本發(fā)明的實(shí)施例涉及發(fā)電及電力系統(tǒng)建模技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種勵(lì)磁系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)功率單元增益的計(jì)算方法及裝置。

背景技術(shù)：

我國(guó)電網(wǎng)大規(guī)?；ヂ?lián)以及交直流聯(lián)合運(yùn)行過程中大擾動(dòng)功角穩(wěn)定以及區(qū)域弱阻尼功率振蕩小擾動(dòng)穩(wěn)定性問題凸顯，促使電網(wǎng)公司要求建立更為精確和有效的發(fā)電機(jī)勵(lì)磁和調(diào)速系統(tǒng)模型，通過實(shí)測(cè)確定準(zhǔn)確的模型參數(shù)，為開展電網(wǎng)動(dòng)態(tài)分析提供準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

自1980年后IEEE先后多次發(fā)布用于電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析的典型勵(lì)磁系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)模型，包括直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)、交流勵(lì)磁系統(tǒng)、靜止可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)等。這些勵(lì)磁模型都是基于對(duì)典型勵(lì)磁系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)各環(huán)節(jié)的詳細(xì)分析，然后經(jīng)過合理的等值和簡(jiǎn)化，模型的詳細(xì)程度能夠滿足電力系統(tǒng)穩(wěn)定性問題(0～3Hz)研究。

IEEE推薦的勵(lì)磁模型中，大多數(shù)參數(shù)可以明確對(duì)應(yīng)到實(shí)際的物理環(huán)節(jié)，從而可以通過實(shí)測(cè)直接得到，比如勵(lì)磁機(jī)時(shí)間常數(shù)，勵(lì)磁機(jī)飽和特性，各類校正控制器的增益和時(shí)間常數(shù)及其限幅值等。而有的參數(shù)則是對(duì)多個(gè)環(huán)節(jié)特性進(jìn)行綜合等值得到，單獨(dú)對(duì)某一個(gè)物理環(huán)節(jié)測(cè)試不能確定該參數(shù)，勵(lì)磁系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)功率單元增益就是這種類型的參數(shù)，實(shí)測(cè)建模時(shí)需要對(duì)相關(guān)環(huán)節(jié)進(jìn)行仔細(xì)分析，制定合適的實(shí)測(cè)方案。

目前實(shí)測(cè)建模中存在以下兩方面問題，導(dǎo)致功率單元增益計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性欠佳，具體說明如下：

1)勵(lì)磁系統(tǒng)建模導(dǎo)則中定義勵(lì)磁系統(tǒng)放大倍數(shù)作為靜態(tài)開環(huán)綜合增益，該放大倍數(shù)具體是勵(lì)磁功率整流輸出相對(duì)勵(lì)磁控制單元輸入即電壓偏差的放大倍數(shù)。

目前實(shí)測(cè)計(jì)算中一般采用勵(lì)磁電壓、勵(lì)磁電流、換相電抗來計(jì)算整流器空載輸出電壓，從而得到開環(huán)綜合放大倍數(shù)，再得到功率單元增益，該方法忽略了整流換相壓降的影響；

2)采用額定勵(lì)磁電壓除以額定勵(lì)磁電流作為勵(lì)磁電阻基準(zhǔn)值，認(rèn)為大多數(shù)需要模擬的工況對(duì)應(yīng)的勵(lì)磁繞組電阻與發(fā)電機(jī)額定運(yùn)行狀態(tài)下的勵(lì)磁繞組電阻相近，但實(shí)測(cè)狀態(tài)下勵(lì)磁繞組電阻很可能偏離額定狀況較多，將會(huì)導(dǎo)致較大的勵(lì)磁電壓基準(zhǔn)值偏差，導(dǎo)致功率單元增益計(jì)算結(jié)果出現(xiàn)偏差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的實(shí)施例提供一種勵(lì)磁系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)功率單元增益的計(jì)算方法及裝置，能夠提高發(fā)電機(jī)靜止自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)的功率單元增益計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。為了達(dá)成上述目的，本申請(qǐng)的實(shí)施例采用如下技術(shù)方案：

第一方面，提供一種勵(lì)磁系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)功率單元增益的計(jì)算方法，包括：

通過實(shí)測(cè)發(fā)電機(jī)空載特性確定勵(lì)磁電流基準(zhǔn)值；

通過空載升壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用可控硅空載輸出電壓求取勵(lì)磁功率單元增益；

用可控?fù)Q向壓降系數(shù)和勵(lì)磁繞組電阻標(biāo)幺值對(duì)勵(lì)磁功率單元增益進(jìn)行修正；

按照實(shí)測(cè)移相觸發(fā)方式計(jì)算勵(lì)磁系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)的功率單元增益。

第二方面，提供一種勵(lì)磁系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)功率單元增益的計(jì)算裝置，用于執(zhí)行第一方面所提供的方法。

功率單元增益是計(jì)算靜態(tài)開環(huán)綜合增益的重要參數(shù)，靜態(tài)開環(huán)綜合增益大小不僅影響到勵(lì)磁系統(tǒng)電壓調(diào)整動(dòng)態(tài)特性，也決定了發(fā)電機(jī)靜態(tài)電壓調(diào)節(jié)精度(即電壓靜差率)，一般要求其標(biāo)幺值在200～400，以滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中電壓靜差率為1％的要求。另外，靜態(tài)開環(huán)綜合增益是影響空載電壓階躍響應(yīng)的重要參數(shù)，對(duì)電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)品質(zhì)有直接影響。為了準(zhǔn)確地確定勵(lì)磁系統(tǒng)開環(huán)綜合增益，首先必須從標(biāo)準(zhǔn)模型出發(fā)準(zhǔn)確地理解綜合增益的涵義，明確與其直接相關(guān)的勵(lì)磁系統(tǒng)物理環(huán)節(jié)；另一方面，不同的勵(lì)磁裝置廠家在勵(lì)磁控制參數(shù)整定方面采用了各自不同原則和方法，而制定實(shí)測(cè)方案時(shí)，實(shí)測(cè)條件可能與實(shí)際運(yùn)行的情況不一樣，必須仔細(xì)了解相關(guān)勵(lì)磁系統(tǒng)的控制參數(shù)整定原則，從而根據(jù)實(shí)測(cè)方案提出正確的修正方法。本發(fā)明的實(shí)施例所提供的勵(lì)磁系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)功率單元增益的計(jì)算方法及裝置，既能考慮換相壓降的影響，又避免勵(lì)磁繞組基準(zhǔn)值選取困難問題，從而提高了功率單元增益計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，利于提高計(jì)算靜態(tài)開環(huán)綜合增益的準(zhǔn)確性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明的實(shí)施例中勵(lì)磁系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)功率單元增益的計(jì)算方法流程示意圖；

