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DLT1391-2014 数字式自动电压调节器涉网性能检测导则

b） 检测评判：SCL环节不应限制励磁系统正常强励能力，OEL环节在强励时应限制磁场电流不超 过规定值。

6.4.12.4AVR装置UEL与PSS环节特性配

GTCC-050-2019 车站列控中心（硬件）-铁路专用产品质量监督抽查检验实施细则a）检测方法应符合下列要求

7应用于交流励磁机励磁系统的AVR性能检

7.1确定试验用数学模型和参数

7.1.1AVR建模应符合下列要求

a）确定性能检测中AVR装置的PID校正环节的数学模型； b）确定励磁系统采用的反馈校正形式（励磁机磁场电压、电流，发电机磁场电压、硬反馈 馈等）； c）确定反馈校正的具体位置

7.1.2发电机和励磁机参数应符合下列要习

a）发电机。若检测委托方无特殊要求，交流励磁机励磁系统性能检测中采用的计算数据参见附录 A，与自并励静止励磁系统不同之处是数学模型中的发电机参数应考虑饱和影响； b）励磁机。若检测委托方无特殊要求，采用附录A中提供的2442kVA交流励磁机，励磁形式为 无刷励磁。

1AVR装置与仿真系统的衔接应符合下列要求 a）应符合下列总体处理原则：

1AVR装置与仿真系统的衔接应符合下列要求

1）AVR装置输出最大值不超过仿真系统所能接受的最大直流电压值； 2）发电机空载额定时，AVR装置输出与实际系统励磁机磁场电压Uc一致；仿真系统的反馈 值与实际系统一致。 b）确定标么值应符合下列要求： 1）在AVR装置中输入附录A提供的实际系统原始参数； 2）启动AVR装置，调整输入至仿真系统的信号电压值，使大扰动阶跃中AVR装置的最大输 出不超过仿真系统能够接受的最大直流电压值； 3） 仿真系统暂不考虑发电机饱和，调整AVR装置的给定电压Urer使发电机电压达到额定值 Un，取所需发电机磁场电压对应于励磁机空载气隙线上输出直流电压所需励磁机磁场电 流所对应的励磁机磁场电压为控制电压基值，定义控制电压U。标幺化的基准值 4） 综合考虑仿真系统中励磁功率单元模型相关参数（如补偿增益K等），使得当AVR装置 触发控制角与理诊计算值一致时，计及饱和影响后的发电机电压为额定值： 5）调整仿真系统信号输出电气量，使AVR装置接受的反馈值与实际系统一致； 6）对连接膚的交流励磁机励磁系统进行大扰动阶跃响应试验检查AVR装置最大输出与计 算数据致， 2.2在试验录波器中确定有名值应符合下列要求 a）当发电机载额定时，定义试验录波器记录的发电机磁场电压Us电流、励磁机磁场电压 Ue电 为考虑饱和等影响的空载有名值基值： b）在发电机额定工况下（额定机端电压、电流，频率、 额定有功和额定功率因数），定义录波器 测量得到的发电机磁场电压UN、电流IN、励磁机磁场电压UeN、电灌IerN为负载额定有名值。 交流励磁机 3.1发电机空载特性检查应符合下列要求 a）性能要： 套流励磁机和发电机特性与实际系统一致； b）检测方精 真发电机空 励磁机负载特性 c）检测评LR装置调整过程平稳，试验录波器记录的U,和Ier等数据与现场实际机组特性一 致，在额定工克附近最大相对误养不超过3%。 3.2参数优化调整试验应符合下列要求 不超过3次，调节时商不超过10s，超调量不大于40%。 b）应采用下列检测方法： 1）不加入任何反馈环节时，初步选择PID参数，按照阶跃扰动不使励磁系统进入非线性 区域来确定阶跃量，进行发电机空载土2%～土5%阶跃扰动试验，检查发电机定子电压 响应情况； 2）调整PID参数，使励磁系统动态响应特性达到最优； 3）投入励磁机反馈环节、调整参数，再次进行阶跃扰动试验，检查励磁系统动态特性应得到 明显改善： 4）将本节确定的优化参数作为以后试验的典型参数。 c）检测评判： 1）优化后的励磁系统动态特性应满足要求； 2）对于无刷高起始励磁系统，发电机磁场电压应在0.1s内达到最大值。 3.3线性度和调节性能检查试验应符合下列要求

