器的励磁机时间常数补偿环节（硬负反馈环节）、PSS环节等，可以采用时域参数辨识或采用相同的输 人信号下仿真待辨识模型的响应和实测响应对比的方法来确定环节参数，

8.4非线性环节的测量

应了解并通过实际测量来检验励磁调节器各环节（包括PSS环节）是否存在死区、限幅、逻辑控制 如PSS自动投退）、非线性环节、变参数以及是否采用反余弦移相等竣工资料，要区分内限幅和外限幅两种限幅 环节。限幅的表达参见附录A。

3.5电压调差率及其极性的测量

在发电机发出无功功率的情况下，保持被试机组有功功率和电压给定值不变，当不是采用扩人单元 接线时，从负到正调整被试验机组的无功调差率（当采用扩大单元接线时，调差系数在大于0的一定范 围内调整），测量被试验机组的机端电压应该逐渐变低，无功功率应该逐渐变小，对于发电机一变压器 组单元接线方式可确认为极性与计算程序一致；若被试验机组的机端电压逐渐变高，无功功率逐渐变人， 对于发电机一变压器组单元接线方式可确认为极性与计算程序相反

8.5.2电压调差率的测量

8.5.2.1方法 1

在功率因数等于0的情况下，保持电压给定值不变，甩掉50%～100%的额定无功功率 前后的发电机电压，然后用式（1）计算无功调差系数。

Uto、U.. 一甩负荷前后的发电机机端电压 UN 发电机额定电压； 1.、I 甩负荷前的发电机无功电流值

U.o、U.i 甩负荷前后的发电机机端电压； UN 发电机额定电压： .1 甩负荷前的发电机无功电流值和额定电流值

8.5.2.2方法 2

此方法可以用于被试验机组有相邻机组或无功补偿设备的情况。在发电机发出无功功率的情况 有功功率保持不变），保持电压给定值不变，调整相邻机组或无功补偿设备的无功功率，测量调整前后 被试验机组的机端电压和无功电流，然后用式（2）计算无功调差系数

Uo、Ui 调整前后的发电机机端电压； 发电机额定电压； Io、Ir1、IN 调整前后的发电机无功电流值和额定电流值。工程上也可以用相对应的无功功率Qro O和额定视在功率S近似代替电流。

9励磁系统实测数学模型的建立

9.1.1收集资料，确定励磁系统数学模型类型。

收集资料，确定励磁系统数学模型类型。 根据资料情况，确定现场试验项目，编写试验方案，进行现场试验 整理数据，建立励磁系统实测模型。 在励磁系统实测数学模型的建立过程中，需整理并提供如下数据： a）各变量的基准值：

在励磁系统实测数学模型的建立过程中，需整理并提供如下数据： a）各变量的基准值：

b）根据频域或时域测量数据确定环节参数； c）建立励磁系统实测模型。

9.2发电机励磁系统的组成

发电机励磁系统由励磁功率部分、励磁控制部分、发电机电压测量和无功电流补偿 统稳定器（简称PSS）组成，如图2所示。

发电机电压测量和电流补偿部分形成实现控制的偏差信号。 励磁控制部分实现励磁稳定控制和限制功能，由PID或软反馈校正环节、功率控制环节、补偿励磁 机时间常数的反馈环节、顶值限制环节、过磁通（V/Hz）限制环节、过励限制环节和低励限制环节等 组成。 励磁系统按照励磁功率部件不同，分为以下三种类型： a） 直流励磁机励磁系统； b） 交流励磁机励磁系统，包括静止或旋转、可控或不可控的整流器； C） 静止励磁系统。