圖2(a)為空載發(fā)電機(jī)自并勵(lì)勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖2(b)為空載發(fā)電機(jī)自并勵(lì)勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的示意圖；

圖3為洪家渡#3機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和相關(guān)參數(shù)圖；

圖4為洪家渡#3機(jī)空載特性和勵(lì)磁電流基準(zhǔn)確定示意圖；

圖5為洪家渡#3機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)綜合開環(huán)增益求取的直線擬合結(jié)果；

圖6為洪家渡#3機(jī)空載5％階躍仿真曲線與實(shí)測(cè)曲線對(duì)比；

圖7為昌江核電#2機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和相關(guān)參數(shù)；

圖8為昌江核電#2機(jī)勵(lì)磁電流基準(zhǔn)確定示意圖；

圖9為昌江核電#2機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)綜合開環(huán)增益求取的直線擬合結(jié)果；

圖10為昌江核電#2機(jī)空載5％階躍仿真曲線與實(shí)測(cè)曲線對(duì)比；

圖11為本發(fā)明的實(shí)施例中勵(lì)磁系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)功率單元增益的計(jì)算裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例

本發(fā)明的實(shí)施例提供一種勵(lì)磁系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)功率單元增益的計(jì)算方法，結(jié)合圖1所示，包括以下步驟：

101、通過實(shí)測(cè)發(fā)電機(jī)空載特性確定勵(lì)磁電流基準(zhǔn)值。

具體的，發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行，機(jī)端電壓從0.1p.u.逐漸升壓然后再降壓到0.1p.u.，升壓最大值應(yīng)該不低于1.2p.u.。

記錄升壓和降壓過程中各點(diǎn)的機(jī)端電壓、勵(lì)磁電流、勵(lì)磁電壓。對(duì)三相機(jī)端電壓進(jìn)行平均得到平均機(jī)端電壓，繪制平均機(jī)端電壓-勵(lì)磁電流的上升和下降二條曲線，對(duì)二條曲線再進(jìn)行機(jī)端電壓值的平均化處理，得到空載曲線，然后平移到過零點(diǎn)，從零點(diǎn)作切線得到空載氣隙線。

在氣隙線上對(duì)應(yīng)于額定機(jī)端電壓的勵(lì)磁電流，即為勵(lì)磁電流基準(zhǔn)值I_FDB。

102、通過空載升壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用可控硅空載輸出電壓求取勵(lì)磁功率單元增益。

設(shè)置勵(lì)磁控制單元為純比例環(huán)節(jié)，采用外部恒電壓源為勵(lì)磁變提供電源，發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行，機(jī)端電壓從0.4p.u.逐漸升壓，最高電壓不大于1.0p.u.。

記錄升壓過程中各點(diǎn)的參考電壓、機(jī)端電壓、勵(lì)磁電流、勵(lì)磁電壓。

根據(jù)勵(lì)磁電流基準(zhǔn)值計(jì)算標(biāo)幺化勵(lì)磁電壓V_FD和電流I_FD，用額定機(jī)端電壓分別計(jì)算實(shí)測(cè)參考電壓、機(jī)端電壓(可求三相平均值)的標(biāo)幺化值V_REF、V_t，則可控硅空載輸出電壓V_D0＝V_FD+K_CI_FD。其中K_C為換弧壓降系數(shù)。

作出V_D0與差值電壓ΔV＝V_REF-V_t的關(guān)系曲線，并采用最小二乘擬合法進(jìn)行直線擬合，擬合直線的斜率即為靜態(tài)綜合放大倍數(shù)K'。

求取勵(lì)磁功率單元增益其中K'_R為勵(lì)磁控制器實(shí)測(cè)增益設(shè)定值。

103、用可控?fù)Q向壓降系數(shù)和勵(lì)磁繞組電阻標(biāo)幺值對(duì)勵(lì)磁功率單元增益進(jìn)行修正。

通過下式對(duì)功率單元增益進(jìn)行修正：

其中，K"_A為勵(lì)磁功率單元增益，K'_A為經(jīng)過修正得到的值，K_C為換相壓降系數(shù)，為勵(lì)磁繞組實(shí)測(cè)標(biāo)幺值的平均值，

104、按照實(shí)測(cè)移相觸發(fā)方式計(jì)算勵(lì)磁系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)的功率單元增益。

當(dāng)功率單元采用完全余弦移相觸發(fā)方式時(shí)，勵(lì)磁系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)的功率單元增益K_A＝K'_A。

當(dāng)功率單元采用非完全余弦移相觸發(fā)方式時(shí)，勵(lì)磁系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)的功率單元增益

其中，U_2N、U₂分別為勵(lì)磁變二次側(cè)額定勵(lì)磁電壓、實(shí)測(cè)時(shí)勵(lì)磁變二次電壓(陽極電壓)。

結(jié)合上述步驟，對(duì)各參數(shù)計(jì)算過程簡(jiǎn)要說明如下：

步驟101中確定勵(lì)磁電流基準(zhǔn)值I_FDB，對(duì)應(yīng)地，勵(lì)磁繞組電阻基準(zhǔn)值R_FDB可采用式(1)求得或者采用發(fā)電機(jī)銘牌設(shè)計(jì)值額定勵(lì)磁電壓和額定勵(lì)磁電流求取，即：

其中V_fN為發(fā)電機(jī)的額定勵(lì)磁電壓，I_fN為額定勵(lì)磁電流。進(jìn)一步地，勵(lì)磁電壓基準(zhǔn)值V_FDB為：

V_FDB＝I_FDBR_FDB (2)

