电力系统自动调压器与基本框图1
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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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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。
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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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第四节 电力系统自动调压器与基本框图
•
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•I•e
•b
•I•E.b
•I•E.a
•a
•o
•U•gb
•U•ga
•U•g
•图•2•-•40 •人工调压的作用 •
•
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电力系统自动调压器与基本框图1
第四节 电力系统自动调压器与基本框图
•A •+ •R w
•Ud •R3
•VD
•R1
2 •+ •-b
•U1 a •U2
•R
•
2
VD1
•U2
•0
•e
•-U2
•n=0
•n=0.5
•e
调压器基本知识介绍ppt课件
---被控制量P2(增加);
11Байду номын сангаас
调节单元：一般由阀座和阀瓣构成,它的作用是改变阀座和阀瓣之间的距离, 从而改变了介质的流通面 积。
负载单元：一般是由弹簧或重块构成。其弹力或重力作用在传感单元上,并且有使调节单元的阀座和阀 瓣之间的距离加大的趋势。
传感单元：一般由膜片托盘构成,在出口压力(P2))的作用下产生与负载单元作用力相反的力,并且有使 调节单元的阀座和阀瓣之间的距离减小的趋势。
a
P2
P2
b
Pb
Pb
M
0
q
Q0
a b
M
q
Q
13
改善调压器的压力特性的方法：
减小阀座直径、增大皮膜面积、增大杠杆比，虽然有助于改善调压器的压力特性,但是其作用是有 限的,应用也是有限制的。所以通常采用的办法是用平衡阀芯或双阀座来解决。
阀杆在平衡阀芯处受力的平衡方程： P1×S1＋P2×S2=P1×S2＋P2×S1 S1=S2时，阀杆不受前后压变化的影响。
6
调压器简介－调压器结构
7
调压器简介－调压器结构
8
调压器简介－调压器结构
9
调压器简介－调压器结构
10
直接作用式调压器是通过内信号管路或外信号管路来感应下游压力的变化。下游压力通过在传 感元件（皮膜）上产生的力与加载元件（弹簧装置）产生的力来进行对比，移动皮膜和阀芯，从而 改变调压器流通通道的大小。 直接作用式调压器具有三个关键结构：
12
压力特性：
P1变化将引起P2的变化,我们常把这种关系称之为调压器的压力特性。压力特性好的调压器其 抗P1干扰能力强。
P2=（Fj／Am ）＋(Ad×P1／K×Am ) -----② 从式②中我们看到为了要减小P1变化对P2的干扰, 可以减小阀口面积, 增大皮膜有效面积, 增 大杠杆比,这也是我们常常建议用户在流量能够满足的前提下尽可能选用较小的阀座的原因之一。
11Байду номын сангаас
调节单元：一般由阀座和阀瓣构成,它的作用是改变阀座和阀瓣之间的距离, 从而改变了介质的流通面 积。
负载单元：一般是由弹簧或重块构成。其弹力或重力作用在传感单元上,并且有使调节单元的阀座和阀 瓣之间的距离加大的趋势。
传感单元：一般由膜片托盘构成,在出口压力(P2))的作用下产生与负载单元作用力相反的力,并且有使 调节单元的阀座和阀瓣之间的距离减小的趋势。
a
P2
P2
b
Pb
Pb
M
0
q
Q0
a b
M
q
Q
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改善调压器的压力特性的方法：
减小阀座直径、增大皮膜面积、增大杠杆比，虽然有助于改善调压器的压力特性,但是其作用是有 限的,应用也是有限制的。所以通常采用的办法是用平衡阀芯或双阀座来解决。
阀杆在平衡阀芯处受力的平衡方程： P1×S1＋P2×S2=P1×S2＋P2×S1 S1=S2时，阀杆不受前后压变化的影响。
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调压器简介－调压器结构
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调压器简介－调压器结构
10
直接作用式调压器是通过内信号管路或外信号管路来感应下游压力的变化。下游压力通过在传 感元件（皮膜）上产生的力与加载元件（弹簧装置）产生的力来进行对比，移动皮膜和阀芯，从而 改变调压器流通通道的大小。 直接作用式调压器具有三个关键结构：
