DL/T 1391-2014
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DL/T 1391-2014.Test guidelines of digital automatic voltage regulator performance related to power grid.
1范围
DL/T 1391规定了采用实时数字仿真系统对数字式自动电压调节器进行涉网性能检测的方法。
DL/T 1391适用于自并励静止励磁系统和交流励磁机励磁系统史数字式自动电压调节器涉网性能的检测。其他类型的励磁调节器可参照执行。
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 7064隐极同步发 电机技术要求
GB/T 7409.1同限电机励磁系统定义
GB/T 7409.2 |同步电机励磁系统电力 系统研究用模型
GB/T 7409.3同步电机励磁系统.大、中型同步发电机励磁系统技术要求
3术语与定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1自动电压调节器(AVR) automatic yoltage regulator
指实现按恒机端电乐调节方式的调节及相关的限制保护功能的装置，他称自动(调节)通道。
[DLT583-2006， 术语和定义3.4]
3.2 励磁功率单元 exciter
提供同步电机磁场电流的功率电源。
电源的举例，如:
3.3励磁系统的稳态增益 static gain of excitation system
发电机电压缓慢变化时励磁系统的增益。
[DLT 843- -2010， 术语和定义3.2]
1范围
DL/T 1391规定了采用实时数字仿真系统对数字式自动电压调节器进行涉网性能检测的方法。
DL/T 1391适用于自并励静止励磁系统和交流励磁机励磁系统史数字式自动电压调节器涉网性能的检测。其他类型的励磁调节器可参照执行。
2规范性引用文件
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GB/T 7064隐极同步发 电机技术要求
GB/T 7409.1同限电机励磁系统定义
GB/T 7409.2 |同步电机励磁系统电力 系统研究用模型
GB/T 7409.3同步电机励磁系统.大、中型同步发电机励磁系统技术要求
3术语与定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1自动电压调节器(AVR) automatic yoltage regulator
指实现按恒机端电乐调节方式的调节及相关的限制保护功能的装置，他称自动(调节)通道。
[DLT583-2006， 术语和定义3.4]
3.2 励磁功率单元 exciter
提供同步电机磁场电流的功率电源。
电源的举例，如:
3.3励磁系统的稳态增益 static gain of excitation system
发电机电压缓慢变化时励磁系统的增益。
[DLT 843- -2010， 术语和定义3.2]
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标准内容
ICS27.100
备案号：47964-2015
中华人民共和国电力行业标准
DL/T1391—2014
数字式自动电压调节器涉网
性能检测导则
Test guidelines of digital automatic voltage regulatorperformance related to power grid2014-10-15发布
国家能源局
2015-03-01实施
前言·
1范围
2规范性引用文件
3术语与定义
4性能检测试验内容
5检测准备工作
6应用于自并励静止励磁系统的AVR性能检测7应用于交流励磁机励磁系统的AVR性能检测8对试验报告的要求
附录A（资料性附录）仿真环境说明次
DL/T1391—2014
DL/T13912014
本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。本标准由中国电力企业联合会提出。本标准由电力行业电机标准化技术委员会归口。本标准负贵起草单位：华北电力科学研究院有限责任公司、国网浙江省电力科学研究院、南瑞继保电气有限公司、南瑞集团公司北京监控技术中心、上海昱章电气成套设备有限公司、中国电力科学研究院、广东电网公司电力科学研究院、哈尔滨电机厂有限责任公司、上海ABB工程有限公司。本标准主要起草人：苏为民、吴涛、陈新琪、史扬、吴龙、赵红光、崔建华、谢欢、李国良、濮钧、陈迅、王方晶、吴跨宇、姚谦、黄晓明、付宏伟、赵焱、徐正龙。请注意本标准的某些内容可能涉及专利。本标准的发布机构不承担识别这些专利的责任。本标准为首次制定。
