小型水轮发电机励磁调节单元及测控保护综合装置的研究

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1、华中科技大学硕士学位论文小型水轮发电机励磁调节单元及测控保护综合装置的研究姓名：张俊锋申请学位级别：硕士专业：电力系统及其自动化指导教师：游大海20080606摘要小水电作为可持续发展的能源受到普遍重视。然而，我国小水电测控和保护的自动化水平不高，缺乏可供选用的性价比合适的自动化设备，这导致机组效率低，从而严重制约了水资源的充分利用，因此针对小型水轮发电机的特点，开发相对简单、可靠的测控和保护装置迫在眉睫。本文主要论述了800kW及以下小型水轮发电机励磁调节单元及测控保护综合装置的研制。针对小型水轮发电机的经济技术特点，提出了一套小型水轮发电机测控保护综合装

2、置的总体设计方案，其特点是多功能一体化，结构紧凑，性价比高。该方案采用插件式设计,选用DSP+ARM+C8051的多CPU结构，网络化构架，利用模块化设计编程方法，实现发电机保护、调速、同期、励磁和温度巡检等功能。本文重点阐述了该方案中的发电机保护单元和励磁调节单元的实现。针对小型水轮发电机的特点，摒弃了保护的双重化冗余配置，设置了保护功能A和保护功能B。保护功能A为发电机保护的最简配置，这些保护基本可以保证发电机的安全运行；保护功能B为发电机增设了一些保护功能，这些功能进一步保证发电机保护的完备性和可靠性。文中系统阐述了保护功能配置、各类型保护的原理，以及

3、每种保护功能的逻辑框图和采用的算法。励磁单元由励磁功率部分和励磁调节器两个部分组成。本文中，励磁功率部分采用无刷励磁方式/自并励静止励磁方式来实现，文中论述了其实现原理；励磁调节器采用基于T-S型模糊RBF神经网络的PID调节器来实现，文中详细阐述了T-S型模糊RBF神经网络PID调节器的模型，算法及其算法的实现步骤等，接着利用单机无穷大电力系统模型，结合T-S型模糊RBF神经网络PID的调节器进行了大量的仿真测试，并对结果进行了分析。对该装置的发电机保护单元，励磁单元进行了全面的实验，试验结果表明，发电机保护单元，励磁单元满足设计要求。论文介绍和分析了的试

4、验结果。关键词：综合装置，发电机保护，励磁功率部分，励磁调节器IAbstractAsthesustainabledevelopmentofenergy,smallhydropowerhasdrawnwidespreadattention.However,inChina,theautomationlevelofthemonitoringandprotectionisrelativelylow,lackingappropriatecost-effectiveautomationequipmentfortheselection.Thosehaveledtolowe

5、fficiency,whichhasseriouslyhamperedthefulluseofwaterresources.Thispaperexpoundstheresearchonsmallhydropowerexcitationregulationunitandmonitoring&protectioncomprehensiveintegrationdeviceforsmallhydro-generatorsunder800kW.Inthispaper,ageneraldesignschemeofcomprehensiveintegrationdevi

6、ceforsmallhydro-generatormonitoring&protectionisproposed,consideringeconomictechnologicalfeaturesforsmallhydro-generator,anditscharacteristicsaremulti-functionalintegration,compactandcost-effective.Theschemehasrealizedgeneratorprotection,SpeedControl,Excitationsystemandautomaticsyn

7、chronizationandotherfunctions,usingplug-indesignwithmultiplyCPUandmodulardesignprogrammingmethods.Thispaperfocusesonachievementoftheprotectionunitandexcitationregulationunit.Consideringthecharacteristicsofsmallgenerators,thepaperabandonstheprotectionofthedualredundantconfigurationa

8、ndtwoprotectionunitsareset