9.3静止励磁系统功率部分数学模型

净止励磁系统包括自并励静止励磁系统、恒电压源供电的静止励磁系统和交流侧串联自复 充，分别如图3、图4和图5所示。

图3自并励静止励磁系统

图4恒电压源供电的静止励磁系统

图5交流侧串联自复励静止励磁系统

DL/T 11672012

DL/T 11672012

9.3.1自并励静止励磁系统功率部分数学模

9.3.1自并励静止励磁系统功率部分数学模型

用三相全波可控整流和余弦移相方式的自并励静止励磁系统功率部分可建立图6所示的功 型。

6自并励静止励磁系统功率部分数学模型

URMIN分别为发电机电压为额定值时电压调节器的最大输出电压和最小输出电压，U,URMA 别表示实际输出的限幅受到发电机机端电压变动的影响。

9.3.1.1换弧压降系数K

式中： UETK一 励磁变压器短路电压，标么值； SETN一 励磁变压器额定容量，VA； UET 励磁变压器二次额定线电压，V； 磁场电流基准值，A； UB 磁场电压基准值，V。 9.3.1.2调节器输出限制值URMAx和URMIN URMIN=1.35UETCOSOMAX/UtB （4） URMAX=1.35UETCOSOMIN/UtB （5） 式中： UeT一 励磁变压器二次额定线电压，V： CMAX、MIN 可控整流器的最大控制角和最小控制角，（°）； 一发电机磁场电压基准值，V。 调节器输出限幅值可以通过发电机空载大扰动试验求得，见11.3条。获得的磁场电压最大值需要按 照同一一时刻的发电机电压、磁场电流和Kc进行修正。

UeTK 励磁变压器短路电压，标幺值； SETN 励磁变压器额定容量，VA： UET 励磁变压器二次额定线电压，V； ltB 磁场电流基准值，A； Un 磁场电压基准值，V。

9.3.1.2调节器输出限制值URMAx和URMI

9.3.2恒电压源静止励磁系统功率部分数学模型

恒电压源静止励磁系统功率部分数学模型如图7所示。Kc按照式（3）计算，URMAX 式(4) 和式(5) 计算。

9.3.3交流侧串联自复励静止励磁系统功率部分数学模型

交流侧串联自复励静止励磁系统功率部分数学模型可采用恒电压源静止励磁系统功率部分数学模 型近似模拟，但在计算换弧压降系数时必须考虑串联变压器的漏抗。

交流励磁机励磁系统可以分为交流励磁机不可控整流器励磁系统（见图8和图9）和交流励磁机口 控整流器励磁系统（见图10）。

图7恒电压源静止励磁系统功率部分数学模型和电源来自励磁机电枢的 交流励磁机可控整流励磁系统功率部分数学模型

有副励磁机的交流励磁机不可控整流器励磁系

图9有励磁变压器的交流励磁机不可控整流器励磁系统

图10交流励磁机可控整流器励磁系统

有副励磁机的交流励磁机不可控整流器励磁系统功率部分数学模型 用三相全波整流的、有副励磁机的交流励磁机不可控整流器励磁系统功率部分数学模型如 该模型包括了不可控整流器模型（静止和旋转两种类型）和交流励磁机模型。

9.4.1.1交流励磁机空载特性测量

开发电机转子火磁开关，保持励磁机额定 测量励磁机电枢交流电压和励磁机磁 强励对应值。将励磁机电枢交流电压乘以1.35倍转为直流电压后绘制励磁机空载特性曲线 后的直流电压，此时直流侧负载以足够保证整流器导通为限

9.4.1.2交流励磁机负载特性测量

结合发电机空载、短路或负载试验，测量发电机磁场电压和励磁机磁场电流之间的关 9.4.1.3交流励磁机空载时间常数T测量

交流励磁机空载时间常数在励磁机空载条件下用阶跃法测定，阶跃时交流励磁机磁场

一交流励磁机的时间常数； Se 一交流励磁机的饱和函数； K——交流励磁机自励磁场的常数： Kp—去磁系数，交流励磁机电抗的函数： Kc 换弧压降系数； Fix—换向压降系数。