本标准在执行过程中的意见或建议反馈至中国电力企业联合会标准化管理中心（北京市白广路二条一号，100761)。
1范围
数字式自动电压调节器涉网性能检测导则DL/T1391—2014
本标准规定了采用实时数字仿真系统对数字式自动电压调节器进行涉网性能检测的方法。本标准适用于自并励静止励磁系统和交流励磁机励磁系统中数字式自动电压调节器涉网性能的检测。其他类型的励磁调节器可参照执行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。凡是不注日期的可用样，其最新版本（包括所有的修改单）适用无本文献。GB/T7064隐极同步发电机技术要求同惠机励磁系统定义
GB/T7409.1
GB/T7409.2
GB/T7409.3
DL/T583
DL/T843
DL/T1167
DL/T1231
3术语与定义
电机励磁系统
电力系统研究用模型
中型同步发电机励磁系统技术要求电机励磁系统
塑水轮发电机静工整流励磁系统及装置技术条件流轮发电机励磁系统技术条件
发电机励磁系统建模导则
电动系统稳定器整定试验导则
下列术语和定义适用于本文件。3.1
自动电压调节器CAR）automaticvoltageregulator指实现按恒机端电压调节方式的调节及相关的限制保护功能的装置，他称自动（调节）通道。[DL/T583-2006，未语和义3.4]
励磁功率单元exciter
提供同步电机磁场电流的功率电源。电源的举例，如：
台旋转电机，它既可以是直流电机也可以是交流电机以及与之连接的整流器。台或几台变压器以及与之连接的整流器。[GB/T7409.1—2008，总则2.3]
励磁系统的稳态增益static gain of excitation system发电机电压缓慢变化时励磁系统的增益。［DL/T843—2010，术语和定义3.2]3.4
励磁系统的动态增益dynamicgainofexcitationsystem发电机电压变化频率在低频振荡区（0.2Hz～2.0Hz）内时励磁系统的增益。DL/T1391—2014
[DL/T843—2010，术语和定义3.3]］3.5
励磁系统的暂态增益transientgainofexcitation system发电机电压快速变化时励磁系统的增益。［DL/T843—2010，术语和定义3.4]3.6
PID调节单元 PIDregulatingunita）串联PID调节单元的传递函数见式（1)。O(s)-K.
式中：
1+Ts1+Ts
1+BTs1+yT2s
般为5～10，(1+Ts)/(1+BTs)为退后环节：(1)
般为0.10.2，（1+Ts)/(1+Ts）为超前环节。串联PID调节单元的稳态增益为Ks：串联PID调节单元的动态增益为Kp，Kp=Ks/B：串联PID调节单元的暂态增益为KTK-Ks/B·y)。b）并联PID调节单元的传递函数见式（2)。o(s)=K,
式中：
Kp—比例增益；
T积分时间常数，S：
Kp—微分增益：
T——滤波时间常数，S。
[DL/T843—2010，附录E.5.2]
阻尼比dampingratio
表示控制系统调节品质的一个量，按式（3）计算。阻尼比可通过阶跃扰动试验测出，见图1。=
式中：
一计算周期数：
(P2N+)-P2N+2）
T2N+-P2N+
T2+2P2N42
无PSs
有PSs
图1负载阶跃有功功率响应曲线
PI、P2—一第一个和第二个功率峰值，见图1，MWP2N+1、P2N42—第（2N+1）个和第（2N+2）个功率峰值，MW。[DL/T843—2010，术语和定义3.6]4性能检测试验内容
4.1检测原理
DL/T1391—2014
用仿真系统建立包括发电机及励磁功率单元、调速系统、主变压器、主开关以及等值无穷大电源的电力系统仿真环境，向待检测AVR提供所需要电气量，而待检测AVR仅需将输出的控制电压模拟信号U送入仿真系统，经过励磁功率单元模型后，得到发电机磁场电压U，构成闭环试验环境（见图2）。
实时数字仿真系统
发电机模型
AVR模型
AVR装置
U励磁功率单元
图2仿真检测系统示意图
图2中待检测AVR设备用“AVR装置”表示，用仿真系统构成的内部AVR用“AVR模型”表示。当励磁功率单元和发电机模型参数与现场一致时，通过“AVR装置”和实时数字仿真系统闭环运行，可测试整个励磁系统的性能。
