电力系统自动调压器与基本框图
自动电压调节器培训教材
DTW5自动电压调节器培训教材一、概述：DTW5自动电压调节器专配我厂生产的SB—W系列无刷三相同步发电机，电压调节器能调整同步发电机的励磁,保证同步发电机输出电压恒定。
同时有无功调差功能，保证发电机并联运行时无功分配均衡。
DTW5自动电压调节器由变压器、印刷电路板和半导体元件组成，整体安装在一长方体小匣内,在正面有一只电位器轴头,用以整定发电机电压。
小匣顶部可控硅散二、主要技术数据1、技术数据1。
1输入信号电压：三相/400V，50HZ或60HZ。
1.2额定功率因数：0.8或0.9（滞后）1.3空载电压整定范围为额定电压的95％～105%1。
4额定运行时，冷热态电压偏差不大于1％1.5稳态电压调整率：小于±1%；1.6瞬态电压调整率:+20％恢复时间小于1s—15％恢复时间小于1s1。
7并联运行无功分配比例差：小于±10％1.8励磁输出电流：≤4A（有效值）2 、使用环境2.1海拔不超过5500m2.2环境温度—45℃～55℃2。
3空气相对湿度不大于95%（25℃）2.4有霉菌、盐雾三、工作原理电压调节器主要任务是使发电机输出电压恒定，在发电机并联运行时能均衡无功分配，同时电压调节器还兼有自励能力。
电压调节器系统框图如图3-1。
经负载扰动的发电机电压经测量反馈通道的传递，成为反馈信号U fk,U fk与给定信号U g比较,得到一个差值信号U0，U0=U g-U fk，U0经过前向通道放大，并移相触发晶闸管的脉冲，使晶闸管工作并调节励磁电流，从而使发电机电压U G恒定。
接入并联运行的调差环节,调节过程如下:sinφsinφDTW5电系原理图见图3-2，虚线框内为电压调节器部分，虚线框外由控制屏配置。
电压调节器由以下几部分组成：（1）电压测量及调压电路，元件组成如图3—3所示；流。
为使整流后的直流信号更平滑，电路中增加了R2、C1滤波。
R3、RP1、R4、R5、DW1组成测量比较桥，通过调节RP1电位器的阻值改变a点、b 点之间的电压值，此电压值加至PID放大环节.随放大单元输出信号的大小而改变，达到自动调压的目的.由于改变RC（R13、C5）的充电时间，使单晶管BT输出的脉冲产生移相，并触发可控硅VC，发电机励磁电流得到调节，使发电机电压保持恒定。
自动调节系统的组成机方框图
利用各种仪表和设备代替人的一些复杂性、重复性的劳动，按照人们所预定的要求，自动的进行生产和操作，这种管理生产的办法，称为工业生产自动化。
同其它工业生产一样，在石油和天然气开采和储运工艺过程中，也可以广泛地采用自动化技术。
比如，在采输工艺管线和站库上装有各种自动化仪表，对原油及天然气的压力、温度、流量、液位等参数进行自动检测和调节。
也可采用“三遥”装置，对远距离泵站的单井的油气压力和温度进行遥测，对井口电动球阀进行遥控，对其阀位状态进行遥讯。
自动化系统是由自动检测系统、自动信号联锁保护系统、自动操作系统、自动调节系统组成。
自动调节系统在石油、天然气开采和储运中应用最多，也是最主要的系统，本篇将主要介绍自动调节系统。
一、自动调节系统的组成自动调节系统是在人工调节荃础上产生和发展起来的。
所以，在开始介绍自动调节的时候，先分析人工调节，并与自动调节加以比较，对分析和了解自动调节系统是有裨益的。
图7-1所示是一个人工液位调节示意图。
图中是一个液体储罐，储罐上装有玻璃管液位计。
根据工艺要求选择玻璃管液位计中间某一点作为正常工作时的液位高度，通过改变出液流量q0作为调节手段，当进液流量qi增加时，调节阀开大，使q0也增加，直到液位稳定在工艺要求的高度为止。
反之，当qi减少时，液位下降，应关小阀门，使q0也减少。
自力式压力调节阀:/归纳起来，人的工作过程可用方框图7-2来表示。
人工操作过程往往十分紧张和繁忙，劳动强度大，调节质量也不高。
在总结了人工调节的基础上，人们创造了用仪表代替人的大脑、手和眼的作用，实现了自动调节。
图7-3所示，为液位自动调节系统。
二、自动调节系统的方框图在研究自动调节系统时，为了更清楚地表示出一个自动调节系统各个组成部分之间相互影响和信号联系.便于系统分析研究，一般却用方框图来表示调节系统，例如图7-3的液位自动调节系统可以用图7-4气动薄膜单座调节阀:/的方框图来表示。
每个方框表示组成系统的一个环节，两个方框之间用一条带有箭头的线条表示其相互关系，箭头指向方框表示为这个方框的输人，箭头离开表示为这个方框的输出。
第二章电力系统电压的自动调节
