| 标准编号 | DL/T 1167-2019 (DL/T1167-2019) | | 中文名称 | 同步发电机励磁系统建模导则 | | 英文名称 | Guide for modeling generator excitation system | | 行业 | 电力行业标准 (推荐) | | 中标分类 | K04 | | 国际标准分类 | 29.020 | | 字数估计 | 39,337 | | 发布日期 | 2019-06-04 | | 实施日期 | 2019-10-01 | | 旧标准 (被替代) | DL/T 1167-2012 | | 引用标准 | GB/T 7409.1; GB/T 7409.2; GB/T 7409.3; DL/T 583; DL/T 843; DL/T 1391; DL/T 1767 | | 标准依据 | 国家能源局公告2019年第4号 | | 发布机构 | 国家能源局 | | 范围 | 本标准规定了电力系统稳定分析计算用的同步发电机励磁系统数学模型的建立方法。本标准适用于汽(燃气)轮发电机、水轮发电机、抽水蓄能电站发电/电动机和核电机组励磁系统建模。 | DL/T 1167-2019: 同步发电机励磁系统建模导则
DL/T 1167-2019 英文名称: Guide for modeling generator excitation system
中华人民共和国电力行业标准
代替 DL/T 1167 -2012
同步发电机励磁系统建模导则
火力发电厂锅炉耐火材料
国家能源局 发 布
1 范围
本标准规定了电力系统稳定分析计算用的同步发电机励磁系统数学模型的建立方法。
本标准适用于汽（燃气）轮发电机、水轮发电机、抽水蓄能电站发电/电动机和核电机组励
磁系统建模。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适
用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 7409（所有部分） 同步电机励磁系统
DL/T 583 大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置技术条件
DL/T 843 大型汽轮发电机励磁系统技术条件
DL/T 1391 数字式自动电压调节器涉网性能检测导则
DL/T 1767 数字式励磁调节器辅助控制技术要求
4 建模技术原则
4.1 励磁系统部件的模型应符合 GB/T 7409的要求。励磁系统的参数实测与建模工作在励磁系
统现场试验调试合格后进行。
4.2 新投产发电机组励磁系统参数实测与建模试验应在机组满负荷试运前完成。励磁系统发生
设备改造、软件升级、参数修改等时，应报所辖调度机构及其技术支撑单位备案并按要求重新
安排测试。对于其他的设备改造、不影响模型的软件升级及参数修改，上报调度机构及其技术
支撑单位备案即可。
4.3 以设备制造厂家提供的模型技术资料为基础，通过现场测试、辨识和仿真计算建立实测模
型。
4.4 根据实测模型建立计算模型。计算模型应能够满足所在电网调度机构采用的电力系统仿真
计算程序使用。
4.4.1 等同计算模型可以是电力系统计算程序中的固定模型，也可以是其自定义模型。进行
发电机空载电压阶跃的仿真，与试验结果对比确定等同计算模型与参数。
4.4.2 在计算程序中没有与实测模型结构基本一致的模型时，选择与实际励磁系统结构最为
接近的模型，并通过参数调整使其特性与试验结果基本一致，由此得到近似计算模型。对近
似计算模型，要求进行发电机负载扰动下的校核计算。
4.5 进行稳定计算至少应提供自动电压调节器、励磁系统功率设备、电力系统稳定器（PSS）、
调差特性及顶值限制数学模型和参数，进行电压稳定计算和中、长期稳定计算还应当提供低励
限制（UEL）、过励限制（OEL）以及伏赫限制数学模型和参数。
5 对励磁设备的要求
5.1 励磁系统设备技术要求
a) 应提供与设备相符的数学模型、参数（包括自动电压调节器、励磁系统功率设备、电
力系统稳定器、调差、低励限制、过励限制、顶值限制、伏赫兹限制等各环节）和励
磁设备技术数据，励磁系统应符合 GB/T 7409、DL/T 583、DL/T 843等标准的要求；
b) 调节器的设置值应以十进制表示，时间常数以秒表示，放大倍数和限幅值以标幺值表
示，并说明标幺值的基准值确定方法；
c) 采用基于晶闸管三相全控桥的整流器应采用余弦移相，余弦移相算法宜考虑整流桥交
流侧电压变化以保证在不同工况下静态增益均为恒定值；
d) 励磁调节器应在定型生产前完成环节编程正确性检查，或者同类型励磁调节器在其他
机组励磁系统建模中已经验证其环节参数正确，并提供相应的技术支撑文件，否则应
通过环节特性测辨方法确认 PID和反馈控制环节的模型参数。