4.2检测内容
4.2.1时域特性检测试验项目
a）静态检查应包括电压量测环节的测量精度和时间常数检查、触发脉冲波形检查及移相触发环节反余弦特性检查；
发电机空载试验应包括AVR装置空载零起升压试验、空载阶跃响应试验、输出线性度检查、b）
AVR模型和AVR装置阶跃响应比较试验、调压性能检查、自动/手动切换试验、手动阶跃响应试验、自动逆变灭磁试验、V/Hz限制及保护环节试验、TV断线试验、空载最大励磁电流限制试验等：
发电机负载试验应包括测量精度检查、自动/手动切换试验、静差率的测定、调差特性试验、c）
甩负荷试验、强励能力检查、PSS性能试验、负载仿真比较试验、过励限制和过励保护试验、定子过流限制试验（可选）、低励限制和低励保护试验、AVR装置各辅助环节特性配合及仿真试验等。
4.2.2频域特性检测试验项目
测量发电机励磁系统无补偿频率特性；b）
计算和测量发电机励磁系统有补偿频率特性4.2.3AVR模型与AVR装置仿真比较试验应包括的项目a)
发电机空载时特性比较试验；
发电机负载时特性比较试验：
PSS特性比较试验：
各辅助限制环节特性比较试验
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5检测准备工作
5.1AVR装置制造厂准备工作
5.1.1制造厂应提供的技术资料
应提供励磁系统包括各附加功能环节在内的数学模型及其推荐参数、AVR装置内部主要参数设a)
置清单、数学模型推荐参数与AVR装置内部设置参数换算关系的计算说明等b）
使用说明书（含原理、特性、控制逻辑，安装、试验，整定，运行，维护，故障查找等）c）出厂试验报告、产品合格证书及AVR装置软件版本号。5.1.2制造厂应提供的测试接口
用数模转换器提供AVR装置的控制电压信号U。输出，以便与仿真系统构成闭环，且该信号总a)
时间延时应满足试验要求，
用模数转换器提供一路模拟信号输入接口，用于将白噪声信号输入到电压控制主环的相加点，b）
以便进行无补偿频率特性测量。要求该信号为双极性，且该信号总时间延时应满足测量要求；c）
用模数转换器提供一路模拟信号输入接口，用于将仿真系统提供的磁场电流反馈信号连接到AVR装置，该信号为5V～10V的单极性电压信号。当AVR装置采用交流励磁电源的电流互感器为磁场电流的信号来源时，应在试验前与试验单位沟通，做好将上述单极性电压信号变换为AVR可接收信号的相应接口，并确定有关的变比系数。d)此内容来自标准下载网
移相触发环节应有可测量的输出信号端子，能用示波器等设备观察分析脉冲信号的正确性。e
根据试验需要，AVR装置应能用数模转换器分别提供发电机电压，PSS、转子过励，定子过流、V/Hz及低励等环节的模拟输出信号。5.2检测单位准备工作
5.2.1仿真系统的数据整理
涉网检测试验应检查自并励静止励磁系统和交流励磁机励磁系统两种励磁方式下自动电压调节器的调节性能，检测方应根据相关资料整理下列数据a）发电机额定电压、电流，额定视在功率、功率因数，额定磁场电压、电流，空载额定磁场电压、电流，在规定温度下的励磁绕组电阻值，发电机空载特性曲线、发电机各电抗值、T。等时间常数、包含原动机的整体机组转动惯量等：励磁变压器额定容量、一次和二次额定电压、短路电抗数据；b)
交流励磁机额定容量。额定电压、电流，额定频率和功率因数，额定磁场电压、电流，交流励C
磁机空载和负载特性曲线，交流励磁机电枢开路时励磁绕组时间常数Tae、励磁绕组等效直流电阻、交流励磁机的不饱和同步电抗Xle、暂态电抗X、次暂态电抗X及负序电抗X，等：d）永磁机或副励磁机额定容量，额定电压、电流，额定频率和功率因数，包括空载电压、输出额定电流时的电压、输出强励电流时的电压等外特性曲线：e）当AVR装置检测委托方未提出特殊要求时，仿真检测的基本数据参照本标准附录A。5.2.2仿真系统的模型建立
建立仿真试验系统的闭环测试环境时，模型的建立应符合下列要求：a）发电机应采用六阶数学模型，可配置完善的旋转负荷模型，可在高压侧用任何形式设置故障点，可在线监视AVR模型中任意点物理变量，可按要求格式输出试验过程的波形和数据。当需要检测AVR装置在自并励静止励磁系统中的性能时，应参照本标准附录A的要求，计算b)
发电机的饱和系数、励磁变压器的换相电抗系数和AVR的输出限制。一般情况下AVR装置的检测过程宜采用不考虑饱和影响的线性化发电机模型。当需要检测AVR装置在交流励磁机励磁系统（含无刷高起始励磁系统）中的性能时，应参照c
本标准附录A的要求，除需增加计算励磁机的饱和系数，换相电抗系数及去磁系数外，发电机4