例2-1解：
一号机额定无功功率为
QG1=PG1tgφ1=25tg(arccos0.85)=15.49(Mvar) 二号机额定无功功率为
QG2=PG2tgφ2=50tg(arccos0.85)=30.99(Mvar)
因为两台机的调差系数均为0.05，所以公共母线上等值机 的调差系数Kadj也为0.05。
U /
K adj
Q1 Q2 15.49 30.99 0.046 Q Q 15.49 30.99 ( G1 G 2 ) K adj1 K adj2 0.04 0.05
例2-2 解（续）
母线电压波动为
U K adj Q 0.046 0.2 0.0092
无失灵区
励磁控制功能
2励磁功率单元
任务
要求
调节系统电压和本身无功 可靠性、调节容量
较强励磁能力 快速响应能力 頂值电压 电压上升速度
例2-1
某电厂有两台发电机在公共母线上并联运行， 一号机的额定功率为25MW，二号机的额定功率 为50MW。两台机组的额定功率因数都是0.85， 调差系数为0.05。如果系统无功负荷使电厂无功 功率的增量为它们总无功容量的20%，问各机组 承担的无功负荷增量是多少？母线上的电压波动 是多少？
增加20%，问各机组的无功负荷增量是多少？母线上的 电压波动是多少？
例2-2 解
Q Q1QG1 Q2QG 2 Q Q U ( G1 G 2 ) /(QG1 QG 2 ) QG1 QG 2 K adj1 K adj2 Q1 Q2 U / K adj QG1 QG 2 K adj1 K adj2
二、交流励磁机励磁系统
1 他励交流励磁机励磁系统
电厂自动调压装置演示
(2)电厂AVC装臵根据下发的指令调整电厂的高压母线 电压或机组的无功出力。
(3)变电站AVC装臵根据下发指令调整主变分接头、投 切变电站低压无功补偿设备。
2
调 度 侧 通 道
AVC主站
厂 站 侧
电厂AVC装置
变电站AVC 装置
间没有任何模拟环节，从而提高了数据接收精度和 系统可靠性，节省了设备投资。
● 铱控AVC设备可以根据用户的需求，将采集的
全部模拟量、开关量信号上传给主站，还可以提供 目标指令返校。
19
●铱控AVC设备以机组为控制单元，具有独立采样功 能（采样频率为50毫秒），既可以使用RTU的数据独立 调整，也可以独立采集、混合采集。由于采用混合采集 方式采集的数据具有很高的实时性、连续性，这样既保 持与调度侧目标数据的一致，又在运行中始终保持调节 的稳定和快速响应，并能及时监察电网的暂态过程，从 而使得调节品质和安全性大为提高。
8
2）电厂AVC装臵根据目标指令，在充分考虑各种约束 条件后，将无功功率合理分配给每台机组，发出增 减磁信号给励磁系统（或通过DCS），由励磁系统调
节机组无功，以实现目标指令。
3）在控制过程中以可靠的调整策略和完善保护措施保
证发电机在规定的参数范围内安全、稳定运行。
9
铱控的电厂AVC装臵既可以较为简单的接受主站单 机无功指令，直控发电机无功，更可以按电厂高压母
事故状态的识别（如频率低于1秒的系统振荡等情况） 功角计算的准确性均要求数据的实时性和连续性。
因此机组的无功控制环越小越好，数据刷新率应该低 于秒级。
21
部分机组或电厂，由于实际参数的偏差等原因，某 些电气量的越限与理论计算值不一致，所以并不因遵守PQ 曲线调节就能保证不越限，基于这种情况，我们的AVC装 臵增加了厂用电压超限保护 、功率因数超限保护 、功角 超限保护 、AVR调节超速闭锁 、AVR过调保护等，为实现 这些保护，需要的一些参数RTU不能够提供，有些能提供 但实时性和连续性得不到满足。
调节器和调节系统的调节PPT课件
从图中可以看出调节阀阀杆的位移Δl与液位 高度变化Δh是成比例的，阀杆的动作与液面 变化是同步的，没有时间上的滞后，因
此 l h。
因液位升高时，调节阀关小；液位降低时调 节阀开大，所以上式中用一负号表示。
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三．比例系数和比例带（比例范围）
1．比例系数(放大倍数K c)
对于浮球液位控制器，比例系数可按下式
求得：
b a h l
l
a b
h
K
p h
Kp
a b
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改变支点O的位置，可以改变b与a的比值， 也就可以改变浮球液位控制器的比例系数， 改变调节器调节作用的强弱。