步驟102根據(jù)式(3)計(jì)算得到可控硅空載輸出電壓V_D0：

V_D0＝V_FD+K_CI_FD (3)

作出V_D0與差值電壓ΔV＝V_REF-V_t的關(guān)系曲線后，確定K'，并進(jìn)一步根據(jù)式(4)計(jì)算得到取勵(lì)磁功率單元增益K"_A：

步驟103根據(jù)式(5)對(duì)功率單元增益進(jìn)行修正：

式(5)中的可由式(6)計(jì)算得到：

步驟104中，采用完全余弦移相觸發(fā)方式時(shí)，勵(lì)磁系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)的功率單元增益K_A為：

K_A＝K'_A (7)

采用非完全余弦移相觸發(fā)方式時(shí)，勵(lì)磁系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)的功率單元增益K_A為：

進(jìn)一步地，正常運(yùn)行時(shí)勵(lì)磁系統(tǒng)靜態(tài)綜合開環(huán)增益K為：

K＝K_R×K_A (9)

其中K_R為正常運(yùn)行條件下勵(lì)磁控制增益設(shè)定值。

功率單元增益是計(jì)算靜態(tài)開環(huán)綜合增益的重要參數(shù)，靜態(tài)開環(huán)綜合增益大小不僅影響到勵(lì)磁系統(tǒng)電壓調(diào)整動(dòng)態(tài)特性，也決定了發(fā)電機(jī)靜態(tài)電壓調(diào)節(jié)精度(即電壓調(diào)差率)，一般要求其標(biāo)幺值在200～400，以滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中電壓調(diào)差率為1％的要求。另外，靜態(tài)開環(huán)綜合增益是影響空載電壓階躍響應(yīng)的重要參數(shù)，對(duì)電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)品質(zhì)有直接影響。為了準(zhǔn)確地確定勵(lì)磁系統(tǒng)開環(huán)綜合增益，首先必須從標(biāo)準(zhǔn)模型出發(fā)準(zhǔn)確地理解綜合增益的涵義，明確與其直接相關(guān)的勵(lì)磁系統(tǒng)物理環(huán)節(jié)；另一方面，不同的勵(lì)磁裝置廠家在勵(lì)磁控制參數(shù)整定方面采用了各自不同原則和方法，而制定實(shí)測(cè)方案時(shí)，實(shí)測(cè)條件可能與實(shí)際運(yùn)行的情況不一樣，必須仔細(xì)了解相關(guān)勵(lì)磁系統(tǒng)的控制參數(shù)整定原則，從而根據(jù)實(shí)測(cè)方案提出正確的修正方法。本發(fā)明的實(shí)施例所提供的勵(lì)磁系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)功率單元增益的計(jì)算方法，既能考慮換相壓降的影響，又避免勵(lì)磁繞組基準(zhǔn)值選取困難問題，從而提高了功率單元增益計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，利于提高計(jì)算靜態(tài)開環(huán)綜合增益的準(zhǔn)確性。

為使得本發(fā)明的發(fā)明目的、特征、優(yōu)點(diǎn)能夠更加的明顯和易懂，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，本實(shí)施例后文對(duì)本申請(qǐng)方案的原理做說明，并提供具體實(shí)例。原理部分主要介紹本發(fā)明相關(guān)的技術(shù)理論以及依據(jù)；實(shí)例部分基于實(shí)際發(fā)電機(jī)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，采用本發(fā)明方法和常規(guī)方法分別計(jì)算勵(lì)磁系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)的功率單元增益K_A，然后進(jìn)一步計(jì)算得到靜態(tài)開環(huán)綜合增益，并基于實(shí)測(cè)階躍曲線比較兩種方法的仿真效果。

第一部分基本原理和方法

1靜止自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)開環(huán)綜合增益

1.1靜止自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與數(shù)學(xué)模型

圖2(a)為采用靜止自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，包括勵(lì)磁控制器、勵(lì)磁功率單元以及空載發(fā)電機(jī)三個(gè)部分，圖2(b)為分別對(duì)應(yīng)上述三部分元件的系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型。注意圖2勵(lì)磁系統(tǒng)模型省去了低勵(lì)、過勵(lì)以及限幅等非線性環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)與本發(fā)明方法無關(guān)。在圖2中：

1)勵(lì)磁控制器由超前滯后校正單元(T_C1/T_B1,T_C2/T_B2)和增益放大環(huán)節(jié)K_R組成，V_REF、V_t分別為機(jī)端電壓給定值和測(cè)量值，V_C2為移相觸發(fā)控制電平；

2)勵(lì)磁功率單元包括移相觸發(fā)控制單元和可控硅整流電路，移相觸發(fā)控制單元根據(jù)移相觸發(fā)控制電平V_C2計(jì)算移相觸發(fā)角α，V_fd、E_FD分別為可控硅整流器直流勵(lì)磁電壓輸出的有名值與標(biāo)幺值，I_fd為勵(lì)磁電流有名值。勵(lì)磁功率單元采用具有增益K_A2和時(shí)間常數(shù)T_A的一階慣性環(huán)節(jié)模擬；

3)T'_d0為勵(lì)磁繞組開路時(shí)間常數(shù)，對(duì)應(yīng)的一階慣性環(huán)節(jié)代表了不計(jì)飽和特性的發(fā)電機(jī)空載狀態(tài)數(shù)學(xué)模型；

勵(lì)磁系統(tǒng)模型參數(shù)一般都采用標(biāo)幺值表示，因此建立模型首先需要確定勵(lì)磁系統(tǒng)各變量的基準(zhǔn)值。

1.2勵(lì)磁系統(tǒng)標(biāo)幺值基準(zhǔn)選取方法

理論上來說，勵(lì)磁系統(tǒng)基準(zhǔn)值可以有不同基準(zhǔn)值選取方式，只要模型參數(shù)歸算正確，模擬得到的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性基本相同，但是不同基準(zhǔn)值對(duì)應(yīng)的模型參數(shù)卻可以差別很大。