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要考虑饱和影响，还应重新计算AVR的输出限制及发电机磁场电压限制值。输入发电机、励磁机（或励磁变压器）的各电抗值及各时间常数等参数后，构成了仿真试验系d)
统的一次侧模型。
考虑电压互感器（TV）、电流互感器（TA）、磁场分流器等变比及实时仿真系统与AVR装置接e)
口变比后，构成了AVR装置的闭环仿真测试环境。AVR装置的闭环仿真测试环境应能进行发电机空载和负载、近端和远方的短路及电力系统的振f
荡等扰动试验。
5.2.3仿真系统的试验接线
AVR装置接入实时数字仿真系统的试验原理接线可参见本标准附录A，且应符合下列要求：a）接受AVR装置控制电压信号U。的接口应考虑一定的电压量程裕度，避免对仿真系统中模数转换部件造成损坏：
除特别要求外，
原动机和调速系统可采用典型模型和参数：b)
电流功率等检测和显示信号应根据实际需求进行滤波处理。c）发电机电压、
5.2.4试验检测录波器性能应符合下列要求a）检测系统除包据伤真系统和AVR装置外，还应有独立的录波器监视并起录试验过程。b）试验检测靠性能要求。采样频率：不低于10kHzts；模拟测量和计算精度：不低于0.5级；模拟测量显保速率：不低于1点每20ms。6应用于自并励静止励磁系统的AVR性能检测0
6.1检查人机界面
检查AVR装置能在线显示测量值和状态量，模拟量应以十进制表示，时间以秒表示，增益以实际用标么值时应提供标么值的基准值确定方法。参数能在线显示、修改和保存。内部值或标么值表示
事故记录可断电保荐。
6.2静态检查项叫
6.2.1检测电压测量环节的时间常数应符合下列要求a）性能要求L压测量环节时间常数应小于30ms。检查方法：用伤真系统产生50%额定电用以上的标准方波阶跃量监视和记录AVR装置电压b)
测量环节输入和输出电压，应按指数规律计算上升和下降时间的平均值。6.2.2检测晶闸管整流桥同卡电压和触发脉冲波形的相关要求a）性能要求：触发脉冲角度和间隔与设计应相符：b）检测方法：应采用示波器检查。6.2.3检测晶闸管整流桥移相触发环节特性应符合下列要求性能要求：数字式AVR装置移相触发环节应进行反余弦处理，即要求控制角的余弦与PID输a)
出的控制电压U。成线性比例关系，检测方法：用示波器同时监视A相同步电压和AVR装置移相触发环节+A相脉冲输出：每间隔b)
15°控制角计算一一次余弦值验证线性比例关系；c）检测评判：最小和最大控制角测量值与设置相符，且U=Kcos(α)，K为常数。6.2.4确定标么值应符合下列要求a）性能要求：AVR装置输出上限值URmax和下限值URmim应与设置相符。b）标么值应采用下列方法检测：1）将仿真系统与AVR装置连接，在空载及负载运行方式下检查发电机稳态输出值正确，在小扰动时稳定，AVR装置各限制和附加控制环节无异常报警信号。2）保持发电机空载状态，将AVR装置中空载最大励磁电流限制、调压范围限制、V/Hz限制5
DL/T1391—2014
等全部退出，进行土20%阶跃响应试验。3）检查控制电压U。模拟量输出是否达到极限值，晶闸管控制角α是否已达最大、最小整定值，定义符合要求的U。最大输出值为URmax（p.u.)，最小输出值为URmin（p.u.)。仿真系统不考虑发电机饱和，调整AVR装置的给定电压Urer使发电机空载电压达到额定4）
值UiN，AVR装置触发控制角与理论计算值一致，定义U基准值为UcB同时计算U。与仿真系统内部磁场电压U的标幺换算关系以确定比例系数。再次进行大扰动试验，确定阶跃量时应保证U。≤Urmx，且未出现其他受限制的情况。Urmax实测值应等于按照晶闸管最小控制角计算的U。值。理论上当不计换相压降时有：URmax1.35U2nCos(α）/UB，UzN为励磁变压器二次电压额定值，UB为发电机磁场电压的基准值。6.2.5负载法确定检测录波记录的有名值应符合下列要求a）发电机并网在额定工况下运行，调整录波器变比等参数，使其显示的发电机额定有功功率Pn额定无功功率ON额定机端电压UiN、电流ItN额定磁场电压UN电流Iny等与电机厂铭牌数据应一致：
b）发电机解列后空载运行，当机端电压保持为Un时，应记录其空载运行数据Un、In，并定义为Um=Un，Im=m（发电机为不考虑饱和影响的线性化模型）。6.3发电机空载试验
6.3.1AVR装置自动零起升压试验应符合下列要求a）性能要求：发电机自动零起升压时，AVR装置应保证发电机定子电压最大值不大于额定值的110%：
