探讨发电厂励磁移动巡检系统的设计
发电机最优励磁控制系统设计讲解
发电机最优励磁控制系统设计1 线性最优控制理论1.1 线性最优控制原理线性最优控制理论所研究的核心问题是选取最优的控制规律，使控制系统在特定指标下的性能为最优。
控制系统框如图1所示。
图1 最优控制框图线性定常系统状态空间方程的一般形式为：()X t AX BU =+ （1）式中，A 为状态系数矩阵；B 为控制系数矩阵；X 为n 维状态向量；U 为r 维控制向量。
如图1所示，如果要改善系统性能，可以引入状态反馈构成闭环系统。
反馈系统的状态向量为：U KX =- （2）式中，K 为状态反馈增益矩阵。
将式（1）和式（2）合并，可以得到：()()X AX B KX A BK X =+-=- （3）可见，最优控制的本质就是如何选取反馈矩阵K ，以使它在给定控制规律下达到特定条件下的最优。
1.2 二次型性能指标假定()y t 为系统的实际响应，()t ξ为系统预期的响应。
最优控制性能指标是使两者的偏差最小，即[]2min 0()()J t y t dt J ξ∞=-=⎰ （4）式中，J 是随函数()y t 而变化的一个泛函数，是在0∞时间内求取偏差平方的积分，称为二次型指标。
如果以()X t 为实际状态向量，以ˆ()X t 为预期状态向量，则要求状态向量偏差最小的二次型性能指标为：ˆˆ()()()()TJ X t X t X t X t dt ∞⎡⎤⎡⎤=--⎣⎦⎣⎦⎰（5）在二次型性能指标中，也需要引入对控制量的约束。
如果没有这个约束，所设计的控制器中，控制量的变化范围可能会很大，难以实现。
引入控制量约束的二次型指标为：{}ˆˆ()()()()()()TT J X t X t Q X t X t U t RU t dt ∞⎡⎤⎡⎤=--+⎣⎦⎣⎦⎰（6） 式中Q 和R 表示状态向量和控制向量的权矩阵。
为了便于分析，通常把系统平衡点置于状态空间的原点，即ˆ()0X t =，则式（6）可以变换为：0()()()()T TJ X t QX t U t RU t dt ∞⎡⎤=+⎣⎦⎰ （7） 以上式作为性能指标设计最优控制系统，可以证明这个最优控制规律是存在且唯一的，表达式为：1()()()T U t R B PX t KX t -=-=- （8）式中，K 为最优反馈增益矩阵。
发电机励磁控制系统的设计
发电机励磁控制系统的设计
发电机励磁控制系统是电力系统中的重要组成部分，其设计需要考虑以下几个方面：
1. 励磁系统的控制方式：励磁系统的控制方式可以采用模拟控制或数字控制。
模拟控制方式采用模拟电路实现控制，具有简单、易实现的特点，但精度较低；数字控制方式采用数字信号处理器或可编程逻辑控制器实现控制，具有精度高、灵活性好的特点，但需要更多的编程和调试时间。
2. 励磁系统的调节性能：励磁系统需要具备一定的调节性能，包括励磁电流的调节、发电机端电压的调节等。
需要根据实际需要设计调节范围和调节精度。
3. 励磁系统的响应速度：励磁系统的响应速度需要满足电力系统的要求。
在系统发生故障时，励磁系统需要快速响应并调节发电机端电压，以保证电力系统的稳定性和可靠性。
4. 励磁系统的保护功能：励磁系统需要具备一定的保护功能，包括过流保护、过压保护、欠流保护等。
在发生故障时，励磁系统需要快速切断励磁电流，以保护发电机的安全。
5. 励磁电源的控制策略：在发电机运行过程中，励磁电源的控制策略需要根据实际情况进行设计。
例如，在发电机启动时，需要采用软启动控制策略，以避免励磁电源对发电机端电压的影响。
根据以上考虑，可以设计出一套基于数字控制的发电机励磁控制系统。
该系统采用数字信号处理器作为控制核心，通过采集发电机的电压、电流等信息，实现对励磁电流的精确控制。
同时，该系统还具备快速响应和保护功能，可以在发生故障时及时切断励磁电流，保护发电机的安全。