電力系統(tǒng)穩(wěn)定計(jì)算程序中，由于勵(lì)磁系統(tǒng)模型中勵(lì)磁電壓、勵(lì)磁電流和勵(lì)磁電阻的基準(zhǔn)值與發(fā)電機(jī)模型中相應(yīng)變量的基準(zhǔn)值不一樣，為此需要在兩種不同基準(zhǔn)值系統(tǒng)下對(duì)勵(lì)磁電壓、勵(lì)磁電流和勵(lì)磁電阻進(jìn)行換算，稱為勵(lì)磁系統(tǒng)模型與發(fā)電機(jī)模型接口。勵(lì)磁模型的基準(zhǔn)值應(yīng)該與所要應(yīng)用計(jì)算程序中的模型接口規(guī)定一致。

目前國(guó)內(nèi)外主流的電力系統(tǒng)穩(wěn)定計(jì)算程序中，均按照IEEE推薦勵(lì)磁系統(tǒng)模型的基準(zhǔn)值定義以實(shí)現(xiàn)勵(lì)磁模型與發(fā)電機(jī)模型接口。IEEE推薦的勵(lì)磁系統(tǒng)標(biāo)幺值基準(zhǔn)選取方法如下：

1)選取發(fā)電機(jī)定子額定電壓和額定電流分別為機(jī)端電壓和電流的基準(zhǔn)值，電壓給定的基準(zhǔn)值與機(jī)端電壓基準(zhǔn)值相同；

2)選取發(fā)電機(jī)空載特性氣隙線上對(duì)應(yīng)機(jī)端額定電壓的勵(lì)磁電流為勵(lì)磁電流基準(zhǔn)值I_FDB，相應(yīng)的勵(lì)磁電壓為勵(lì)磁電壓基準(zhǔn)值E_FDB，即

E_FDB＝I_FDBR_FDB (10)

上式中，R_FDB表示勵(lì)磁繞組電阻基準(zhǔn)值，應(yīng)選取為指定工作溫度t°c下的繞組電阻值R_fd@t℃，即對(duì)應(yīng)于待建模工況勵(lì)磁繞組實(shí)際電阻，有：

R_FDB＝R_fd@t℃ (11)

I_FDB可由發(fā)電機(jī)空載特性氣隙線確定，R_FDB可根據(jù)指定繞組工作溫度和已知溫度下的勵(lì)磁繞組電阻(制造廠家通常給出25℃和125℃的電阻值)修正計(jì)算得到。

1.3勵(lì)磁系統(tǒng)模型的開環(huán)綜合增益定義

勵(lì)磁系統(tǒng)模型的開環(huán)綜合增益定義為勵(lì)磁系統(tǒng)模型輸出勵(lì)磁電壓標(biāo)幺值與模型輸入電壓偏差標(biāo)幺值之比值，即

另一方面，從圖2(b)可見，勵(lì)磁系統(tǒng)開環(huán)綜合增益等于勵(lì)磁控制器整定增益與勵(lì)磁功率單元增益的乘積，即：

K＝K_RK_A (13)

勵(lì)磁系統(tǒng)開環(huán)綜合增益可以根據(jù)式(12)采用實(shí)測(cè)方法確定，也可以首先由勵(lì)磁控制器整定參數(shù)得到K_R，根據(jù)移相觸發(fā)方式和勵(lì)磁電壓基準(zhǔn)值計(jì)算出K_A，進(jìn)而根據(jù)式(13)計(jì)算開環(huán)綜合增益。

無論采用上述哪種方式確定開環(huán)綜合增益，必須注意模型輸出勵(lì)磁電壓的基準(zhǔn)值必須與穩(wěn)定計(jì)算中勵(lì)磁模型與發(fā)電機(jī)模型接口的相關(guān)規(guī)定一致，否則將影響到開環(huán)綜合增益結(jié)果的正確性。

穩(wěn)定計(jì)算中勵(lì)磁模型輸出通常都是采用IEEE推薦的基準(zhǔn)值定義方法，勵(lì)磁繞組電阻標(biāo)幺值R_FD≡1.0p.u.，當(dāng)I_FD＝1.0p.u.時(shí)，相應(yīng)地在發(fā)電機(jī)空載特性氣隙線上對(duì)應(yīng)的機(jī)端電壓為額定值；即在穩(wěn)態(tài)情況下，E_FD≡I_FD。

IEEE也有推薦選取指定工作溫度下(汽輪發(fā)電機(jī)組100℃，水輪發(fā)電機(jī)組75℃)的勵(lì)磁繞組電阻為其基準(zhǔn)值，是因?yàn)閷?shí)際運(yùn)行工況下勵(lì)磁繞組溫度與之比較接近，從而近似認(rèn)為R_FD≈1.0p.u.。如果勵(lì)磁繞組實(shí)際工作溫度偏離較多導(dǎo)致其電阻變化較大時(shí)，需要對(duì)R_FDB進(jìn)行修正，并按式(10)重新計(jì)算E_FDB。

國(guó)內(nèi)開展勵(lì)磁實(shí)測(cè)建模按照額定勵(lì)磁電壓V_fN與額定勵(lì)磁電流I_fN的比值確定R_FDB，即按式(1)計(jì)算，也是認(rèn)為大多數(shù)需要模擬的工況對(duì)應(yīng)的勵(lì)磁繞組電阻與發(fā)電機(jī)額定運(yùn)行狀態(tài)下的勵(lì)磁繞組電阻相近，近似認(rèn)為R_FD≈1.0p.u.。但是進(jìn)行開環(huán)綜合增益實(shí)測(cè)時(shí)，實(shí)測(cè)狀態(tài)下的R_fd@t℃很可能偏離R_FDB較多，則需要根據(jù)R_fd@t℃重新確定E_FDB。

2勵(lì)磁功率單元增益的理論計(jì)算分析

靜止自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)采用靜止可控硅三相全波可控整流方式。勵(lì)磁功率單元增益與移相觸發(fā)控制方式以及移相觸發(fā)控制電平定標(biāo)方式有關(guān)。目前典型的移相觸發(fā)控制方式有余弦移相、非完全余弦移相二種類型。不同的移相觸發(fā)控制方式，可控硅整流器的增益特性各不相同。以下對(duì)按移相觸發(fā)方式分別闡述功率單元增益的理論計(jì)算方法。

