本标准规定了电力系统稳定分析计算用的同步发电机励磁系统数学模型的建立方法。本标准适用于汽(燃气)轮发电机、水轮发电机、抽水蓄能发电/电动机和核电机组励磁系统建模。

ICS 29.020
备案号：37371-2012
中华人民共和国电力行业标准
DL/T1167—2012
司步发电机励磁系统建模导则
Guide for modeling generator excitation system2012-08-23发布
国家能源局免费标准vv99.net
2012-12-01实施
规范性引用文修
3术语与定义…
建模技术原则
5对谢磁设备的要求.
资料利数据的准备
励磁系统的标么估
8刷磁调节器环节特性辨识的基本方法·刷磁系统实测数学模型的烹立·模型的选择及参数处理方法
励磁系统模型参数的现场试验校核…近似计算模型的校核…
13励磁系统建模根告主要内容
阴录A（规范性附录）限幅的表达附录B（资性附录）
除录C（资料性附录）
低励限制模型
运励限告模形！
发电机和系数的计算
录D（资料性陈景）
DL/T1167 —2012
DL/T1167—2012
本标准接照GB/T1.1·2009起。
本标准回中国电力企业获合会提出。前言
本标雅用全国电网运行与控制标准化技术委员会与门。本标准起草单位：新汀省电力公司、浙江省电力公司电力科学砭究院、中国电力科学研究院、国家电力调度控制心、华北宽力和学研究院有限公司、广东电网电力科学研究院、华东电力试验研究際有限公司、南方电网科学研究院，华系电力调控分中心和东电力调度通信心。本标准士要起草人：陈新琪、刘增煌、质济、倪秋龙、苏为民、陈迅、赵红光、濮钧、户嘉作、张侍、查路、郭堀、孙维真、楼们良、吴游、盛超、吴跨宇、叶琳、赵男、李扬絮。木标准在执行过程的意见或建议反馈不中国电力企业联合会标准化管理中心（北京市广路二条号，100761）
1范围
同步发电机励磁系统建模导则
DL/T 1167
本标准规定了也力系统稳是分析计算几的同步发电机励磁系统数学模型的建立方法。2012
本标准适用」汽（燃（）轮发电机、水轮发电机、抽水蓄能发电/电动机和核电机组励磁系统建模规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用足必不可少的，儿注日期的引用文件，仪注日期的版本适川丁本文件风是不注口期的引川文件，其最新版木（包括所有的修改单）适用于本文件，GB/I7409（所有部分）同步电机励磁系统「正EC3416（所有部分）”DL/T583人型水轮发电机整止整流励磁系统及装置技术条件DL/T843人型汽轮发机励磁系统技术条件3术语与定义
下列术语与定义适州丁本标准。3.1
原始模型primarymodel
由制造厂提供或根据制造厂提供的资料推导山的模型结构及参数。3.2
measured model
实测模型
参照原始模型送行模型和参数实测后，所得到的实际模型结构及参数。3.3
计算模型calculatingmodel
别于稳定计算的模型结构及参数。a）等同让算模型（ideuticalcalculatingmodel）一与实测模型结构一致、通过仿式校核销认满足要求的计兑模型结构及参数。
一与实测模型结构有定差别、通过计竟程序仿真、b）近似斗模型（similar calculalingmodel）参数调整后基本满足要求的用丁稳定计算的模型结构及参数。3.4
阶跃试验steptest
被控量的给定值阶跃变化的试验。3.5
阶跃量stepvalue
阶跃试验中，被控量的最终稳态值与初始值之差。3.6
超调量overshaot
阶跃试验中，被控量的最大值与最终稳态值之差相对丁阶跃景的”分数3.7
起始时间
I start time
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价跃信号尔入时划
上升时间upward time
价跃试验口，从起始时间动到被控呈的变化值初次达到90%阶跃量的时问：3.9