此外，该系统还可以根据实际需要，灵活地设置调节范围和调节精度，以满足不同的运行需求。
浅析同步发电机励磁系统建模
浅析同步发电机励磁系统建模摘要：励磁系统的建模是提高电力系统稳定分析水平的关键手段，对应于不同的电厂其建立励磁系统模型的过程也不尽相同，本文在励磁系统参数完备的基础上，通过对励磁系统调节器的参数实测和幅值实测来建立原始的模型参数，再通过固定模式转换和模型校验来得到最终的励磁系统的模型。
关键词：励磁系统模型参数实测幅值实测固定模式转换发电机励磁系统在电力系统中起着非常重要的作用。
其主要作用是维持发电机端电压恒定，控制并列运行发电机间无功功率合理分配，提高发电机及电力系统的稳定性，这些都是励磁系统的基本作用。
在诸多改善发电机稳定性措施中，提高励磁系统的控制性能是最有效和经济的措施之一，随着大电网的互联，电力系统容量倍增，加上快速励磁装置的广泛应用，使得电力系统出现了许多新的问题。
比如由于系统阻尼不足出现的低频振荡，远距离输电线路的串联补偿电容引起的次同步振荡及轴系扭振，系统无功不足、无功功率平衡破坏导致的电压崩溃，这些都威胁着电力系统的稳定运行。
二、建立励磁系统原始模型参数1.调节器各个环节参数实测。
频域辨识方法：在电压叠加点加上白噪声信号或正弦信号，进行频率特性测量，获得频率特性之后可以使用专用的拟合程序拟合获得传递函数。
相频、幅频特性应与实际测得的特性进行比较，各个环节可以分开进行，也可以几个环节合起来进行。
时域辨识方法：在电压叠加点加上阶跃信号，进行时域特性测量，获得时域响应之后可以使用专用的拟合程序拟合获得传递函数。
2.调节器各限幅值实测。
制造厂应提供AVR调节器的环节限幅值，主要是一些非线性环节限幅，如电压偏差值限幅、各运算放大器限幅、积分限幅、最大最小可控硅控制角限制等。
在静态试验中，通过改变电压信号和电压给定值使各个环节输出达到其限幅值，然后测量该值。
三、励磁原始模型向PSS/E和BPA固定模型转换发电机励磁系统按照励磁方式可分为3种基本型式：励磁机励磁系统（直流励磁机、交流励磁机）无刷励磁系统和自并励静止励磁系统。
浅析发电机励磁系统运行维护及改进措施
浅析发电机励磁系统运行维护及改进措施摘要：华电红雁池发电厂#1、#2发电机励磁系统采用无刷励磁方式，#3、#4发电机励磁系统采用自并励励磁方式。
本文介绍了四台发电机励磁系统的组成及运行维护中存在的问题，并提出改进措施。
关键词：励磁系统运行维护改进措施一、概述在电力系统的运行中，同步发电机的励磁系统起着重要的作用，它不仅控制发电机的端电压，而且还控制发电机无功功率、功率因数和电流等参数。
其运行的稳定性对同步发电机的运行性能及电力系统的稳定性有十分重要的影响。
二、发电机励磁系统的组成我厂#1、#2发电机励磁系统为无刷励磁系统，由副励磁机、交流电枢旋转式主励磁机、旋转三相全波硅整流器、自动励磁调节器等部件组成。
副励磁机是永磁发电机，其磁极是旋转的，电枢是静止的，副励磁机的定子绕组上产生的500Hz高频电压，供给三相可控硅整流装置，其输出的直流电供交流励磁机励磁，而交流电枢旋转式主励磁机正好相反，其电枢、硅整流元件、发电机的励磁绕组都在同一轴上旋转，不需任何滑环与电刷等接触件，这就实现了无刷励磁。
#3、#4发电机励磁系统采用的是自并励励磁系统，由启励电源、励磁变压器、整流柜、灭磁开关、过电压保护柜、滑环、微机励磁调节器等组成，此励磁系统不用励磁机，机组并列前，由启励电源提供发电机励磁，机组并网后由机端励磁变压器供给整流柜电源，其输出的直流电源经灭磁开关及发电机滑环碳刷给发电机提供励磁。
三、发电机励磁系统的运行维护1.#1、#2发电机无刷励磁系统运行方式1.1 正常运行方式发电机正常运行时自动励磁调节器A、B柜并列运行，各带50%负荷，C柜在备用状态。
当其中一台调节器故障退出时，另一台自动带机组全部励磁负荷。