2．比例带δ（比例限）
比例带的定义：使输出信号作全范围变化所 需输入信号变化量占全量程的百分数。
第23页/共232页
比例调节存在不可避免的静态偏差 比例调节器属于连续动作的调节器，在制 冷装置中有广泛应用。如热力膨胀阀、恒压 膨胀阀、能量旁通调节阀、吸气压力调节阀、 水量调节阀……等，都是比例型调节器。 比例调节器有直接作用与间接作用
第24页/共232页
二．比例调节器的工作原理
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h
h2 h1
L
l2 l1
lmax lmin
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例：已知
lmin 0(mm) lmax 10(mm) hmin 0(mm) hmax 400(mm)
初始情况： 移动后
l1 2.5(mm) h1 300(mm)
l2 5.0(mm) h2 250(mm)
求浮球液位比例调节器的比例范围。 解：
§2-1概述
调节器是自动调节系统中的专用仪器。 各种类型、规格和特性的调节器是为适应不 同的生产工艺而设计的。
电力系统自动调压器与基本框图
第四节 电力系统自动调压器与基本框图
v 典型晶闸管自动调压器框图 v 自动调压装置的功率放大元件就是晶闸管的
整流。 v 基本环节：测量、放大、同步、触发 v 功能：实现电压调节和无功功率分配 v 当自动励磁调节器退出工作后，由自动切换
装置将手控单元投入。
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电力系统自动调压器与基本框图
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电力系统自动调压器与基本框图
第四节 电力系统自动调压器与基本框图
•U3
•U3
•U set=常数
•（b）
•(C)
•U2
•0
•0
•Ⅰe0
•（a）
•e
•U•g N
•(d)
•U g
•图2-77ZTL-1型励磁调节装置开环时各单元特性曲线图
•（a）测量单元（b）放大单元（c）触发单元（d）励磁电流与导通角
•冲，用以触发功率整流单元的晶闸
•脉冲给定基准器
•综合控制信号 •U•k
•管，从而改变可控整流柜的输出，达
•脉 •冲 •至晶闸管
•整流装置 •发 •生 •器
•
•到调节发电机励磁的目的。
•移相触发单元原理框图
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电力系统自动调压器与基本框图
第四节 电力系统自动调压器与基本框图
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第四节 电力系统自动调压器与基本框图
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•CT •G
•励磁电源 •PT
•变压器
•调差
•起励
•SCR
•同步
•反馈
•触发 •放大
•测量
•手控
•附加控制信号
•稳压电源
•典型可控硅自动励磁调节器框图•
•
电力系统自动调压器与基本框图
电力系统自动调压器与基本框图课件 (一)
电力系统自动调压器与基本框图课件 (一)电力系统自动调压器是指一种能够自动调节电力网络的电压的装置，在电力系统之中拥有广泛的应用。
简单来说，它是由自动感应电压控制器和电动调压装置所组成的。
一、电力系统自动调压器的主要功能电力系统自动调压器的主要功能在于调节电力系统之中的电压，确保电力系统的稳定运行。
当电力系统之中信号电压发生波动时，自动调压器便能够快速地调整电压，以保证电流的稳定流动，从而使得电力系统之中的电器设备可以正常工作。
二、电力系统自动调压器的基本框图电力系统自动调压器的基本框图主要分为自动感应电压控制器和电动调压装置两个部分。
自动感应电压控制器能够自动地调节电压，其作用之于电力系统之中的电流就好像电力系统之中自动传感器所扮演的角色一样。
电动调压装置则是根据信号电压的高低来进行电压的调节，从而保证电压的稳定输出。
三、电力系统自动调压器工作原理当电力系统之中的电压发生波动时，自动感应电压控制器即会将此信号电压传递给电动调压装置，从而进行电压的调节。
电动调压装置根据信号电压的高低以及设定的电流范围来进行电压的调节。