5.2 励磁系统模型定型测试要求
a) 在设计、型式试验阶段应进行产品数学模型参数的确认，设备应通过产品技术鉴定，
在励磁系统现场投产前应按照 DL/T 1391 的要求在有资质第三方进行励磁控制器模型
参数测试验证合格，并提供完整的涉网性能测试报告；
b) 励磁系统模型参数第三方测试校核应包括（但不限于）：
1) AVR模型、参数校核；
2) 电力系统稳定器模型、参数校核；
3) 调差环节模型、参数校核；
4) 主要限制环节功能与作用于主控制环方式验证。
c) 现场采用的励磁控制器软件版本应与第三方测试合格时的软件版本一致，软件升级前
应提供附加测试合格报告并说明升级理由和内容，必要时重新进行现场建模试验。
5.3 励磁系统测试接口与试验功能要求
a) 励磁系统应具备符合标准规定的、能供第三方进行数学模型参数测试所需要的 D/A、
A/D 转换接口，各转换接口的绝缘、抗干扰、转换精度和响应时间能满足测试要求，
包括（但不限于）：
1) 可以叠加至 AVR给定和 PSS信号输入点的 A/D接口；
2) 经 D/A转换的 AVR控制输出和 PSS控制输出。
b) 励磁系统应提供便于仪器测量、接线且符合绝缘要求的励磁电压、励磁电流接线端子，
各测试接口能保证测试过程中设备、人员和系统安全。
6 资料和数据的准备
应根据励磁系统类型收集下述资料和数据：
a) 包含发电机、主变压器及厂站高压母线、送出线路等的主接线图；
b) 主变压器、励磁变压器的额定容量、一次和二次额定电压、短路电抗和负序电抗；
c) 直流励磁机空载特性曲线、负载特性曲线、额定电压、额定电流、励磁绕组时间常数、
励磁方式、励磁绕组电阻等；
d) 交流励磁机额定容量、额定电压、额定电流、额定功率因数、额定磁场电压和电流、
空载和负载特性曲线、电枢开路时励磁绕组时间常数 T′d0e、励磁方式、励磁绕组电阻、
同步电抗 Xde、次暂态电抗 X″de和负序电抗 X2e；
e) 副励磁机额定容量、额定电压、额定电流、额定功率因数、额定频率、外特性曲线、
空载电压、发电机输出额定电流时的端电压、发电机输出强励电流时的机端电压；
f) 发电机空载特性曲线、发电机 T′d0等各时间常数、发电机各电抗值、完整的机组轴系各
部件转动惯量（含原动机）、发电机额定电压、额定电流、额定视在功率、额定功率因
数、额定磁场电压、额定磁场电流、空载额定磁场电压、空载额定磁场电流、在规定
温度下的励磁绕组电阻值；
g) 励磁系统可控整流桥触发角度范围，励磁系统整流桥、灭磁系统等一次回路接线方式；
h) 励磁系统功能说明、投产试验报告以及各个环节的整定参数；
i) 有资质第三方出具的励磁系统涉网性能测试报告。
7 励磁系统的标幺值
a) 标幺值是由实际值除以基准值得到的；
b) 发电机电压的基准值UB为发电机额定电压，发电机电流的基准值 IB为发电机额定电流，
发电机功率的基准值 SB为发电机额定视在功率，发电机转速（频率）的基准值 nB（fB）
为发电机额定转速（频率）；
c) 发电机磁场电流的基准值 IfB 为发电机空载特性气隙线上产生额定电压所需的磁场电
流；发电机磁场绕组电阻的基准值 RfB为发电机额定工况下发电机励磁回路电阻，也可
取为发电机额定磁场电压除以额定磁场电流的数值；发电机磁场电压的基准值 UfB为磁
场电流的基准值乘以磁场绕组电阻的基准值；
d) 励磁机磁场电流的基准值 IefB 为在励磁机空载特性曲线气隙线上产生一个标幺值发电
机磁场电压所要求的励磁机磁场电流值，励磁机励磁电阻的基准值 RefB 为发电机额定
工况下的励磁机励磁回路的电阻，也可取励磁机额定磁场电压除以励磁机额定磁场电
流并考虑回路阻值作为励磁机励磁电阻的基准值 RefB；励磁机磁场电压的基准值 UefB
为励磁机磁场电流基准值乘以励磁机励磁绕组电阻基准值；
e) 调节器的输入电压、电流和功率的基准值等于发电机电压、电流和功率的基准值。当
控制发电机磁场电压时调节器输出电压基准值等于发电机磁场电压的基准值、调节器
输出电流基准值等于发电机磁场电流的基准值，当控制励磁机磁场电压时调节器输出
电压基准值等于励磁机磁场电压的基准值、调节器输出电流基准值等于励磁机磁场电
流的基准值。
8 励磁调节器环节特性辨识的基本方法
8.1 概述
根据模拟式调节器的电路图或数字式调节器的传递函数框图，可以确定各部分的模型，在
此基础上测辨其参数。根据模型的具体情况，分级测试各环节的输入、输出特性，根据测量结
果和预定的计算模型拟合得到未知的参数。对励磁调节器环节特性的测试辨识一般在静态情况
下进行，常用的方法有频域测量法和时域测量法，也可以同时采用频域测量和时域测量两种方
法。
8.2 频域测量法
8.2.1 利用频谱分析仪，测量待辨识环节输出对于输入的频率特性，信号可采用正弦扫频或