2.1采用余弦移相觸發(fā)的勵(lì)磁功率單元增益計(jì)算

2.1.1不計(jì)及換相電抗壓降情況

三相全波可控整流器輸出的空載直流電壓為：

U_d0＝1.35U₂cosα (14)

式中，U₂為勵(lì)磁變壓器二次側(cè)線電壓。當(dāng)可控硅整流采用余弦移相控制時(shí)，移相控制的同步電壓幅值U_SYN為整流橋交流側(cè)電壓標(biāo)幺值，即：

而移相觸發(fā)角由下式求得:

其中V_C2B為控制電平的基準(zhǔn)值。將式(16)代入式(14)，可得:

由式(17)可見，在整流器直流輸出達(dá)到限幅值之前，輸出U_d0正比于V_C2，與交流側(cè)電壓U₂大小無關(guān)。選取發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電壓基準(zhǔn)值為E_FDB，則勵(lì)磁功率單元增益為：

由(18)可見，K_A2取決于V_C2定標(biāo)方式和勵(lì)磁電壓基準(zhǔn)值E_FDB，與勵(lì)磁變二次側(cè)電壓無關(guān)。

2.1.2計(jì)及換相電抗壓降情況

當(dāng)計(jì)及可控整流器換相電抗壓降，勵(lì)磁電壓和勵(lì)磁電流有名值之間關(guān)系為：

V_fd＝U_d0-I_fd@t℃X_C (19)

式中X_C為可控整流器換相電抗有名值，穩(wěn)態(tài)下勵(lì)磁電壓和勵(lì)磁電流之間滿足如下關(guān)系：

V_fd＝I_fd@t℃R_fd@t℃ (20)

將(20)代入(19)I_fd@t℃消去，考慮式(15)的定標(biāo)方式，則有：

選取勵(lì)磁繞組電阻基準(zhǔn)值R_FDB＝R_fd@t℃，因此有：

則得計(jì)及換相電抗壓降后可控硅整流器增益系數(shù)為:

式中，K_C＝X_C/R_fd@t℃為換相壓降系數(shù)(即換相電抗的標(biāo)幺值，一般K_C≈1)。對(duì)比(18)和(23)可知，計(jì)及換相壓降系數(shù)后的增益略有減小，是不計(jì)及換相電抗壓降增益的1/(1+K_C)。

2.2采用非完全余弦移相觸發(fā)的勵(lì)磁功率單元增益

非完全余弦移相觸發(fā)控制方式下，與余弦移相方式不同，其移相觸發(fā)角采用下式確定：

式中U_C0為按照控制電平基準(zhǔn)值V_C2＝V_Cmax定標(biāo)常數(shù)，則可控硅整流器空載輸出電壓為：

可控硅整流器單元增益為：

可見，可控硅整流器單元增益與勵(lì)磁變二次側(cè)交流電壓大小有關(guān)。

如果整定控制電平達(dá)最大值(1.0p.u.)時(shí)，移相觸發(fā)角α＝0°，則U_C0＝1.0?？煽毓枵髌鞣糯蟊稊?shù)為：

比較式(18)和(27)可見，非完全余弦移相控制方式下，只有當(dāng)可控硅整流器交流電源電壓恒定時(shí)，整流輸出直流電壓才與控制電平之間成比例。

類似地，計(jì)及換相電抗壓降，非完全余弦移相觸發(fā)控制方式下勵(lì)磁功率單元增益為:

3考慮勵(lì)磁繞組電阻基準(zhǔn)值和換弧壓降影響的功率單元增益修正方法

以余弦移相觸發(fā)方式為例，假定選取的勵(lì)磁繞組電阻基準(zhǔn)值R_FDB，勵(lì)勵(lì)磁電壓基準(zhǔn)值V_FDB＝R_FDBI_FDB，采用式(18)得到采用可控硅空載輸出計(jì)算的功率單元增益為：

先假設(shè)勵(lì)磁繞組電阻實(shí)際值應(yīng)該為R_fd@t℃，且假設(shè)R_FDB≠R_fd@t℃，勵(lì)磁電壓基準(zhǔn)值E_FDB＝R_fd@t℃I_FDB。在考慮換弧壓降和勵(lì)磁電阻基準(zhǔn)值為R_fd@t℃情況下，由式(22)可得功率單元的準(zhǔn)確增益應(yīng)為：

由(30)并考慮式(29)可得：

式中，R_FD表示當(dāng)前勵(lì)磁繞組電阻R_fd@t℃的標(biāo)幺值，可由下式求取：

式(31)定量描述了換弧壓降以及電阻基準(zhǔn)值差異對(duì)增益計(jì)算結(jié)果的影響，即采用可控硅空載輸出計(jì)算的功率單元增益K'_A，還需要除以K_C+R_FD進(jìn)行修正，才能得到更為精確的功率單元增益K_A。

4勵(lì)磁系統(tǒng)開環(huán)增益系數(shù)的實(shí)測(cè)方法

從式(18)、(23)、(28)可見，由于功率單元增益的理論計(jì)算方法均涉及到勵(lì)磁電壓基準(zhǔn)值(由勵(lì)磁繞組電阻基準(zhǔn)值確定)準(zhǔn)確選擇的問題，目前難以有效解決，因此一般均采用動(dòng)態(tài)試驗(yàn)實(shí)測(cè)和計(jì)算予以確定和校核。

動(dòng)態(tài)試驗(yàn)主要步驟包括：勵(lì)磁系統(tǒng)直接連接發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組，勵(lì)磁功率整流單元由恒定電源供電，發(fā)電機(jī)維持額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，調(diào)整勵(lì)磁系統(tǒng)電壓給定值V_REF，使得發(fā)電機(jī)電壓逐漸升高至額定電壓左右為止，期間分別記錄多組發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓V_t、勵(lì)磁電壓V_fd、勵(lì)磁電流I_fd數(shù)據(jù)。然后基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算，其常規(guī)方法和本發(fā)明方法分別闡述如下：