#1、#2发电机励磁调节A﹑B柜两柜的PSS投切开关操作方式规定如下：当省调要求投入PSS电力系统稳定器功能时，此时将励磁调节A﹑B柜两柜的PSS 投切开关切至“投入” 位置，励磁调节A﹑B柜调节器运行方式为（PID+PSS）功能。
发变机组及励磁系统试验设计方案
5.2 发变组系统5.2.1 定期试验项目5.2.1.1 发电机－变压器组启动试验A 试验前的准备工作①发电机－变压器组设备检修工作全部结束，质量验收合格。
②发电机－变压器组启动试验方案完成审批手续。
③试验接线已完成，试验用仪器仪表符合计量管理规定。
④检修和运行人员熟悉并了解发电机－变压器组启动方案要求和步骤。
⑤按照调度规程提前向调度提出申请，电气一次主接线符合试验要求。
⑥短路试验电流经过开关时，应做好开关跳闸的防范措施。
B 试验过程中的注意事项①必须保证通讯畅通。
②短路试验电流调节必须平稳，试验期间，短路点处必须有专人看护。
③空载试验时，如果定子三相电压有差别，应以最高相的电压作为升压监视电压。
计算时取三相电压的平均值。
记录各相电压值和相间电压值，作为历史资料备查。
④空载试验时不论电压上升或下降，励磁调节只能按升或降的一个方向调节，严禁中途反向调节，以免磁滞的影响，若中途不慎反向调节，必须重做试验。
⑤空载试验时，电压升至50%额定电压后，巡视检查发电机和母线等一次回路有无异常，检查三相电压是否对称，和此时的相应转子电流是否与历史资料相符，如有异常，应立即降压切断励磁，查明原因方可重新开始试验。
⑥电压回路测量工具要有绝缘防护，防止电压回路短路。
⑦短路试验中如有三相电流严重不平衡或有其他异常,应及时汇报当班值长,并说明情况,停止试验进行处理。
C 试验内容试验内容5.3 发电机励磁系统5.3.1 定期试验项目无5.3.2 定期测试项目5.3.2.1 发电机励磁系统调节器参数测试A 测试前的准备工作①准备好励磁系统录波数据下载的测试工具（笔记本电脑）。
②测试用的连接线、电源盘、试验小车等。
B 测试过程中的注意事项①不要误碰其他带电运行的设备。
②将带电的部位用明显的标志区分开。
③测试过程中如果出现报警信号或任何异常情况,应立即停止测试工作，并报告当班值长，待查明原因后方可继续工作。
5.3.3 定期检验项目5.3.3.1 励磁电源柜和调节器全部检验A 检验前的准备工作①熟悉励磁系统检验规程及图纸资料。
谈电厂发电机励磁系统的控制方法
谈电厂发电机励磁系统的控制方法发布时间：2022-06-22T01:31:53.774Z 来源：《当代电力文化》2022年2月第4期作者：王靖轩张帆[导读] 电力在国民经济和社会发展中的作用日益突出，发电是电力生产中的一个重要生产组织，其电厂发电机运行中的励磁系王靖轩张帆福建福清核电有限公司福建福清 350300摘要：电力在国民经济和社会发展中的作用日益突出，发电是电力生产中的一个重要生产组织，其电厂发电机运行中的励磁系统的故障问题一直是机组维修和科研工作者关注的焦点。
如何对电厂发电机励磁系统进行有效的处理，保证发电机的正常工作，是目前电厂发电机维修养护工作中的一个重要问题。
关键词：电厂发电机；励磁系统；控制方法前言电厂员工应清楚地理解励磁系统的构造及工作原理，熟悉故障处理的基本方法，并能迅速地处理问题。
此外，由于工作环境对电磁装置的影响，在日常工作中容易发生磨损、老化等问题，所以电厂也要做好每天的监测和维修工作，维修和替换那些不能持续使用的有安全风险的设备。
1.励磁系统概述励磁系统分为励磁控制和励磁功率输出两大类，既可以为电厂输送分支电流，又可以在一定程度上实现对发电机的辅助磁场。
对励磁进行有效的控制，可以保证发电机的正常工作，并在发生故障时对励磁电流进行调整，保证发电机的安全。
励磁功率单元将励磁电流供给到同步发电机的转子线圈，而自动励磁调压器按照预定的控制条件对电压供应装置的输出进行控制。