b）确定标么值应符合下列要求：

DL/T13912014

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变化符合线性度要求。

应采用下列检测方法： 1）AVR装置选择优化后的参数，进行电压给定的阶跃响应试验 2）AVR装置选择不同的增益，进行电压给定的阶跃响应试验： 3）应按式（11）计算交流励磁机励磁系统暂态增益：

b）应采用下列检测方法：

a）性能要求：AVR装置参数可调整范围应与试验中用户要求的机组类型相适应。 b）应采用下列检测方法： 1）在优化参数基础上将AVR装置增益改变士50%，进行发电机空载2%～5%阶跃扰动试验， 检查对励磁系统调节品质的影响； 2） 在优化参数基础上，仅改变AVR装置的积分或微分参数，重复上述试验； 3）在优化参数基础上，改变AVR装置的反馈环节参数，检查对励磁系统调节品质的影响。 c） 检测评判：AVR装置参数改变后励磁系统动态性能与理论上的计算分析一致。 7.3.5AVR装置空载正常切换试验应符合下列要求 a）性能要求：发电机定子电压在切换过程中波动幅值不应超过额定电压的1%。 b） 检测方法：按制造厂缺省值设置AVR装置手动环节参数，调整发电机电压为空载额定值，进 行AVR装置自动/手动和手动/自动方式的切换。若出现较大的扰动，应补充进行AVR装置的 手动阶跃试验，并重新调整相关参数，直到满足要求为止。 C） 检测评判：AVR装置切换过程中，机端电压波动幅值不应超过规定值、且切换前后机端电压稳 太值应保挂不变

7.3.6发电机空载灭磁试验应符合下列要求

）性能要求：AVR装置自动方式下灭磁时，控制方式与设计相符。 6）检测方法：调整发电机定子电压为额定值，进行发电机灭磁试验。采用逆变灭磁方式的 装置，机端电压衰减时间常数与发电机转子绕组时间常数近似相等。 ）检测评判：灭磁性能应符合要求。

7.3.7交流励磁机励磁系统空载仿真试验应符合下列要求

a）性能要求；仿真系统中的AVR模型的动态特性满足表1要求。 b） 检测方法：在仿真系统的AVR模型中设置与AVR装置相同的典型参数，对AVR模型进行发 电机空载2%～5%阶跃扰动试验，比较AVR模型与AVR装置阶跃响应的异同。 c） 检测评判：除表1要求外，AVR模型仿真的发电机磁场电压和励磁机磁场电压与AVR装置比 较，应具有一致的动态特性

.4交流励磁机励磁系统在发电机负载时的试

a）性能要求：发电机电压和无功调整平稳、测量精度符合设计要求。 b）应采用下列检测方法： 1） 分别在AVR装置自动和手动方式下，通过增减磁按钮，改变无功输出值，观察调节是否 稳定，测量精度是否满足要求，记录发电机额定工况下各电气量稳态值，

2）将本试验实测的发电机额定工况下各电气量稳态值与制造厂提供的数据进行比较、记录备 案，以实测数据为依据整定AVR装置各限制器定值。 检测评判：电压调节平稳、测量精度符合要求。