当电压范围在合理的范围之内时，自动感应电压控制器以及电动调压装置便会停止工作，直到再次检测到信号电压发生波动为止。
四、电力系统自动调压器的应用电力系统自动调压器的应用十分广泛，主要包括：电力变电站、工业车间、机器设备等等。
在电力变电站之中，自动调压装置的稳定性以及灵敏性十分重要，它能够快速地调节电压，保证电力系统的稳定运行。
而在工业车间或者机器设备中的应用，电力系统自动调压器也能够保证电器设备的正常运转，保证产业的正常运作。
总之，电力系统自动调压器的使用可以提高电力系统的运行效率，降低电力损耗，同时减少对电器设备的损坏，具有丰富的运用前景。
变压器工作原理结构图（用途-分类-性能参数）
变压器工作原理结构图（用途-分类-性能参数）变压器用途是变换交流电压、电流和阻抗的器件。
变压器的原理是当初级线圈中通有交流电流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）。
变压器的结构是由铁芯（或磁芯）和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。
一、变压器的制作原理：在发电机中，不管是线圈运动通过磁场或磁场运动通过固定线圈，均能在线圈中感应电势，此两种情况，磁通的值均不变，但与线圈相交链的磁通数量却有变动，这是互感应的原理。
变压器就是一种利用电磁互感应，变换电压，电流和阻抗的器件。
二、变压器的分类按冷却方式分类：干式（自冷）变压器、油浸（自冷）变压器、氟化物（蒸发冷却）变压器。
按防潮方式分类：开放式变压器、灌封式变压器、密封式变压器。
按铁芯或线圈结构分类：芯式变压器（插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯）、壳式变压器（插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯）、环型变压器、金属箔变压器。
按电源相数分类：单相变压器、三相变压器、多相变压器。
按用途分类：电源变压器、调压变压器、音频变压器、中频变压器、高频变压器、脉冲变压器。
三、电源变压器的特性参数工作频率：变压器铁芯损耗与频率关系很大，故应根据使用频率来设计和使用，这种频率称工作频率。
额定功率：在规定的频率和电压下，变压器能长期工作，而不超过规定温升的输出功率。
额定电压：指在变压器的线圈上所允许施加的电压，工作时不得大于规定值。
电压比：指变压器初级电压和次级电压的比值，有空载电压比和负载电压比的区别。
空载电流：变压器次级开路时，初级仍有一定的电流，这部分电流称为空载电流。
空载电流由磁化电流（产生磁通）和铁损电流（由铁芯损耗引起）组成。
对于50Hz电源变压器而言，空载电流基本上等于磁化电流。
空载损耗：指变压器次级开路时，在初级测得功率损耗。
主要损耗是铁芯损耗，其次是空载电流在初级线圈铜阻上产生的损耗（铜损），这部分损耗很小。
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图 2-39 励磁系统一例
a
Ug
U ga
图 2 - 40 人工调压的作用
第四节 电力系统自动调压器与基本框图
规律：当发电机电压 U 升高时，人工就使 I 减小；反
G e
之， U 降低时，就使 I 增大。
g
e
U g .a ~ U g .b 是发电机正常运行时允许的电压变动范围
I e.a ~ I e.b 代表励磁系统必须具备的调整容量的最低值
I EF ↑ I EF ↓ Ed ↑ Ed ↓
U G 重新回到基准值附近 U G 重新回到基准值附近
第四节 电力系统自动调压器与基本框图
典型晶闸管自动调压器框图
自动调压装置的功率放大元件就是晶闸管的
整流。 基本环节：测量、放大、同步、触发 功能：实现电压调节和无功功率分配 当自动励磁调节器退出工作后，由自动切换 装置将手控单元投入。
第四节 电力系统自动调压器与基本框图
一、自动调压器的功能 励磁调节器是一个闭环比例调节器。 输入量：发电机电压 U g 或线路送、受端电压 U s 、U r 输出量：励磁机的励磁电流 I e 或是线路电流 I L 功能：①保持发电机的端电压不变 ②其次是保持并联机组间无功电流的合理分 配。
第四节 电力系统自动调压器与基本框图
工作原理： （1）当输入电压 U1 U Z 时，VD1 与 VD2 均未 击穿，稳压管电流 IVD = 0 ,则 U 2 = -U1 （2） U1 U 时，VD1 与 VD2 均被击穿，且维