通过对发电机的励磁电流进行有效的控制，从而实现对发电机负载变化时的瞬态稳定，改善系统的工作状况，从而保证电厂发电机的安全运行。
一是电压控制功能。
在发电机工作中，对控制电压进行调整，以保证其正常工作，是电力系统运行中必不可少的环节。
在保证系统正常工作条件下，对发电机进行提供励磁功率，并根据负载的变化调整励磁电流，有效地保持了机端电压。
二是无功分配。
其关键是要充分利用励磁系统的调节功能，合理地对励磁系统进行分布。
发电机励磁系统智能化设计初探
1电工电气 (2015 No.3)发电机励磁系统智能化设计初探发电机励磁系统智能化设计初探作者简介：耿敏彪(1970- )，男，高级工程师，硕士，主要从事电力工程相关应用研究工作；李潇洛(1983- )，男，工程师，本科，主要从事国产大型抽水蓄能励磁系统的电气设计、现场调试及试验工作。
现状与展望摘 要：基于常规励磁系统构造，参照人体结构，提出了发电机励磁系统智能化设计的初步构想。
给出了结构设想框图，并对励磁调节器、整流装置、灭磁及过压保护装置等设计进行了阐述，该励磁系统智能化的关键环节和重点技术通过具体工程研究设计及实践检验，将最终形成先进的具备适用性与实用性的统一方案，可行性较强。
关键词：发电机；励磁系统；人体功能；智能化设计中图分类号：TM302 文献标识码：A 文章编号：1007-3175(2015)03-0001-03耿敏彪，李潇洛(国电南瑞科技股份有限公司，江苏 南京 210061)GENG Min-biao, LI Xiao-luo（NARI Technology Co., Ltd, Nanjing 210061, China ）Abstract: On the basis of the regular excitation system structure and referring to the body structure, this paper put forward the prelim-inary conception of the intelligentized design for the generator excitation system, gave the structure assumption diagram and elaborated the design of excitation regulator, recti fi er device and the device of excitation suppression and over-voltage protection. Through speci fi c project R & D, and practical test, the critical part and key technique for the intelligence of the excitation system shall fi nally form into an advanced, feasible and practical solution.Key words: generator; excitation system; body function; intelligentized designFirst Exploration of Intelligentized Design forGenerator Excitation System0 引言当前电网正在推行智能化建设，随着智能化进程的深入，发电机励磁系统智能化也将提上日程[1]。
励磁系统设计方案论文文
励磁系统设计方案论文文励磁系统设计方案论文文随着技术的不断发展和应用的广泛推广，励磁系统作为常见的电力系统组成部分，正在逐渐受到越来越多的关注。