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压力特性：
P1变化将引起P2的变化,我们常把这种关系称之为调压器的压力特性。压力特性好的调压器其 抗P1干扰能力强。
P2=（Fj／Am ）＋(Ad×P1／K×Am ) -----② 从式②中我们看到为了要减小P1变化对P2的干扰, 可以减小阀口面积, 增大皮膜有效面积, 增 大杠杆比,这也是我们常常建议用户在流量能够满足的前提下尽可能选用较小的阀座的原因之一。
电力系统自动调压器与基本框图1(精)
第四节 电力系统自动调压器与基本框图 二、同步发电机微机自动调压器的程序框图 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，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
k U1dt = 2 f 0U 2 TCR 调压器正确工作的条件： 0
T /2
第四节 电力系统自动调压器与基本框图
在运行中，当 u s 降低时，uc 呈现负值，使 u1 对积分器的输 入减小， 于是积分达到限值 u2 的时间推迟， PD 推迟发出 脉冲， 使 增大， 电抗器电流的基波成分减小， 以提高 u s ， 直到 uc 重新为零， u 2 又等于 U r' ，调节过程才会结束。 三、TSC 投、切电容器调压的控制问题 图 2-59（b）表示用熔断器 QF 投、切电容器 C，由于 QF 的投、切都有机械动作完成，需要时间长，投入需 要 2 个周波，断开需要 8 个周波，且有接触电阻等，可 以不按瞬时投、切来处理，而机械装置承受瞬时过电流
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。即U g 下 降时， I e 增大，发电机的 Eg 随之增加，使U g 重新回到 基准值附近；反之，当 U g 升高时， I e 减小， Eg 减小， 使 U g 重新回到基准值附近。
微机电力自动装置原理课件第5章电力F和P自动调节
（2）负荷的频率调节效应系数KL*
6
K L*
dPL* df*
a1 2a2f*源自 3a3f2 *
.... nan
f*n (5 6)
用斜率或增量表示：
K L*
tg
PL* f*
, 或K L
PL f
(MW
/
HZ
)
所以K L*
KL
PL f
（5 9）
5、负荷的频率调节效应系数KL*应用举例 例5-1、1类负荷30%， 2类负荷40%， 3类负
（1）第i台发电机组的调节方程为
PGi
1 Ri*
f fN
PGN (i 1,2,3, n)(5 18)
(2)若f是相同的，多台发电机组承担总功率增
量为：
1 f
P
R*
fN
PN
(5 20)
其中：R*
PN n PGN
;f*
Ri*Pi PGiN
30
• 给定机构特性图
31
给定原理
• 1、图5-12，当D点上移---A、B、C、F各 点不动，只有E点下移，使油动机活塞上移。 增加进入汽轮机的功率
• 2、机组未并网时，调节到A` B` C`D`F`位 置时结束，结果是转速升高。
• 3、并网运行时，由于电网频率不变化，即 A点位置不变， D点上移，B点移到B`---B`` 结束，使发电机输出功率增加，如图5-13 所示，转速不变，功率从Pa---Pb,机组特性 平移。
14
4、结论：发电机组功率---频率的调差系数主要 决定于蒸汽机上调速器的静态调节特性。调节的 强度由调差系数R，R*，KG，KG*确定。 例题5-1, 5-2(P126面 )
6
K L*
dPL* df*
a1 2a2f*源自 3a3f2 *
.... nan
f*n (5 6)
用斜率或增量表示：
K L*
tg
PL* f*
, 或K L
PL f
(MW
/
HZ
)
所以K L*
KL
PL f
（5 9）
5、负荷的频率调节效应系数KL*应用举例 例5-1、1类负荷30%， 2类负荷40%， 3类负
（1）第i台发电机组的调节方程为
PGi
1 Ri*
f fN
PGN (i 1,2,3, n)(5 18)
(2)若f是相同的，多台发电机组承担总功率增
量为：
1 f
P
R*
fN
PN
(5 20)
其中：R*
PN n PGN
;f*
Ri*Pi PGiN
30
• 给定机构特性图
31
给定原理
• 1、图5-12，当D点上移---A、B、C、F各 点不动，只有E点下移，使油动机活塞上移。 增加进入汽轮机的功率
• 2、机组未并网时，调节到A` B` C`D`F`位 置时结束，结果是转速升高。
• 3、并网运行时，由于电网频率不变化，即 A点位置不变， D点上移，B点移到B`---B`` 结束，使发电机输出功率增加，如图5-13 所示，转速不变，功率从Pa---Pb,机组特性 平移。
14
4、结论：发电机组功率---频率的调差系数主要 决定于蒸汽机上调速器的静态调节特性。调节的 强度由调差系数R，R*，KG，KG*确定。 例题5-1, 5-2(P126面 )
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第四节 电力系统自动调压器与基本框图
