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2023-06-26
AER技术的工作原理详解
【摘要】：图9-17AER 基本功能框图2.各环节工作原理结合如图9-17所示，将工作通道各环节工作原理阐述如下。采用两个电压互感器的目的是为了防止电压回路断线时AER 误动。机端电压测量环节类似于微机保护的模拟量采集通道，为了反应对称故障与不对称故障，一般采用正序分量来反应。
1.AER 的组成
如图9-17所示画出了AER 的基本功能框图，由调差单元、测量比较、PID 调节、移相单元、脉冲放大、可控整流等基本单元组成。此外，为保证发电机与系统的安全稳定运行，还设有各种励磁限制(低励与过励)。除了上述主通道调节外，一般还设有以励磁电流为被调量的闭环控制方式(也称为手动运行方式)。
在图中，如由于某种原因使得发电机机端电压升高，偏差电压ΔU＞0，经过PID 调节后得到控制量y，再经过移相单元后使得触发脉冲后移，控制角α增大，可控整流输出电压减小，减小发电机的励磁，机端电压随之下降。反之，当发电机机端电压降低时，偏差电压ΔU＜0，经过PID 调节后得到控制量y，再经过移相单元后使得触发脉冲前移，控制角α减小，可控整流输出电压增大，增大发电机的励磁，机端电压随之上升。可见，调节结果可维持发电机电压的给定。
图9-17 AER 基本功能框图
2.各环节工作原理
结合如图9-17所示，将工作通道各环节工作原理阐述如下。
(1)机端电压测量。如图9-17所示中电压互感器TV1为专用电压互感器，TV2为仪用电压互感器，两者用于测量发电机机端电压。采用两个电压互感器的目的是为了防止电压回路断线时AER 误动。机端电压测量环节类似于微机保护的模拟量采集通道，为了反应对称故障与不对称故障，一般采用正序分量来反应。
如一个工频周期采样N 点数据，则A 相正序分量可采用如下公式计算
(2)定子电流测量。定子电流测量可用全波傅立叶算法或两点乘积算法实现。
(3)调差单元。调差单元是为了获得合理的调差系数，采用正调差特性则U′G=K(UG+mQ)，采用负调差特性则U′G=K(UG+mQ)。
(4)PID 调节。PID 调节就是由输入的偏差电压信号Δu(n)确定输出的调整信号y(n)。PID 调节为比例、积分、微分调节，在模拟系统中为
式中 KP——比例放大系数；
KI——积分系数；
KD——微分系数。
用离散表达式为
式中 TS——采样周期。
可以看出，y(n)与过去状态y(0)有关，比例调节KPΔu(n)可以反应电压的波动，积分调节
可以反应误差的累积效应，微分调节KD[Δu(n)-Δu(n-1)]/TS可以反应电压的剧烈变化，便于实现强励。
(5)移相单元。移相单元就是根据PID 调节单元的输出y(n)来改变控制角α 大小，当y(n)＞0时，增大控制角α，当y(n)＜0时，减小控制角α，具体算法由软件实现。
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