图11有副励磁机的交流励磁机不可控整流器励磁系统功率部分数学

图11有副励磁机的交流励磁机不可控整流器励磁系统功率部分数学模型

为理想阶跃波形，否则将影响测试的准确性。也可以在励磁机负载条件下用频率响应法确定。对于无刷 动磁系统，只能在励磁机负载条件下测试。根据不同的试验条件可采取下述测试方法： a）交流励磁机在空载条件下，采用励磁调节器手动定控制角方式使交流励磁机磁场电压正向或负 向阶跃，测录交流励磁机电枢电压上升或下降曲线，当变化量达到0.632时所需的时间即为T 6 交流励磁机在空载条件下，利用手动励磁装置（感应调压器接三相不可控整流器）在励磁机电 压不超过额定电压、阶跃量不小于50%条件下合.上和拉开手动柜交流侧开关，测录交流励磁机 电枢电压上升或下降曲线，当变化量达到0.632时所需的时间即为T。 C 发电机空载，励磁调节器工作在自动方式，在励磁调节器电压相加点加入噪声信号，用频谱分 析仪测量交流励磁机磁场电流和磁场电压之间的频率特性，或发电机磁场电压对励磁机磁场电 压的频率特性，根据交流励磁机模型辨识得到工。

9.4.1.4 换弧压降系类

以发电机磁场电流基准值对整流方程进行标幺化得到：

9.4.1.5交流励磁机饱和系数S，

SEMAX、Sc0.75MAX、Sso分别为发电机强励电压、75%发电机强励电压和发电机额定磁场电压下的励

9.4.1.7去磁系数K，

测的励磁机空载、负载特性时可采用制造厂的出产试验数据或设计特性，或通过计算得到 系数Ke 滋机励磁的他励安匝数与总励磁安匝数之比。当励磁机仅采用他励时K.=1。

9.4. 1.8 自励系数 K

几励磁侧电量与励磁机励磁侧电量的静态关系

9.4.1.10励磁机的限幅值

9.4.1.11调节器输出限幅值URMAx和URM

U=1=U,[(1+K(+S)+K,]

副励磁机电压随着负荷的增大而降低，强励时副励磁机电压下降系数Kep对永磁机可取85%～90%， 对自励恒压副励磁机可取90%~95%

1.35K.pU..cOsOM URMAX Uem 1.35KepU..cosCMx U.

.4.2交流励磁机可控整流器励磁系统功率部分数学模型

交流励磁机可控整流器励磁系 励恒压交流励磁机，其功率部分数学模型 如图7所示。模型认为交流励磁机的电压调节器可以维持电枢电压恒定。交流励磁机的换弧压降系数 Kc由式（16）计算。URMAx和URMIN按照式 （17）和式（18）计算

2元UBSNe 1.35UeAc COSQMN Ue 1.35UeAc COS MAX U.

有励磁变压器的 用三相全波整流的、有励磁变压器的交流励磁机不可控整流器励磁系统功率部分数学模型如 该模型包括了不可控整流器（静止和旋转两种类型）和交流励磁机模型

图14有励磁变压器的交流励磁机不可控整流器励磁系统功率部分数学模型

有励磁变压器的交流励磁机不可控整流器励磁系统功率部分数学模型与有副励磁机的交流励磁机 不可控整流器励磁系统功率部分数学模型的区别是调节器输出限制值与发电机电压有关，URMAXx和 URMIN为发电机电压等于额定值时调节器的最大输出电压和最小输出电压，用式（14）、式（15）计算， 但Uae为机端变压器二次电压，且Kep二1.0。其他参数的计算与有副励磁机的交流励磁机不可控整流器 励磁系统功率部分数学模型参数计算相同

9.5直流励磁机数学模型

直流励磁机励磁系统如图15所示， 励磁机数学模型如图16所示。图16中的Kp是反映励磁机 负载电流I.的助磁（或去磁）作用的系数。K为正时为去磁，K为负时为助磁。

图15直流励磁机励磁系统

图16直流励磁机数学模型

DL/T 1167 2012

9.5.1直流励磁机空载和负载特性曲线测量

载特性：断开发电机转子灭磁开关，保持励磁机额定转速不变，测量励磁机电压和励磁机 他励安匝数从0到强励的对应值， 载特性：合上发电机转子灭磁开关，测量发电机磁场电压和励磁机总励磁安匝数、他励安