的能力很强，所以 QF 可以直接投、切电容器 C，但使 用寿命较短。 图 2-59（c）表示用反接的两个晶闸管投、切补偿电容， 由于两个晶闸管动作较快，投入只需半周波，而管断也 只需一个周波，但本身承受电流的冲击能力低，所以必 须串接一个小电抗器 L 来缓解充电电流的冲击。 TSC 无法进行平稳调压，所以一般用并联一个同容量的 TCR，用 TCR 均匀地调整容性无功电流，以达到平稳 调压的目的，如图 2-61（a）所示。
U r
，求出电压差 U g ，根据此时计算出 ，改变晶闸管整
第四节 电力系统自动调压器与基本框图
二、TCR 控制原理 TCR 为硅控电抗器，2-51 是单相 TCR 原理接线图，用 于控制交流无功电流。 规律：V1 和 V2 中的一个在电源电压的正半周导通，另 一个在电源的负半周、相互导通。 触发角的范围： 90 = 90 + 180 当 =90°时晶闸管全程导通，当 =180°时，晶闸管 全程关断 导通角 ，截止角 270°—
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
b
+
Ie
Re
I E.b
Ir
DE =
G UG
I E.a
k U1dt = 2 f 0U 2 TCR 调压器正确工作的条件： 0
T /2
第四节 电力系统自动调压器与基本框图
在运行中，当 u s 降低时，uc 呈现负值，使 u1 对积分器的输 入减小， 于是积分达到限值 u2 的时间推迟， PD 推迟发出 脉冲， 使 增大， 电抗器电流的基波成分减小， 以提高 u s ， 直到 uc 重新为零， u 2 又等于 U r' ，调节过程才会结束。 三、TSC 投、切电容器调压的控制问题 图 2-59（b）表示用熔断器 QF 投、切电容器 C，由于 QF 的投、切都有机械动作完成，需要时间长，投入需 要 2 个周波，断开需要 8 个周波，且有接触电阻等，可 以不按瞬时投、切来处理，而机械装置承受瞬时过电流
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TCR 是晶闸管全波控制调压器 TCR 自动调压器原理：在图 2-57（e）中，母线电压经 电压互感器引入并加以平方，即图（e）中的 U 2 ，作为 TCR
' U 调压器的输入量，与经二次调压的参考值 r 比较，
差值 U c ，再与限值 U1 相加，其和值进入积分器，当积分 到达 U 2 时，即启动脉冲触发器 PG，发出触发脉冲，一 者进入二分器，如图（d）所示，轮流触发晶闸管 V1 与 V2；另者将积分器清零，开始对下一次触发脉冲的积分 计值。
第四节 电力系统自动调压器与基本框图
越大， 就越小，增加的励磁电流 I e 就越大，使 U g 重新 回到 U 附近。
N
的大小由微机的计数功能来完成，在同步脉冲分相到达
后，微机调压器 的相关程序开始分相先后计数，达到所要求的 值就发出 出发脉冲。 3．微机调压的原理程序 调压原理：正常运行时，二次调接电压均为零，微机调压器 就按照运行厂给定的
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。
U d = 1.35U ~ ( 2 )
改变 大小可以改变整流输出电压的大小，从而 调节励磁电流的大小
第四节 电力系统自动调压器与基本框图
二、微机调压器的同步脉冲和触发脉冲 同步脉冲：保证在晶闸管每次承受正向阳极电压时，向其控 制极发出脉冲， 使晶闸管可靠导通，这时的触发脉冲称为同步脉冲。 同步信号主要取自晶闸管整流装置的主回路， 一般用同步变 压器和同步移相 器作为同步信号发生器，以提供具有合适 幅值和合适相位的交流同步信 号。 从发出同步脉冲之后，开始计算触发角，发出触发脉冲，调 节触发角的大小
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。即U g 下 降时， I e 增大，发电机的 Eg 随之增加，使U g 重新回到 基准值附近；反之，当 U g 升高时， I e 减小， Eg 减小， 使 U g 重新回到基准值附近。
G
励磁电源 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
图 2-25 典型可控硅自动励磁调节器框图
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1.晶闸管主回路的工作原理 自动调压的晶闸管电路主要是：三相半控桥或三 相全控桥电路 三相半控桥输出电压和触发角的关系： 1 + cos
a
o Ug
图 2-39 励磁系统一例
U gb
U ga
图 2 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
第四节 电力系统自动调压器与基本框图 二、同步发电机微机自动调压器的程序框图 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，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