案，以实测数据为依据整定AVR装置各限制器定值。 c）检测评判：电压调节平稳、测量精度符合要求。 4.2负载工况下切换试验应符合下列要求 a）性能要求：发电机定子电压在切换过程中波动幅值不应超过额定电压的1%。 b）应采用下列检测方法： 1）按空载试验调整后的数据设置手动环节参数： 2）调整发电机满负荷运行； 3 进行AVR装置自动/手动和手动/自动的切换试验，若制造厂提供了两套AVR装置，还应 进行通道之间的切换试验： 4） 根据AVR装置试验样机结构，模拟TV断线情况，检查AVR装置故障切换功能。 c）检测评判：切换过程中波动幅值不应超过规定、且切换前后机端电压稳态值应保持不变。 4.3负载阶跃扰动试验应符合下列要求 a）性能要求：励磁系统调节平稳，不发生异常扰动现象。 b）应采用下列检测方法： 1）退出励磁机反馈环节，进行1%～5%额定电压给定值阶跃扰动试验，录波记录发电机电压 U，电流I，发电机磁场电压U、电流Is，励磁机磁场电压Uer、电流Ier，有功功率P和 无功功率Q的变化波形，观察是否稳定； 2） 投入励磁机反馈环节，再次进行1%～5%额定电压给定值阶跃扰动试验，记录U、I、U I、Uef、lef、P、Q，观察是否稳定，对比试验结果，计算有功功率振荡的阻尼比： 3）投入VFL环节，加大阶跃扰动量值，检查VFL环节限制功能正常。 c）检测评判：励磁系统电压调节平稳，不出现异常过电压，不出现有功振荡发散情况。 4.4检查交流励磁机励磁系统的静差率及甩负荷动态特性应符合下列要求 a）性能要求：与本标准6.4.3和6.4.5的要求致。 b 应采用下列检测方法： 1） 发电机在额定功率因数下运行，AVR装置的Ure1.Op.u.；通过甩负荷试验检查静差率及稳 态增益； 2） 比较反馈环节投、退状态对机组甩负荷特性的影响。 检测评判：静差率及甩负荷动态特性应满足要求，未出现异常过电压。 4.51 PSS性能试验应符合下列要求 a） 性能要求：与本标准6.4.7a）的要求一致。 b） 应采用下列检测方法： 1） 根据AVR装置结构，选择励磁机反馈环节投/退状态，分别在发电机大方式和小方式下测 量交流励磁机励磁系统在0.1Hz2.0Hz范围内无补偿频率特性； 2） 选择适当参数，进行PSS环节有补偿频率特性的计算； 3） 分别在发电机大方式和小方式下，进行励磁系统1%～5%额定电压给定值的无PSS电压阶 跃扰动试验，记录和计算在本机振荡模式下的有功振荡频率及阻尼比； 4） 设置PSS增益，观察PSS投运后输出噪声应满足要求； 5） 分别在发电机大方式和小方式下，进行励磁系统1%5%额定电压给定值的有PSS电压阶 跃扰动，检查PSS投入后系统有功振荡频率和阻尼变化，优化PSS相位补偿参数； 6 逐步增加PSS输出的增益确定临界增益； 7 检查PSS抗反调能力； 8） 分别用增加发电机机组数量和增加转动惯量等方法检查PSS投入后抑制0.6Hz以下低频振