峰值时间peak time
价跃试验而，从起时问到被控量的变化值达到最大值的时间。3.10
scttling time
调节时间
阶跃试验口，从起始时间到被量的变化值与阶版量之差的绝对值小」阶跃最的5%（图「中C点）所蒂时间，
划始仙：
最终您态值
跑始时问;
上升时间；
峰时间：
调间：
图1阶跃响应特性示例曲线
振荡次数numhcrofaseillatinn
在谢时问肉被控量的拯荡次数：3.12
频域测量法frequency-domainmeasuring在输入端加入不可频率的止弦信吗或噪市信，测输出端对于输入端的频率响应特性，采而幅顾！利额特性直接对比或名世线拟合技术束辨识模型及其参数的方法3.13
时域测量法timc-donainmcasuring在输入端加入挑动告号，般为阶跃信号，测量输出的时域响应特性，通过分析环节结构与参数：并将仿真物时战响应特性世绒与实测结果逆行比较从而辨认模型及其参数的方法4建模技术原则
4.1避系统部件的模型应符介GB门7409的要求，励磁系统的参数实测与建模1.作在.励磁系统现场2
试验调试合格后进行。
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4.2新投产发电机组励磁系统参数实测与建模试验应在机组正式商业运行前完成。励磁系统发生设备改造，软件升级、参数修改等时，应上报调度机构及励磁监督单位备案并按要求重新安排测试。对于不影响模型的参数修改，上报调度机构及励磁监督单位备案即可。4.3通过现场测试和辨识建立实测模型4.4根据实测模型建立计算模型。计算模型应能够满足所在电网调度机构采用的电力系统仿真计算程序的使用要求。
4.4.1等同计算模型可以是电力系统计算程序中的固定模型，也可以是其自定义模型。进行发电机空载阶跃的仿真，与试验结果对比确定等同计算模型与参数。4.4.2在计算程序中没有与实测模型结构基本一致的模型时，选择与实际励磁系统结构最为接近的模型，并通过参数调整使其特与试验结果基本一致，由此得到近似计算模型。对近似计算模型，要求进行发电机负载扰动下的
4.5进行稳定计算至小是具自动电压调节器、电力系统稳定器（PSS）、调差特性及强励限制数学模提供低励限制（UEA）
急名算和中、长期稳定计算还应当机型和参数，进行电压急
及伏赫限制数学模型和参数
5对励磁设备的
对励磁设备
a）在设计
应提信
求如下：
过励限制（OEL）以
口型式试验阶段应进行产品数学模型参数的确认，该设备应通过产品技术鉴定：调节器的数学模型参效（包括电压调节器和名个附加环节）和动磁设备技术数据，励磁系统应
调节器
GB/T7409、DL/T583DL/T843等标准的要求；备符合标准规定的
为、能供第方进行数学模型参数测试所需的接口：调节器的设置值应以十进制表示示，时间常数以秒表示，放大倍数和限幅值！以标幺值表示，并说d
明标么值基准值确定方法
调节器
定值：
相全控桥整流器应
反余骏移相，以保证在不同工况下放大倍数均为恒励磁调节冬应定型生产前完成环节编程正确性检查，或者同类型励磁周节器在其他机组励磁系统建模中验证其环节参数正确，否则应通过环节特性测养方法参照第8章）确认PID和软反馈校正的模型参数。
6资料和数据的准备
应根据励磁系统类型收集下述资料和数据。a）励磁变压器额定容量
次和二次额定电压、短路电
b）直流励磁机空载特性曲线、负载特性曲线、额定电压、额定电流、励磁绕组时间常数、励磁方式、励磁绕组电阻等：
交流励磁机额定容量、额定电压、额定电流、额定功率因数、额定磁场电压和电流、空载和负C
载特性曲线、电枢开路时励磁绕组时问常数工励磁方式、励磁绕组电阻、同步电抗Y次暂态电抗X和负序电抗X。
副励磁机额定容量、额定电压、额定电流、额定功率因数、额定频率、外特性曲线、空载电压、d）
发电机输出额定电流时的机端电压、发电机输出强励电流时的机端电压：e)