4.1常規(guī)方法

第一步：按照空載試驗(yàn)數(shù)據(jù)作出空載特性曲線，從空載特性曲線求取氣隙線，從氣隙線得到額定電壓下的勵(lì)磁電流作為勵(lì)磁電流基準(zhǔn)；一般用額定勵(lì)磁電壓除以額定勵(lì)磁電流得到的勵(lì)磁電阻作為勵(lì)磁電阻基準(zhǔn)，或者采用廠家給出某溫度下的勵(lì)磁繞組電阻作為基準(zhǔn)；最后勵(lì)磁電壓基準(zhǔn)值等于勵(lì)磁電流基準(zhǔn)值乘以勵(lì)磁電阻基準(zhǔn)值。

第二步：對(duì)每組記錄數(shù)據(jù)中的勵(lì)磁電壓和勵(lì)磁電流計(jì)算整流器空載輸出電壓：

第二步：采用選取的勵(lì)磁系統(tǒng)基準(zhǔn)值，對(duì)測(cè)量得到的機(jī)端電壓偏差、勵(lì)磁電壓、勵(lì)磁電流以及整流器輸出開路電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)幺化處理；

第三步：根據(jù)每一步調(diào)整電壓給定值產(chǎn)生的電壓偏差變化量和整流器輸出開路電壓變化量，計(jì)算勵(lì)磁系統(tǒng)實(shí)測(cè)靜態(tài)綜合放大倍數(shù)(可采用平均值或取線性化后的斜率)：

將勵(lì)磁控制器實(shí)測(cè)整定增益K'_R帶入下式可求得實(shí)測(cè)條件下的功率單元增益K'_A：

第四步：計(jì)算正常運(yùn)行條件下的功率單元增益K_A。當(dāng)采用完全余弦移相觸發(fā)方式時(shí)，K_A＝K'_A；當(dāng)采用非完全余弦移相觸發(fā)方式時(shí)，K_A可由式(8)計(jì)算得到；最后正常運(yùn)行時(shí)勵(lì)磁系統(tǒng)靜態(tài)開環(huán)綜合增益K由式(9)計(jì)算得到。

4.2本發(fā)明方法

嚴(yán)格來說，勵(lì)磁系統(tǒng)開環(huán)綜合增益應(yīng)根據(jù)式(12)按照整流器負(fù)載輸出勵(lì)磁電壓來計(jì)算，而上述常規(guī)方法中采用了整流器空載輸出電壓計(jì)算開環(huán)綜合增益，忽略了整流換相壓降的影響，同時(shí)在勵(lì)磁電壓、電流的標(biāo)幺值計(jì)算時(shí)，也未計(jì)及勵(lì)磁繞組電阻基準(zhǔn)值偏差帶來的影響。

針對(duì)常規(guī)方法存在以上問題，基于前面推導(dǎo)出的式(31)，本發(fā)明方法對(duì)常規(guī)方法計(jì)算得到的勵(lì)磁功率單元增益，直接采用換弧壓降系數(shù)和勵(lì)磁電阻標(biāo)幺值進(jìn)行修正，可得到更為準(zhǔn)確的勵(lì)磁功率單元增益。本發(fā)明方法所需要的修正參數(shù)，簡(jiǎn)單易獲取，解決了常規(guī)方法存在的未計(jì)及換弧壓降以及勵(lì)磁電阻標(biāo)幺值偏差導(dǎo)致的誤差問題。

綜上所述，本發(fā)明方法實(shí)施步驟如下：

第一步：確定勵(lì)磁系統(tǒng)基準(zhǔn)值。進(jìn)行發(fā)電機(jī)空載特性試驗(yàn)，按照空載特性試驗(yàn)記錄的各點(diǎn)機(jī)端電壓、勵(lì)磁電流、勵(lì)磁電壓數(shù)據(jù)；為進(jìn)一步保證空載特性氣隙線的準(zhǔn)確性，對(duì)三相機(jī)端電壓進(jìn)行平均得到平均機(jī)端電壓，繪制平均機(jī)端電壓相對(duì)于勵(lì)磁電流的上升和下降二條曲線，對(duì)二條曲線再進(jìn)行機(jī)端電壓值的平均化處理，得到一條空載曲線，然后平移到過零點(diǎn)，從零點(diǎn)作切線得到空載氣隙線；然后在氣隙線上計(jì)算對(duì)應(yīng)于額定機(jī)端電壓的勵(lì)磁電流，得到勵(lì)磁電流的基準(zhǔn)值。

勵(lì)磁繞組電阻基準(zhǔn)值R_FDB可采用式(1)求得或者采用發(fā)電機(jī)銘牌設(shè)計(jì)值額定勵(lì)磁電壓V_fN與額定勵(lì)磁電流I_fN之比求得；勵(lì)磁電壓基準(zhǔn)值V_FDB采用式(2)計(jì)算求得。

第二步：通過空載升壓試驗(yàn)，記錄升壓過程中每點(diǎn)的機(jī)端電壓、參考電壓、勵(lì)磁電壓、勵(lì)磁電流，并按照式(33)計(jì)算出整流器空載輸出電壓。

第三步：采用第一步得到勵(lì)磁系統(tǒng)基準(zhǔn)值以及機(jī)端額定電壓，對(duì)空載升壓試驗(yàn)測(cè)量得到的勵(lì)磁電壓、勵(lì)磁電流、機(jī)端電壓偏差、流器空載輸出電壓等進(jìn)行標(biāo)幺化處理，得到對(duì)應(yīng)標(biāo)幺值V_FD、I_FD、ΔV、V_D0；

第三步：針對(duì)多組數(shù)據(jù)作出ΔV＝V_REF-V_t與勵(lì)磁電流I_FD的關(guān)系曲線，采用最小二乘擬合法進(jìn)行直線擬合，擬合直線的斜率即為實(shí)測(cè)條件下的靜態(tài)開環(huán)綜合增益K'。將勵(lì)磁控制器實(shí)測(cè)整定增益K'_R帶入式(4)可求得實(shí)測(cè)條件下的未修正的功率單元增益K"_A