励磁系统是电力系统中一个重要的控制系统，它在保证发电机稳态运行的同时，也对电网质量提供了保障。
本文旨在介绍励磁系统设计方案的设计思路、该设计方案的优点及实现过程中需要注意的一些问题。
一、设计思路1. 励磁系统的基本组成在设计励磁系统的过程中，需要对励磁系统的基本组成有一个清晰的认识。
一般情况下，励磁系统主要包括以下几个部分：电源、调节器、传感器等。
其中，电源是为励磁系统提供电能的组成部分，调节器是通过控制电磁铁使输出电压和电流满足发电机所需的励磁系数的部分，传感器是通过检测发电机极端电势（或磁通）来提供测量信号的部分。
2. 励磁系统配置方式的选择在确定励磁系统的配置方式时，需要考虑多方面的因素。
一般来说，励磁系统的配置方式可以分为两种：直接励磁和间接励磁。
其中，直接励磁是指将励磁调节器直接连接到发电机的励磁绕组上，而间接励磁则是指在发电机的励磁绕组输出端加上串联的变压器，再将励磁调节器连接到变压器的输出端。
从以上两种励磁系统配置方式中的选择，应根据实际的需要，结合环境条件、使用经验、可靠性以及经济性等多方面综合考虑。
3. 励磁系统的控制方案在确定励磁系统的控制方案时，需要考虑多方面的因素。
一般来说，励磁系统的控制方案可以分为两种：自动励磁控制和手动励磁控制。
其中，自动励磁控制是指通过设置相应的控制策略和算法，对励磁调节器所控制的发电机励磁电流、电压进行自动调节的方式。
而手动励磁控制则是指通过人工干预，对励磁调节器所控制的发电机励磁电流、电压进行手动调节的方式。
从以上两种励磁系统控制方案中的选择，应根据实际的需要，结合环境条件、使用经验、可靠性以及经济性等多方面综合考虑。
二、实现过程1. 技术方案在设计励磁系统的技术方案时，可以根据具体的应用场景，选用不同的发电机、调节器、传感器等组成部件。
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探讨发电厂励磁移动巡检系统的设计
本文对发电厂励磁巡检工作进行了分析，然后提出了一种移动巡检系统的设计思路，希望能够给同行业工作人员提供一些参考和借鉴。
标签：励磁系统；移动巡检
1研究背景
发电厂占地面积广、设备多且杂，是一个极其复杂的系统，因此存在巡检范围广、巡检时间长、专业巡检人员配备不足等问题。
虽然随着电力相关技术的发展，电厂已逐步配置了微机保护、电脑监控等专业设备，提高了日常巡检的专业性和便利性，但是由于设备的专业性，巡检人员需要极高的专业知识，这也使得巡检的次数和巡检的质量下降。
在日常巡检中，作为发电环节核心组件的励磁系统，存在专业性更强、所需巡检及分析的数据更多的情况。
因此，如何更好的帮助巡检人员进行定期或按需的巡检工作，方便直观的分析日常巡检的各个模块，及时处理一些常见的问题，同时为励磁系统状态评估与故障诊断提供有效的数据支撑，提高问题设备的发现率与判断的准确性，增强设备缺陷管理水平，保证发电可靠性，有着非常重要的作用。
2 移动巡检系统的研究现状
移动巡检系统是在传统巡检系统的基础之上，以便携的移动设备为载体，利用先进的智能化技术，对巡检的时间、地点、人员和事件进行采集、传输、处理、存储的一种应用系统。
移动巡检系统的主要目的是提高巡检效率，规范巡检工作，通过定期与按需的巡检任务对设备进行必要的巡检工作，同时也可以根据巡检人员的信息，对其工作状态进行考核。
[1]
2.1 国外移动巡检系统的研究现状
在国外，巡检相关行业因起步较早，移动巡检系统的概念也出现的较早，积累了大量的经验和成果。
[2] Youssef S M 等人提出了一种基于条码的自动化智能识别巡检系统，通过条码扫描识别技术实现了将巡检信息存储于巡检设备后台数据库的功能，从而为巡检工作提供了有效的监管方法。
[3]
2.2 国内移动巡检系统的研究现状
在国内，移动巡检系统发展较国外而言起步晚，在这之前，大部分系统还是使用传统的人工巡检的方式，通过纸笔的方式记录巡检结果，这种巡检方式效率低下、容易出错且纸质文件不方便保存和传输。