7.4.2负载工况下切换试验应符合下列要求

7.4.3负载阶跃扰动试验应符合下列要求

Z.4.5PSS性能试验应符合下列要求

荡的效果。 c）检测评判：有PSS的阻尼比满足要求，抗反调能力满足要求。在0.6Hz以下PSS应正常发 挥作用。

.6交流励磁机励磁系统负载仿真试验应符合

a）性能要求：仿真系统的AVR模型应在励磁机反馈环节投、退，PSS环节投、退等情况下具有 和AVR装置一致的动态特性。 6） 应来用下列检测方法： 1）在AVR模型中输入与AVR装置一致的优化参数； 2）在励磁机反馈环节投/退两种状态下，测量AVR模型无补偿频率特性，与AVR装置进 行比较； 3） 分别在发电机大方式和小方式下，进行AVR模型无PSS的电压阶跃扰动试验，与AVR装 置比较有功功率振荡频率及阻尼比； 4）分别在发电机大方式和小方式下，进行AVR模型有PSS的电压阶跃扰动试验，与AVR装 置比较有功功率振荡频率及阻尼比； 5）检查AVR模型的PSS投入后抑制0.6Hz以下低频振荡的效果。 c）检测评判：AVR模型与AVR装置无补偿频率特性一致，PSS投入后阻尼效果一致，U、Ur UP四种电气量的波形动态特性一致。 .7交流励磁机励磁系统强励能力检查应符合下列要求 a）性能要求：交流励磁机励磁系统顶值电压倍数不低于2.0倍，高起始励磁系统顶值电流倍数不 低于2.0倍。 b） 应采用下列检测方法： 1）对AVR装置进行发电机带额定负载、持续时间0.5s1s、阶跃量为15%的阶跃扰动试验 录波记录U、I、U、Ie、Uer、ler、P、Q，观察AVR装置的控制电压U。最大输出应到 顶值。 2 发电机主变压器高压侧近端三相短路0.1s响应试验。发电机带额定有功、半额定无功负 荷运行，主变压器高压侧发生三相短路，选择过渡电阻使主变压器高压侧三相短路时定子 电压最低值为0.8p.u.，在0.1s后切除故障，录波记录变化电气量，观察AVR装置的控制 电压U。最大值，发电机功角等变化情况。 3）再次计算交流励磁机励磁系统的暂态增益KT。 4）在AVR模型中重复本节1）～3）项的内容。 c）检测评判：交流励磁机励磁系统强励能力应满足要求，对于无刷高起始励磁系统，发电机磁场

交流励磁机励磁系统强励能力检查应符合下列要求 a）性能要求：交流励磁机励磁系统顶值电压倍数不低于2.0倍，高起始励磁系统顶值电流倍数不 低于2.0倍。 b） 应采用下列检测方法： 1）对AVR装置进行发电机带额定负载、持续时间0.5s1s、阶跃量为15%的阶跃扰动试验 录波记录U、I、U、Ie、Uer、ler、P、Q，观察AVR装置的控制电压U。最大输出应到 顶值。 2） 发电机主变压器高压侧近端三相短路0.1s响应试验。发电机带额定有功、半额定无功负 荷运行，主变压器高压侧发生三相短路，选择过渡电阻使主变压器高压侧三相短路时定子 电压最低值为0.8p.u.，在0.1s后切除故障，录波记录变化电气量，观察AVR装置的控制 电压U。最大值，发电机功角等变化情况。 3）再次计算交流励磁机励磁系统的暂态增益KT。 4）在AVR模型中重复本节1）3）项的内容。 c） 检测评判：交流励磁机励磁系统强励能力应满足要求，对于无刷高起始励磁系统，发电机磁场 电压应在0.1s内达到最大值；仿真的AVR模型应与AVR装置具有一致的动态特性。 8过励限制OEL性能试验应符合下列要求 a）性能应符合下列要求： 1）过励瞬时由流限制动作值规定为

7.4.8过励限制OEL性能试验应符合下列要

a）性能应符合下列要求！

一励磁机磁场电流，p.u.; 一发电机磁场电流，p.u.:

I, =I(1+K.)(I+ S.)+K,I

=I(1+K.)(1+ S)+

介绍AVR装置的型号、软件版本号、制造厂和试验参照的标准。 2测试基本原理和试验内究

测试基本原理和试验内容 简要介绍测试基本原理，仿真系统情况。试验内容应包括时域、频域，静态和动态的全部性食

简要介绍测试基本原理，仿真系统情况。试验内容应包括时域、频域，静态和动

a）试验检测部门为具体设备提供的仿真环境说明； b）制造厂提供的AVR装置数学模型及相关的参数换算说明等

8.4自并励励磁系统检测试验内容

a）测试接口及检测记录设备情况说明； b）静态检查应包括相关环节时间常数及调节特性等说明： c） 对试验定标情况进行解释； d） 发电机空载工况试验应全面反映待检测AVR装置电压控制主环、VFL限制、TV断线等主要性 能、存在问题等； e） 发电机负载工况试验应包括转子过励（OEL）、定子过流（SCL）、调差、低励（UEL）及PSS 投运效果等，主要对影响发电机安全和系统稳定的各种因素进行总结； f 仿真比较试验主要对AVR装置的数学模型合理性、可信度及参数可变范围等用比较的方法进 行评价