9.5.2直流励磁机饱和系数S

SEMAX、SE0.75MAX、SEO分别为发电机强励电压、75%发电机强励电压和发电机额定磁场电压下的励 磁机饱和系数。 直流励磁机模型饱和系数Se是U的函数，由图12所示励磁机空载和负载特性曲线按照式（19）确 定饱和系数Se

9.5.3自励系数 K,

按照实际的励磁机的他励安匝数与总安匝数之比计算K

按照实际的励磁机的他励安匝数与总安匝数之比计算：。 5.4励磁机时间常数T 稳定计算用的直流励磁机时间常数T等于直流励磁机空载时其励磁回路的时间常数T .5.5去磁系数K，

9.5.4励磁机时间常数T

按照式（12）计算去磁系数K，，但需令K

9.6电压测量与电流补偿部分数学模型

大多数电压测量与电流补偿部分的模型可如图17所示。图中U，、I.分别为用标幺值表示的发电机 机端电压矢量和电流矢量：TR为电压测量环节的等效时间常数；KR为电压测量环节的增益［在大多数 计算程序中选定为1.0（标幺值)]：Rc和Xc分别为对应于全电流的有功和无功电流补偿率；UREF为电压 给定值：URR为偏差信号。

图17电压测量与电流补偿部分模型

TR、Kr和Xc都应通过测量或参数辨识获得。数字式调节器的电压测量存在随机的纯 以进行多次阶跃试验获得平均纯滞后时间，T等于该平均纯滞后时间。

9.7励磁控制部分数学模型

以发电机磁场电压、调节器输出或者励磁机磁场电流为其输入信号。励磁系统数学模型以UFE表示励磁 机磁场电流，在非限幅区域，调节器输出电压的静态标幺值与Ure的静态标么值相同。 应区分两种环节的限幅作用，见附录A。

图18串联型PID校正环节

9.7.2补偿励磁机时间常数的反馈

图19并联型PID校正环节

图20软反馈校正环节

补偿励磁机时间常数的反馈单元是一个比例单元，其输入可以是发电机磁场电压或者励磁 测量该环节输入、输出数据，将输入、输出数据按照计算基准值折算后，获得比例反馈系

测量该环节输入、输出数据，将输入、输出数据按照计算基准值折算后，获得比例反馈系 率控制 全控整流桥功率控制环节包括移相和可控整流桥两部分。移相环节的输入是调节器的控制 用余弦移相，Uc为土1时对应可控整流器控制角为0°和180°，则功率控制环节的放大倍

三相全控整流桥功率控制环节包括移相和可控整流桥两部分。移相环节的输入是调节器的控制电压 Jc，设采用余弦移相，Uc为土1时对应可控整流器控制角为0°和180°，则功率控制环节的放大倍数计 算如下：

式中： Uao 一换弧压降前的直流电压，V； U一一控制电压，V; Uac—整流桥交流侧线电压景观标准规范范本，V; UB一调节器输出电压基准值，V。 功率控制环节的延时特性作一阶惯性环节处理，其时间常数取调节器对控制角调整的平均延时和相 触发脉冲的时间间隔中较大的一个。当延时不大于10ms时可以不予考虑。

顶值限制包括顶值电压限制和顶值电流瞬时限制。顶值限制对暂态稳定计算结果有影响，应构建符 合实际的顶值限制模型，设置符合实际的限制值。 顶值限制值一般通过大扰动试验或静态试验获取，

9.7.5低励限制（UEL）

9.7.6过励限制（OEL）

9.8电力系统稳定器（PSS）数学模型

选择与实际一致的PSS模型。PSS模型主要有单输入信号PSS模型、双输入信号P 功率型PSS模型3种电气装置标准规范范本，分别如图21~图23所示。

图21单输入信号PSS模型

图22双输入信号PSS模型