发电机空载特性由线、发电机定子开路励磁绕组的时问常数T等各时间常数、各电抗值、机组转动惯量、额定电压、额定电流、额定视在功率、额定功率因数、额定磁场电压、额定磁场电流、空载额定磁场电压、空载额定磁场电流、在规定温度下的励磁绕组电阻值：3
TTIKAONiTKACa
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）励磁系统功能说明，投产战验报告以及各个坏节的整是参数。7励磁系统的标么值
励磁系统的标么值按下列要求计算：a）标么偿是内实际值除以匹准值得到的。b）发电机电的基推值为发电机额定电压，发中机中流的基准值最为发电机额定电流，发电机功率的基准值S为发电机额定视在功率，发电机转述（频率）的基准值）为发电机额定转速（频率)。
c）发电机磁场电流的基准值理为发电机空载特性气隙线上产牛额定电压所需的磁场电流；发中机磁场绕纠电阻的基准值R为发电机额定工况下发电机励磁回路电阻：也可取为发中机额定磁场电压除以额定磁场电流的数值：发电机磁场电压的匹值U而为磁场电流的基准俏乘以磁场绕组电阻的基准值。
d）励磁机磁场电流的基准值I用为在励磁机载特性曲线晾线上产生“个标么值发电机磁场电压所要求的励磁机磁场电流值：励磁机励磁电阻的基泄直Rem为发电机额定工况下的刷磁机刷磁问路的电阻，也可取励磁机额定磁场电压除以励磁机额定磁场电流并考惠回路阻值作为励磁机励磁电阳的基准值R用（后老应在参数确认报告中说明，我国存作“大马拉小车”现象，故后者计算误差很大，也可在报件中提出本条款变求）；励磁机磁场电压的基准值U为励磁机磁场电流基准值乘以励徽机励磁绕组阻基准值。e）调节器的输入电压、电流和动率的基准值等于发电机电压、电流和功率的基燃值、当控制发牛机磁场电压时调节器输出电压基准值等于发电机磁场电压的基准值，调节器输出电流基准值等发电机磁场电流的基准值，当控制励磁机磁场电压时调节器输出电压基准值等丁励磁机磁场电川的基准值、词节器输出电流基值等励磁机磁场电流的雅值。8励磁调节器环节特性辩识的基本方法8.1概述
根据模拟式谢节器的电路图或数字式调节器的传递涵数框图，可以确定各部分的模，在此基础1测试识其参数。根据模型的依情况，分级测试各环节的输入、输出特性，根据测量结果和颈定的计算模型拟合得到未知的参数。对励磁调节器坏节特性的测试辩识一般在静念情况下逆行，常用的方法有频域测量法和时域测量法，也可以同时采用频域测量和时域测量两种方法，8.2频域测量法
8.2.1利门频谱分析仪，测量待辨认坏节输出对1输入的率特性，信号可采月正弦扫频或噪出信号，采川对比或拟合技术辩识模型的参数8.2.2对于简单的阶模型，可以利用已知频率特性的特征估点接计算参数。8.2.3对于非一阶模型，由」对象的模型结构和部分参数一殼二知，可以采用参数拟合技术或采川模型的频率特性和实测的频率特性对比的方法确定模型的参数。8.2.4测量的频率范围应根据耐究对像的特点来选择。8.3时域测量法
8.3.1输入扰动借号，般为阶妖信号，测量输出响应，采用对比输山！顺应特性灿线的方法辨识模烈的参数。
8.3.2对于简单的阶惯性模型，如励磁调节器的电压和功率测量环节擎，当采用阶跃响应试验法时，其输出达到稳态变化量的0.632倍时所需的时问就是还节的时问常数；输出稳态变化量与输入阶跃最之比，就是环的增益。
8.3.3对于非模型，如励磁调节器的PID环节、超前环节、励磁调节器的软负反馈环节、刷磁调节4
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器的谢机时间常数补偿球（硬有皮馈坏背），PSS坏帮等，可以深用时战参嫩辨识采小机周的输入信号下伤真待辨识模型的响应和实测响应对比的方法来确定环节参数，8.4非线性环节的测量
应了解并逆过实际测量米检验刷磁谱节器各环节（包PSS环节）是否存在死区，限帖、逻辑摔制（如PSS自动投退）、非线性环节、变参数以及台采川反余弦移相等，要区分内限幅和外限两种限环节：限幅的表达参见附录A.