B.5交流励磁机励磁系统检测试验内容

8.6主要性能检测评价

主要性能评价参见表5

主要性能评价参见表5。

5数字式自动电压调节器主要性能检测评价表

DL/T13912014表5（续）序号试验检查内容检查结果交AVR装置OEL限制特性是否满足要求、是否和发电机磁场绕组过电流承受能力衔接46流良好励磁47AVR模型的OEL环节特性是否与AVR装置的OEL特性一致机48AVR装置的UEL限制特性是否满足要求、限制动作后能否保证稳定励磁49AVR模型的UEL环节特性是否与AVR装置的UEL特性一致系统50AVR装置各辅助限制环节特性配合是否良好8.7试验结论a)总结AVR装置检测试验中是否存在软件总体性的设计缺陷，是否发生过不正常死循环、死机现象，是否发生过异常动作、停机和灭磁等情况；b)指出试验中发现的AVR装置主要问题及对发电机安全运行可能带来的隐患，提出改进的技术建议。24

A.1仿真系统与数字式自动电压调节器的接口

附录A （资料性附录） 仿真环境说明

由图A.1可见，励磁系统设备 周节器一AVR装置。试验中 AVR装置的输入模拟量来自仿真系统主要有来自电压互感器TV1的发电机（G）定子三相电压模拟信 号U、来自电流互感器TA的发电机定子三相电流模拟信号I、而来自分流器的发电机磁场电流信号I 和整流器后的发电机磁场电压信号U（一般用于监视）需经过数模（DA）转换后送出。根据需要，仿 真系统还可提供降压后的同步电压模拟信号及发电机主开关（CB的位置信号；AVR装置仅需把内部 PID输出的控制电压信景经标准数模（D/A）转换后输出、再经模数（A/D）转换后与仿真系统相连， 这样就形成了闭环控制系统/另外主变压器（MT）的二次电压U,经电压互感器TV2送出后，还可检测 AVR装置的其他特咪功

A.2仿真系统中控制变量的处理

图A.1试验接线原理示

图A.2表示由仿真系统构成的发电机组和无穷大电源模型，其中包含了原动机和调速系统模型 以及对所有电气模拟信号的基本处理。可见，仿真系统中除有坊P和无功9可用有名值显示外，其 余所有用于计算的变量均经过相关的变换和滤波处理，最终形成以标么值表示的变量，以便和AVR 模型衔接。 图A.2中，U是AVR的控制电压U。信号经励磁功率单元转换后形成的磁场电压输入信号，而磁场 电流输出信号I可用于外部监视。发电机G接受来自原动机的力矩信号TM、输出转速信号の用来模拟 原动机及调速系统的特性，の信号还可直接作为仿真系统中PSS2型电力系统稳定器模型的转速输入信 号。当检测委托方无特殊要求时，原动机调速系统的模型参数可选用常规的经典数据。仿真系统中设置 了k1～k3三个短路点，可根据试验需要模拟发电机端、主变压器高压侧和远方短路的工况；大感应电 动机负荷Z可用来模拟机组重负载下的性能；无穷大电源S的容量及内阻可根据不同需要选择，一般情 况下其容量应大于发电机容量的10倍以上。

A.3根据制造厂提供原始资料计算整理的试验数据

A.3.1自并励系统试验数据

A.1300MW发电机和励磁变压器电气参数

b）发电机空载饱和特性曲线参见图A.3。

图A.3300MW发电机空载饱和特性曲线

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Um=Rx/n=0.210x714=150V

在仿真系统仿真自并励励磁系统时，因不考虑饱和影响文要计及额定运行时转子绕组温度， 的磁场电流为基值，即IB=815A，而磁场电压基值为Um=R×Im=0.210×815=171.15（V）。 与负载磁场电流衔接的线性化模型；负载与空载磁场电流比值关系为K=2203/815=2.7。 d）自并励系统换相电抗系数K。计算如下：

A.3.2交流励磁机励磁系统试验数据

K。=(3X×U2×IB)/(元U×Se)=(3X×U2)/(Se×R) =(3×0.065×9412)/(3.14×3250000×0.210) =0.081 (p.u.)