第四步：采用式(5)對(duì)功率單元增益進(jìn)行修正(其中由式(6)計(jì)算得到)，得到修正后的功率單元增益K'_A；

第五步：計(jì)算正常運(yùn)行條件下的功率單元增益K_A。當(dāng)采用完全余弦移相觸發(fā)方式時(shí)，K_A＝K'_A；當(dāng)采用非完全余弦移相觸發(fā)方式時(shí)，K_A可由式(8)計(jì)算得到；最后正常運(yùn)行時(shí)勵(lì)磁系統(tǒng)靜態(tài)開環(huán)綜合增益K由式(9)計(jì)算得到。

實(shí)施本發(fā)明的上述技術(shù)方案的有益效果包括：對(duì)常規(guī)方法得到的功率單元增益結(jié)果進(jìn)行簡(jiǎn)單易行的修正，既能考慮換相壓降的影響，又避免勵(lì)磁繞組基準(zhǔn)值選取困難問題，提高功率單元增益計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，從而進(jìn)一步提高靜態(tài)開環(huán)綜合增益計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。

第二部分實(shí)例驗(yàn)證

4實(shí)例分析和驗(yàn)證

4.1實(shí)例1

洪家渡3#機(jī)組采用靜止自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)，使用廣州擎天實(shí)業(yè)有限公司EXC-9200微機(jī)勵(lì)磁控制器，它是雙通道勵(lì)磁控制器，控制方式是串聯(lián)型PID+PSS控制方式，采用完全余弦移相觸發(fā)方式，相關(guān)結(jié)構(gòu)和參數(shù)如圖3所示。

如圖4所示，首先按照空載特性曲線確定有效準(zhǔn)確的氣隙線，然后取定子額定電壓對(duì)應(yīng)勵(lì)磁電流作為勵(lì)磁電流的基準(zhǔn)值：I_FDB＝670.2A。

選取發(fā)電機(jī)銘牌額定勵(lì)磁電壓與額定勵(lì)磁電流之比為發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組電阻的基準(zhǔn)值，即R_FDB＝U_fN/I_fN＝300/1408＝0.213Ω，則勵(lì)磁電壓基準(zhǔn)為U_FDB＝R_FDBI_FDB＝142.75V。相關(guān)數(shù)據(jù)見表1。

表1洪家渡3#機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)綜合增益實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

對(duì)上表數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合如圖5所示，擬合直線的斜率即為靜態(tài)綜合增益K'＝80.73。另外實(shí)測(cè)時(shí)K'_R＝22帶入式(4)可求得實(shí)測(cè)條件下的未修正的功率單元增益K"_A＝3.67。

按表1的R_FD數(shù)據(jù)求取平均值得計(jì)算得到換弧壓降系數(shù)K_C＝0.0619，帶入式(5)對(duì)功率單元增益進(jìn)行修正，得到修正后的功率單元增益K'_A＝4.52；由于采用余弦移相方式，正常運(yùn)行條件下K_A＝K'_A＝4.52。

實(shí)際運(yùn)行時(shí)調(diào)節(jié)器的K_R＝36，最后計(jì)算結(jié)果如表2所示。其中理論值采用式(31)求得，其中的換弧壓降系數(shù)K_C＝0.0619。

表2洪家渡3#機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)實(shí)測(cè)增益參數(shù)結(jié)果

從上表可看出，三種方法求出的綜合增益在數(shù)值上有較大差異。為比較準(zhǔn)確性，采用實(shí)測(cè)空載機(jī)端電壓5％實(shí)測(cè)曲線進(jìn)行核對(duì)，圖6為BPA仿真曲線與實(shí)測(cè)曲線對(duì)比。

仿真曲線與實(shí)測(cè)曲線的指標(biāo)對(duì)比見表3，結(jié)合圖6可見，本發(fā)明方法、理論方法的指標(biāo)均全部達(dá)標(biāo)，但本發(fā)明方法在上升時(shí)間、峰值時(shí)間的偏差為0，效果更好；而常規(guī)方法效果最差，其上升時(shí)間、峰值時(shí)間指標(biāo)均超標(biāo)，不能滿足建模導(dǎo)則要求。充分驗(yàn)證本發(fā)明方法更為精確和有效。

表3洪家渡3#機(jī)組實(shí)測(cè)仿真曲線指標(biāo)對(duì)比

5.2實(shí)例2

昌江核電2#機(jī)組靜止自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)開環(huán)綜合增益實(shí)測(cè)為例，采用的是上海ABB工程有限公司產(chǎn)品(型號(hào)為T6S-O/U251-S6000)，采用了串聯(lián)型的PID控制，采用非完全移相觸發(fā)方式，其測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及方案如圖7所示。

如圖8所示，首先按照空載特性曲線確定有效的氣隙線，然后取定子額定電壓對(duì)應(yīng)勵(lì)磁電流作為勵(lì)磁電流的基準(zhǔn)值為I_FDB＝1204.8A。

選取發(fā)電機(jī)銘牌額定勵(lì)磁電壓與額定勵(lì)磁電流之比為勵(lì)磁繞組電阻基準(zhǔn)值，即R_FDB＝0.1026Ω，則勵(lì)磁電壓基準(zhǔn)則為U_FDB＝123.57V。計(jì)算增益的相關(guān)數(shù)據(jù)見表4。

表4昌江核電2#機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)綜合增益實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

同樣對(duì)上表數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合如圖9所示，可得靜態(tài)增益K'＝17.05。實(shí)測(cè)時(shí)控制器增益設(shè)置為K'_R＝60帶入式(4)可求得實(shí)測(cè)條件下的未修正的功率單元增益K"_A＝0.2842.