Z
持端电压不变，则 U 2 = U1 - U Z 含义：① U1 = 2U Z ，U 2 = 0 ，图中 e 点为额定工 作点， U g = U N ② U1 2U Z , U 2 0 , U g U N ③ U1 2U Z , U 2 0 , U g U N
第四节 电力系统自动调压器与基本框图
G
励磁ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ源 变压器
CT PT
调差
SCR
同步
反馈
触发
起励
手控
放大
测量
附加控制信号
稳压电源
典型可控硅自动励磁调节器框图
第四节 电力系统自动调压器与基本框图
二、模拟调压器的工作原理
1.测量单元（图 2-62） ◆作用:按比例的反应发电机端电压对给定值的偏差 ◆构成：测量变压器、整流桥、滤波回路、整定电位器及 测量桥 ◆特性： 测量单元输入电压与输出电压之间的关系是线性 的，响应速度快，有较高的灵敏度及测量单元的 工作不受系统频率变化的影响 ◆过程：测量发电机端电压并转换为直流电压，与给定的 基准电压相比较， 取得偏差信号， 送给放大单元。
第四节 电力系统自动调压器与基本框图
无自动调压器时，如图 2-39 人工不断调整 Re 的大小，以达到维持其端电压不变的目的。 人工在调压过程中的作用可用图 2-40 中的 ab 线段来表示。 人工和发电机形成了一个“封闭回路”。
+
Ie
Re
Ie I E.b
b
Ir DE =
G UG
I E.a o U gb
第四节 电力系统自动调压器与基本框图
令 2U Z = KU gN 及KUg 则： U2 = K (U g -U gN ) = KU g (KU g U Z ) 显然利用测量桥的 ced 段， 可以按比例的测量发 电机电压对其额定值的偏差。
第四节 电力系统自动调压器与基本框图
◆ Rw ——电压整定电位器，单机运行时，用以改变发电 机电压的整定值；在并列运行时，用以调整发电机输出 的无功功率的大小。 图 2-64（a）分析 Rw 对测量环节的影响
第四节 电力系统自动调压器与基本框图
◆测量桥：由 R1 、 R2 和稳压管 VD1、VD2 组成，如图 2-63（a）所示
U2 A + VD2 +a U1 U2 R2 B -U2 d -b R1 U2 0 0‘ e
工作段 c
(2U2)
VD1
图2-63 测量桥及其特性曲线 （a）电路图 （b）特性曲线图
第四节 电力系统自动调压器与基本框图
RW 令 R =n
Ud (1)U1 U Z , U 2 = 1+ n 则 (2)U U , U = U d - (1 + 2n)2U Z 1 Z 2 1 + 3n
U = f (U ) 的特性如图 2-64 （a） n 为不同值时， （b） 所示，可见 U 为一定值时改变 n 的大小，可以改 变发电机额定电压值 e 点的整定值。
A + Rw VD2 +a Ud R3 U1 U2 -U2 R2 VD1 B (a) 图2-64测量环节总特性 （a）电路图 （b）特性曲线图 (b) -b R1 0 e e e n=0.5 n=1 Ud U2 n=0
第四节 电力系统自动调压器与基本框图
( )U 1 U Z 时, Ud U1 = Rw U 2 = -U 1 1+ R U 1 = U d - IRw Ud U2 = U1 Rw I = 1+ R R ( )U 1 U Z 时， U 2 = U 1 - 2U Z U 1 = U d - IRw I = I + I + I 1 2 2
第四节 电力系统自动调压器与基本框图
I = I = U1 U1 - U Z U1 - U Z + + R3 R2 R1 3U 1 - 2U Z R
R U + 2U ( W ) d Z R U = R 1 1+ 3 W R R W )]2U U [ 1 + 2 ( d Z R U = 2 R W 1 + 3 R
当 U g.b U g U g.a 时，发电机超出了正常运行范围 线段 ab 是所有自动调压器共有的基本特性
第四节 电力系统自动调压器与基本框图
◆有自动调压器时，如图 2-42 工作原理： 利用 U = U g -Urf 作为输入信号， 在输出端输出一个与 U 相 反的调整电流 I e ， 使调压器的输入量U g 与输出量 I e 达到图 2-40 中 ab 表示的比例关系。 具有 ab 线段的特性的自动励磁调节器的基本框图励磁调整电流， 当U G ↓ 反之，U G ↑