8.5电压调差率及其极性的测量
8.5.1电压调差率极性的测量
在发中机发出无功功率的情说下，保持被试机组有均功率和中压给定省不变，当不是采归扩人单元接时，从负到正调整被试验机组的无功调差斑（当采抗人单元接线时，调关系数三人（的是范由内调整，测岸被试验机的机端电压应该逐渐变低，无功功率应该逐渐变小，对下发机一变儿器纠节元接线方式可确认为极性与计算任序致：被试验机纠的机端电小遂渐新变高，无功功率逐渐变人对」发电机一变压器组单元接线方式确认为极性与计算程序相反。8.5.2电压调差率的测量
8.5.2.1方法 1
在刊率因数等于0的情况下，保持电乐给定值不变，龙掉50%～100%的额定无功均率，测景用负荷前后的发电机电压，然后用式（1）计算无功诚关系数。D%)=Ua: U×100%
式中：
U、U，—儿负荷前后的发电机机端电压：UN
发电机额定电压：
旭负荷前的发电机无功电流径和额定电流值：8.5.2.2方法 2
些方法可以用于被试验机组有档邻机组或无功补偿没备的情况。在发也机发！无功功率的情况下（行功功率保持不变），保持电压给定值不变，调整相邻机红或无功补偿设备的力功动率，测量调整前底被试验机纽的机端电压和无动电淤，然后式（2）计算无功调差系数，D(%)=U -U_k
×100%
Uefn-lm
武中：
、——-谢整前店的发电机机端电UN
Im-i、I
发电机额定电压：
调整前后的发电机无功电流值和额定电流值，“下程1也可以月相对成的功动率0Q.和额定视在动率S、近似代替电流，9励磁系统实测数学模型的建立
9.1基本步骤
9.1.1收集资料，确定师磁系统数学模型类型9.1.2根据资料情况，确定现场试验预上，编试验方案，进行现场试验。9.13整注数据，建立励磁系統实划模型在励磁系统实测数学膜唱的建部过程中，需整现并提供如下数据：a）各变量的苯准值；
TiTKAONiiKAca
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b）根据频域或时域测景数据确定坏节参数：心）建立励磁系统实测模型。
9.2发电机励磁系统的组成
发中机励磁系统出剧磁功率部分，励磁控制部分、发电机电压测量和无功电流补偿部分以及电力系统愁定器（简称PSS）组成：如垒2所示、UTR3
励磁控制部分
发电机电压
一发中机中流；
发机正压给定值：
偏券信号：
过础浓制输山
低滤限制输出：
心力系统慈定监靴山：
一电力系统稳处器输入。
无功电流
补医部分
励磁功率部分
电力系统稳定器
图 2 励磁系统组成
发电机电儿测量和电流补偿部分形成实现控制的编差信号。发电机和电片
励磁控制部分实现励磁稳定控制和限制功能，IfIPID或款反馈校正坏环节、功率控壳环节、补偿励磁机时间常数的反馈玖节、俏限制环节、过磁（V/Hz）限制环节，过励限制环节和低腻限带[玖节等组成。
励磁系统按照励磁功率部纠不国，分为以下三种类型：a）直流励磁机励磁系统：
b）交流励磁机励磁系统，包括静止或旋转、可控或不可控的整流器；c）静止刷磁系统。
9.3静止励磁系统功率部分数学模型静山励磁系统包括自并威静正励磁系统、恒中压源供中的静止励磁系统和交流侧中联白复励静止励磁系统，分别好图3、图4和图5所示。GS——间步发电机：
白压调器：
动磁变压器：
叫控整流器：
电压感器：
电流点感器。
微步发电机：
心动中压调节器：
耐变片器：
可控整流器：
飞k感器；
TA.…止流互感器
图3自并励静止励磁系统
恒电压源供电的静止励磁系统
同步发电机；
白动电压调器：
一联变压器：