噪声信号，采用对比或拟合技术辨识模型的参数。
8.2.2 对于简单的一阶模型，可以利用已知频率特性的特征值直接计算参数。
8.2.3 对于非一阶模型，由于对象的模型结构和部分参数一般已知，可以采用参数拟合技术
或采用模型的频率特性和实测的频率特性对比的方法确定模型的参数。
8.2.4 测量的频率范围应根据研究对象的特点来选择。
8.3 时域测量法
8.3.1 输入扰动信号，一般为阶跃信号，测量输出响应，采用对比输出响应特性曲线的方法
辨识模型的参数。
8.3.2 对于简单的一阶惯性模型，如励磁调节器的电压和功率测量环节等，当采用阶跃响应
试验法时，其输出达到稳态变化量的 0.632倍所需的时间就是环节的时间常数；输出稳态变
化量与输入阶跃量之比，就是环节的增益。
8.3.3 对于非一阶模型，如励磁调节器的 PID环节、超前环节、励磁调节器的软负反馈环节、
励磁调节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
识或采用相同的输入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（包括 PSS）各环节是否存在死区、限幅、逻辑
控制（如 PSS自动投退）、非线性函数、变参数以及是否采用余弦移相等，要区分内限幅和外限
幅两种限幅环节。限幅的表达见附录 A。
8.5 电压调差率与无功电流补偿率的测量
8.5.1 无功电流补偿系数的确定
励磁系统建模试验时应对无功电流补偿率进行测量校核，综合预计算参数与校核试验结果
确定励磁系统无功电流补偿系数并写入报告。
8.5.2 电压调差率极性的校核
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，当采用发电
机变压器组单元接线时，从负到正调整被试验机组的无功电流补偿系数（当采用扩大单元接线
时，无功电流补偿系数在大于 0的范围内递增调整），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，可确认为极性与 GB/T 7409 规定一致；若被试验机组的机端电压逐渐
变高，无功功率逐渐变大，可确认为极性与 GB/T 7409规定相反。
8.5.3 电压调差率与无功电流补偿率的测量
8.5.3.1 电压调差率测量方法 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，测
量甩负荷前后的发电机电压，然后用式（1）计算电压调差率。
8.5.3.2 电压调差率测量方法 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
情况下（有功功率保持不变），保持电压给定值不变，大幅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）计算电压调差率：
8.5.3.3 无功电流补偿率测量方法 1
发电机空载运行时，记录给定值与机端电压的对应曲线，给定值宜在 0.98～1.02 倍额定机
端电压范围，可记录多组数据供负载试验时选取其中一组。发电机并网运行时，调节机组无功
功率至较大值，保持机端电压给定值不变。设定无功电流补偿系数为 0，记录发电机稳定运行时
的有功功率、无功功率、机端电压值，更改无功电流补偿系数，记录发电机稳定运行时的有功
功率、无功功率、机端电压值。通过式（3）～（5）计算设定值修改后的无功电流补偿率：
8.5.3.4 无功电流补偿率测量方法 2
发电机并网运行时，调节机组无功功率至较大值，保持机端电压给定值不变。通过逐步更
改无功电流补偿系数，以 1%为步长修改，记录每一个无功电流补偿系数设定值下的发电机稳定
运行时的有功功率、无功功率、机端电压值。通过式（6）计算设定值修改后的无功电流补偿率：
8.5.3.5 无功电流补偿率测量方法 3
发电机并网运行时，调节机组无功功率至较大值。记录无功电流补偿系数为 0 时的发电机
有功功率、无功功率、机端电压值给定值。逐步更改无功电流补偿系数，以 1%为步长修改，每
次修改完调整电压给定值使得机组无功功率回到试验调整前的水平，稳定后记录发电无功功率、
机端电压值给定值。通过式（7）计算设定值修改后的无功电流补偿率：
9 励磁系统实测数学模型的建立
9.1 基本步骤
9.1.1 收集资料，确定励磁系统数学模型类型。
9.1.2 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。
9.1.3 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......
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