不过近几年随着智能移动终端的普及，国内的移动巡检系统也如雨后春笋般发展起来。
高捷等人提出了一种基于
Android平台的移动GIS输配电线路巡检系统，通过GPS定位、网络无线通信、GIS等技术实现了任务下载、缺陷记录、数据上传等功能，从而保证了输配电线路巡检的有效监督管理工作。
[4] 宋伟强提出了一种基于Android的油田移动巡检系统，通过Android系统、Socket网络通信等技术实现了实时查看数据以及控制生成设备等功能，从而减轻了工作强度、提高了管理水平。
[5]
3 移动巡检系统的设计
3.1 励磁系统基本组成
发电厂励磁系统主要由励磁调节器、励磁功率单元、起励和灭磁部分组成，其中，随着机组装机容量的逐步增加，电力系统的规模逐渐扩大，励磁系统也随之不断在发展，其中励磁调节器也从传统的模拟式装置升级为以微型计算机为核心的数字式。
3.2 移动巡检系统的设计思路
目前，市场上大多数厂家的数字式调节器都配备有工控机及相关软件与调节器进行通讯和数据处理，在此基础上，可以设计由移动通讯终端和中心控制系统构建的励磁移动巡检系统，以中心控制系统为神经中枢、移动通讯终端为神经节点、通信链路为神经链，通过移动通讯终端与励磁工控机的无缝对接，完成了励磁数据的信息校验、交互、处理，最终数据共享、数据收集和数据分析，为本系统提供全面、及时的现场数据。
中心控制系统采集到的现场励磁各项历史数据和当前监测数据做为基础，结合专家经验确定层次分析模型指标-准则层和准则-目标层中各重要度矩阵，多角度、多层次地对励磁系统未来健康状态进行综合评价。
3.3 移动巡检系统的组成
移动巡检系统由工控机端软件、电厂侧移动APP、远方服务器端软件和系统应用APP四大部分组成。
对安装在工控机上软件进行二次开发，筛选分析数据，根据数据变化趋势进行预警。
安装在移动端的APP，可以通过扫描励磁设备上的二维码进行设备识别与巡检；同时，移动端可以利用无线热点、3G或4G通讯模式将数据及波形发送到远方服务端软件。
服务器端的软件，可接收移动端的巡检数据，并对其进行储存和分析，励磁系统发生故障时能及时调取数据、录波文件及项目设计生产投运存档；同时，可推送消息到手机客户端，实现对手机的应用支持、咨询和维护等服务。
与服务端连接的手机软件，可以通过无线热点、3G或4G通讯模式接收服务端的消息，可以对励磁系统的运行状态随时进行查看。
4 總结
合抱之木、生于毫末，看似微不足道的例行巡视检查对发电厂乃至整个电力系统都是一件无比重要的大事，而励磁移动巡检系统的应用与实施，可实现对电
厂发电机组励磁系统全生命周期的监测及管理，利用大数据分析及时为电厂运维人员提供运维建议，对故障进行初步预警，极大减少了发电机组因励磁系统故障导致被迫停运的次数，为电网的安全稳定运行提供有力支撑。
同时移动巡检也解决了现场人工手动记录数据并录入系统的工作，规避了传统工作方式中存在的缺陷。
提升设备巡检管理的工作效率的同时，减少因人工管理缺陷导致的不必要的经济损失。
参考文献：
[1] 王可君，风力发电机组移动化智能巡检系统的设计与实现，北京交通大学，2015.
[2] 陆晗秀，水质监管移动巡检系统的设计与实现，东南大学，2017.
[3] Youssef S M，Salem R M.Automated barcode recognition for smart identification and inspection automation.Expert System with Applications，2007.
[4] 高捷、何斌旗、陈光，基于Android平台的移动GIS输配电线路巡检系统的设计与实现，中国高新技术企业，2012.
[5] 宋伟强，基于Android的移动巡检系统开发，硅谷，2013.。