TS——中联变示器;
川控整流器：
电压互感器
电流感器。
图5交流侧串联自复励静止励磁系统iTKAoNiiKAca
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9.3.1自并励静止励磁系统功率部分数学模型采三机全波可控整流和余弦移相方式的自并励静止励磁系统功率部分可建立图6所示的动率部分数学模想。
UMx-AK
调节器输中心压：
——发电机磁场心流：
发电机磁场电！压。
U,UaMIN-IKe
图6自并励静止励磁系统功率部分数学模型URMAx和URMIN分别为发中机中压为额定佰时中压调节器的最大输H电压和最小输山电压，UURMAX和UURMN分别表示实际输出的限幅受到发且机机端电压变动的影响。9.3.1.1换弧压降系数K
武中：
Ke =3UkUma
刷磁变出器短路中压，标么值；SeTN\励磁变玉器额定穿量，VAUrT
-励磁变压器次额定线电压，V：磁场电流基准值，A；
磁场电压准值，V
9.3.1.2调节器输出限制值UMAx和URMINURMR=1.35UrJCo5αMAx/UnE
URMAx=1.35UETCOSOMIN/UB
式中：
励磁变压器一次额定线电压，V：可控整流器的最人控制角和最小控制角，（\)：发中机磁场中压基准值，V
调节器输出限幅俏可以通过发中机空载人扰动试验求得，见11.3条。获得的磁场电压最大值需要按照同时刻的发电机电压、磁场电流和Kc进行修正。9.3.2恒电压源静止励磁系统功率部分数学模型恒中压源静止刷磁系统功率部分数学模型如图7所示，K按照式（3）计算，UKMAx和URM按照武（4）和式（5）计算：
9.3.3交流侧串联自复励静止励磁系统动率部分数学模型交流测电联口复励静山励磁系统功率部分数学模型可采川恒电压源静止励磁系统功率部分数学模型近似模拟，在计算换压降系数忙必须考虑串联变压器的蒲抗：9.4交流励磁机励磁系统功率部分数学模型交流励机刷磁系统可以分为交流励磁机不可控整流器励磁系统（见图8和图9）和交流励磁机可控整流器励磁系统（见图10）。8
URMAX--K
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图7恒电压源静止励磁系统功率部分数学模型和电源来自励磁机电枢的交流励磁机可控整流励磁系统功率部分数学模型AVR
图8有副励磁机的交流励磁机不可控整流器励磁系统AVR
图9有励磁变压器的交流励磁机不可控整流器励磁系统4E
图10交流励磁机可控整流器励磁系统9.4.1有副励磁机的交流励磁机不可控整流器励磁系统功率部分数学模型采别一柜全波整流的，有副励磁机的交流励磁机不可控整流器感系统功率部分数学模型如图1所示，该模型包括了不可控整流器模型（静止和旋转两种类型）和交流动磁机模型，9.4.1.1交流励磁机空载特性测量断爪发电机转子灭磁开关，保持动磁机额定转速不变，测量励磁机电枢交流电儿和励磁机磁场中流从0到强励对应值，将励磁机电枢交流电压乘以1.35倍转为直流追小后绘制励磁机空载特性曲线，也可测整流后的直流电压，此时直流侧负载以定够保证整流器导通为限。9.4.1.2交流励磁机负载特性测量结合发电机空载，知路或负载试验，测量发电机燃场电压和动磁机磁场电流之问的关系曲线9.4.1.3交流励磁机空载时间常数T,测量交流励燃机空载时间常数在励磁机空载条件下川阶跃法测定，阶跃时交流刷磁机慈场中压的波形9
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