表A.2600MW汽轮发电机电气参数

表A.4152kVA永磁机参数

d）发电机空载饱和特性曲线参见图A.4

e）实测发电机电压与励磁机磁场电流的饱和特性参见表A.5。

图A.4600MW发电机空载饱和特性曲线

4.5现场实测发电机电压与励磁机磁场电流的

A.3.2.2检测试验用计算数据

根据现场实测情况，结合制造厂提供的相关特性曲线、计算数据，计及温度等相关影响，应将上述 特性曲线分解为发电机空载特性及励磁机空载特性用于仿真系统重新拟合为发电机空载、励磁机负载的 饱和特性曲线，最终该曲线拟合的准确度由发电机和励磁机的衔接程度是否良好来确定。 a）发电机空载特性参见表A.6，发电机空载特性曲线形态同图A.3。

表A.6用有名值表示的发电机空载特性

1） 当发电机为空载额定电压时，磁场电流为In=la=1480A，气隙线上电流为IB=Ia=1284.9A。 因发电机磁场绕组直流电阻为R=0.10212，故Ug=131.2V。 2 当发电机为1.2倍额定电压时，磁场电流为I=2801A，气隙线上电流为Is=1541.9A。 饱和系数计算如下

c）励磁机空载饱和特性曲线参见图A.5，励磁机空载特性参见表A.7。

图A.5励磁机空载饱和特性曲线

表A.7用有名值表示的励磁机空载特性

励磁机饱和系数计算。发电机空载额定时，对应发电机气隙线上的磁场电压为UB=131.2V，查 励磁机空载特性对应基值电流为Im=33.2A，因励磁机磁场绕组直流电阻为R。=0.082，故 UetB=2.66V。 当励磁机输出电压对应2倍发电机磁场电压858V时，励磁机磁场电流为I=236A，气隙 线上电流为I=207A；当励磁机输出电压对应1.5倍发电机磁场电压643.5V时，励磁机磁场 电流为Ia=172A，气隙线上电流为Icc=158.67A。 励磁机饱和系数计算如下：

DL/T1391—2014

DL/T1391—2014

e）励磁机换相电抗系数计算。用基本参数表中数据可计算得：

=[3(X+X2)UeNIB]/(2元USeN)=[3(X+X2)UeN]/(2元R,SeN) =[3×(0.16+0.172)×393°1/(2×3.141 6×0.102 1×2 442 000)

=0.098 2 (p.u.)

f）励磁机去磁系数计算。发电机空载额定时，转子电压Uo=151V，励磁机磁场电流eo=59 在此电流下断开发电机灭磁开关，由励磁机空载特性曲线上可查得Uo=248.77VGB/T 41911-2022 家用和类似用途的工频过电压保护电器（POP），可算

表A.8交流励磁机励磁系统常规仿真数据

A.3.2.3仿真系统励磁功率单元模型

图A.6仿真系统中励磁功率单元模型

VR装置输出限制计算。取永磁机电压实测值Upm =310V，励磁机用晶闸管整流器最小角是 =40°、最大角是α=140°，则AVR输出限制为：

GB50434-2008 开发建设项目水土流失防治标准URmax=1.35Upmgcos(αmin)/UerB=1.35×310×c0s40°/2.66=120（p.u.）

URmin=1.35Upmgcos(αmax)/UemB=1.35×310×cos140°/2.66=120（p.u.) 当用户要求模拟永磁机电压下降特性时，上述计算值还应乘以强励时副励磁机电压下降系 数KEP C 发电机磁场电压限制计算。取发电机2倍磁场电压额定值：EFDmax=2Un/Um=2×429/131= 6.55（p.u.)。 d) 励磁机饱和系数的处理。由表A.8查得励磁机计算饱和系数为：Sei=0.14，Se2=0.084；与发电 机模型中直接采用饱和系数不同，仿真系统处理交流励磁机的饱和系数时采用下列计算公式：

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