稳定性、响应速度、超调量和稳态精度等各方面来考虑Ｋｐ，Ｋｉ，Ｋｄ的作用，建立模糊规则表。 　　（１）比例系数Ｋｐ的作用是加快系统的响应速度，提高系统的调节精度。Ｋｐ越大，系统的响应速度越快，系统的调节精度越高，但容易产生超调，可能会导致系统不稳定。Ｋｐ取值过小，会降低调节精度，使响应速度变慢，延长调节时间，使系统动态和静态特征变坏。 　　（２）积分作用系数Ｋｉ的作用是系统的稳态误差。Ｋｉ越大，系统的静态误差越快，但Ｋｉ过大，在响应过程的初期会产生积分饱和现象，从而引起响应过程的较大超调。但Ｋｉ过小会使系统的静态误差难以，影响系统的调节精度。 　　（３）微分的作用系数Ｋｄ的作用是改善系统的动态特征，其主要作用是在响应过程中抑制偏差向任何方向的变化，对偏差变化进行提前预报。但Ｋｄ过大，会使响应过程提前制动，延长了调节时间，而且会降低系统的抗干扰性能。下面是进行模糊控制PID控制的系统仿真框图。 　　２对系统进行仿真研究 　　建立了系统的仿真框图后，就可以对系统进行仿真研究，就可以比较采用常规PID控制和变积分PID控制，不完全微分PID控制，模糊自适应PID控制的比较，并具体分析我们采用的模糊控制系统仿真框图自适应控制时的仿真效果。对系统进行仿真有助于我们对柴油发电机组调速系统的快速理解，并初步地分析出我们需要的控制参数，对系统的研究有积极作用。 　　系统仿真图通过ＭＡＴＬＡＢ中的模糊控制箱实现，同时根据自己控制系统的具体特点和要求来建立的，基本可以反应控制系统的基本情况，可以起到很好的仿真模拟作用。 　　首先，比较常规PID控制和变积分PID控制，变速积分PID通过改变积分项的累加速度，使得它和偏差大小相适应，偏差大的时候，积分慢；偏差小时，积分快，这就可以减少超调，同时更好地静差。 　　下面比较一下常规PID控制和不完全微分ＰＩＤ控制的区别。不完全微分就是在PID算法中引入了一个一阶惯性环节，使得系统性能得到改善，在改善系统动态特性的时候又尽量减少高频干扰。 　　 介绍模糊自适应控制和常规PID的比较，并对模糊自适应控制的仿真进行分析。这些都是基于前面建立的柴油发电机的系统模型的 　　可见模糊PID控制器和常规PID控制相比，它使得系统响应的超调时间减小，曲线更平整，反应时间加快了，控制效果明显更好了。同时模糊PID控制器在控制过程前期具有模糊控制器的特点，而在控制过程后期具有PID调节器的所有优势，是一种性能优良的控制器，所以在实际使用中可以选用模糊自适应控制方法。