按表4的R_FD數(shù)據(jù)求取平均值得計(jì)算可得到換弧壓降系數(shù)K_C＝0.1035，得到帶入式(5)對(duì)功率單元增益進(jìn)行修正，得到修正后的功率單元增益K'_A＝0.2826。

由于采用非完全移相觸發(fā)方式，實(shí)測(cè)增益實(shí)驗(yàn)時(shí)勵(lì)磁變二次側(cè)電壓294.3V，而勵(lì)磁系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)勵(lì)磁變二次側(cè)額定電壓為1000V，按式(8)計(jì)算得到正常運(yùn)行條件下勵(lì)磁功率單元增益為K_A＝0.2826×1000/294.3＝0.96。值得說明的是本算例中因故修正前后增益變化較小。

正常運(yùn)行時(shí)，控制器增益整定為500，最后的計(jì)算結(jié)果如表5所示：

表5昌江核電#2機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)增益實(shí)測(cè)結(jié)果

采用BPA程序進(jìn)行機(jī)端5％電壓階躍仿真，仿真曲線與實(shí)測(cè)曲線對(duì)比如圖10所示，可見常規(guī)法與本發(fā)明方法的曲線幾乎相同，與實(shí)測(cè)曲線吻合程度均較好。

仿真曲線與實(shí)測(cè)曲線的指標(biāo)對(duì)比見表6，可見偏差均滿足指標(biāo)要求。本實(shí)例也驗(yàn)證本發(fā)明方法的有效性。

表6昌江核電2#機(jī)組實(shí)測(cè)仿真曲線指標(biāo)對(duì)比

根據(jù)在上述實(shí)施例的一種勵(lì)磁系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)功率單元增益的計(jì)算方法，解決了常規(guī)方法存在的問題，既能考慮換相壓降的影響，又避免勵(lì)磁繞組基準(zhǔn)值選取困難問題，提高靜態(tài)開環(huán)綜合增益計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。

需要說明的是，上述實(shí)施例中，空載特性試驗(yàn)僅是針對(duì)某臺(tái)機(jī)組的情況，實(shí)際應(yīng)用中可以根據(jù)實(shí)際機(jī)組的具體情況，確定試驗(yàn)的最低電壓和最高電壓，也可采用單相電壓代替三相平均電壓以完成空載特性曲線制作。

此外，上述實(shí)施例中，勵(lì)磁控制器類型僅僅是針對(duì)某具體機(jī)組實(shí)際配置情況，實(shí)際應(yīng)用中可以根據(jù)實(shí)際機(jī)組配置勵(lì)磁控制單元類型和方式，如串聯(lián)型改為并聯(lián)型或者串-并聯(lián)混合型，同樣適用于本發(fā)明方法。

此外，上述實(shí)施例中，勵(lì)磁電流基準(zhǔn)值除采用本發(fā)明方法獲得外，如能有其他方式得到更為精確的數(shù)值，也可在本發(fā)明中直接采用。

本實(shí)施例還提供一種勵(lì)磁系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)功率單元增益的計(jì)算裝置，用于執(zhí)行上述實(shí)施例中所描述的方法，結(jié)合圖11所示，計(jì)算裝置包括：

測(cè)試單元111，用于通過實(shí)測(cè)發(fā)電機(jī)空載特性確定勵(lì)磁電流基準(zhǔn)值。通過空載升壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用可控硅空載輸出電壓求取勵(lì)磁功率單元增益。

數(shù)據(jù)處理單元112，用于用可控?fù)Q向壓降系數(shù)和勵(lì)磁繞組電阻標(biāo)幺值對(duì)勵(lì)磁功率單元增益進(jìn)行修正。按照實(shí)測(cè)移相觸發(fā)方式計(jì)算勵(lì)磁系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)的功率單元增益。

可選的，測(cè)試單元111，具體用于在發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行，機(jī)端電壓從0.1p.u.逐漸升壓到1.2p.u，然后再降壓到0.1p.u.條件下，

記錄升壓和降壓過程中各點(diǎn)的機(jī)端電壓、勵(lì)磁電流、勵(lì)磁電壓。對(duì)三相機(jī)端電壓進(jìn)行平均得到平均機(jī)端電壓，繪制平均機(jī)端電壓相對(duì)于勵(lì)磁電流的上升和下降二條曲線，對(duì)二條曲線再進(jìn)行機(jī)端電壓值的平均化處理，得到空載曲線，然后平移到過零點(diǎn)，從零點(diǎn)作切線得到空載氣隙線。

在氣隙線上對(duì)應(yīng)于額定機(jī)端電壓的勵(lì)磁電流，即為勵(lì)磁電流基準(zhǔn)值。

可選的，測(cè)試單元111，具體用于在勵(lì)磁控制單元為純比例環(huán)節(jié)，采用外部恒電壓源為勵(lì)磁變提供電源，發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行，機(jī)端電壓從0.4p.u.逐漸升壓到1.0p.u.條件下，

記錄升壓過程中各點(diǎn)的參考電壓、機(jī)端電壓、勵(lì)磁電流、勵(lì)磁電壓。根據(jù)勵(lì)磁電流基準(zhǔn)值計(jì)算標(biāo)幺化勵(lì)磁電壓V_FD和電流I_FD，用額定機(jī)端電壓分別計(jì)算實(shí)測(cè)參考電壓、機(jī)端電壓的標(biāo)幺化值V_REF、V_t，則可控硅空載輸出電壓V_D0＝V_FD+K_CI_FD。其中K_C為換弧壓降系數(shù)。

作出V_D0與差值電壓ΔV＝V_REF-V_t的關(guān)系曲線，并采用最小二乘擬合法進(jìn)行直線擬合，擬合直線的斜率即為靜態(tài)綜合放大倍數(shù)K'。

求取勵(lì)磁功率單元增益其中K'_R為調(diào)節(jié)器單元的實(shí)測(cè)設(shè)置增益。

可選的，數(shù)據(jù)處理單元112，具體用于通過下式對(duì)功率單元增益進(jìn)行修正：

其中，K"_A為勵(lì)磁功率單元增益，K'_A為經(jīng)過修正得到的值，K_C為換相壓降系數(shù)，為勵(lì)磁繞組實(shí)測(cè)標(biāo)幺值的平均值，

可選的，數(shù)據(jù)處理單元112，具體用于當(dāng)功率單元采用完全余弦移相觸發(fā)方式時(shí)，確定勵(lì)磁系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)的功率單元增益K_A＝K'_A。

還用于當(dāng)功率單元采用非完全余弦移相觸發(fā)方式時(shí)，確定勵(lì)磁系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)的功率單元增益

其中，U_2N為勵(lì)磁變二次側(cè)額定勵(lì)磁電壓、U_2N為實(shí)測(cè)時(shí)勵(lì)磁變二次電壓。

以上為對(duì)本發(fā)明所提供的勵(lì)磁系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)功率單元增益的計(jì)算方法及裝置的描述，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。