b）检测方法：在仿真系统中临时加入较低的但高于起励所需的磁场电压的正限幅值，向AVR装置发出起励指令后，录波观察发电机电压是否出现超调，应记录达到稳态值的时间；c）若AVR装置在试验室环境下不满足控制逻辑要求时，可不做此项试验。6.3.2发电机空载阶跃响应试验应符合下列要求a）性能要求：阶跃量宜为5%，电压上升时间不应大于0.5s，振荡次数不应超过3次，调节时间不应超过5s。超调量不应大于阶跃量的30%。b）检测应采用下列方法：
1）应按照AVR装置电压控制主环的模型框图设置励磁系统稳态增益和暂态增益。设置稳态增益应大于发电机同步电抗与电压静差率的比，设置暂态增益应足够大，使得励磁系统在发电机电压瞬间下降15%～20%额定值时能输出强励顶值电压；2）AVR装置升压平稳后，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，宜进行土5%阶跃响应试验，记录发电机电压U、磁场电流I磁场电压U或控制电压U。波形，计算性能指标。选择较小上升时间和适当超调量的PID参数作为以后试验的典型参数：
c）检测评判：空载阶跃响应特性应符合标准要求，AVR装置输出波形对称性良好。6.3.3AVR装置输出线性度检查应符合下列要求a）性能要求：发电机空载线性范围内进行阶跃响应试验，励磁系统增益应保持不变：b）检测应采用下列方法：
1）对AVR装置加入2%～15%阶跃扰动，最大阶跃量以不出现项值限幅电压为准，录波观察AVR装置的输出最大值在线性区域内是否与加入的阶跃扰动量成正比关系：2）应按公式（4）计算励磁系统增益：KAVR-[(Ucmax-UO)/Uen]/AUre
式中：
UB、Uo、UcmaxAVR装置输出电压基准值、初始值和最大值，p.u.6
AU..-机端电压给定阶跃量，p.u.。上述方法测量计算的AVR增益一般为暂态增益KT。DL/T13912014
检测评判：测量得到的增益应与AVR装置设置相符，测量与AVR装置设置的增益误差≤5%，c）
且不随扰动量大小而变化。
6.3.4AVR模型与AVR装置之间空载阶跃响应比较应进行下列试验a）性能要求：AVR模型与AVR装置的发电机空载电压给定阶跃响应的上升时间tup（s）、峰值时间t，（s）、超调量M，（%）、调整时间ts（s）和振荡次数N的偏差允许值应略高于DL/T1167标准规定的要求，具体数据见表1表1AVR模型与AVR装置的偏差允许值品质参数
（可选项）
N（可选项）
参数范围
偏差允许值（模型测量值-装置测量值）±0.05s
土0.2实测值
检测方法：根据本标准6.3.2试验确定的AVR装置参数，建立仿真系统的AVR模型，进行相6)
同工况下的发电机空载阶跃响应试验；c）检测评判：首先应使用表1所列指标检测AVR模型的准确度，然后将AVR模型与AVR装置在相同工况下得到的发电机磁场电压进行比较，应具有一致的稳态值和动态特性。6.3.5AVR装置调压性能检查应符合下列要求a）性能要求：要求调节过程平滑，不发生操作部件接点粘连现象。手动励磁调节时，上限不应低于发电机额定磁场电流的110%，下限不应高于发电机空负荷磁场电流的20%。自动励磁调节时，发电机空负荷电压能在额定电压的70%110%范围内稳定平滑的调节，负载时宜在90%~～110%范围内稳定的调节：
检测方法：发电机由空载到负载运行，通过增减磁操作使发电机升降压，空载、负载时记录自动调压范围和手动调节的上下限：检测评判：调节过程平稳，调压范围符合标准要求。c)
自动/手动正常切换试验应符合下列要求6.3.6
性能要求：机端电压在AVR装置切换过程中波动幅值不应超过额定电压的1%a)
检测方法：按制造厂缺省值设置AVR装置手动环节参数，调整发电机电压为额定值，稳定运b)
行时进行AVR装置自动/手动和手动/自动方式的切换：c）
检测评判：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态值变化不应超过额定值的1%
6.3.7AVR装置手动阶跃响应试验应符合下列要求性能要求：发电机空载阶跃扰动后应保持稳定运行：a)
检测方法：调整AVR装置手动环节参数，应进行5%10%发电机空载额定磁场电流阶跃响应b）
试验；
检测评判：应满足稳定运行要求。c）
DL/T1391—2014
6.3.8自动逆变灭磁试验应符合下列要求a）性能要求：AVR装置自动方式下逆变灭磁时，不应发生逆变颠覆，晶闸管整流器的控制角α应达到最大值，且控制电压U。波形在随后的逆变过程中应保持平稳，形态与设计相符：b）
检测方法：
1）在仿真系统中增加判据，防止出现磁场电流负值：2）AVR装置升压到额定值后启动停机程序，录波记录Ucmin及灭磁时间常数。检测评判：灭磁性能满足要求，且不发生异常扰动。c）
6.3.9V/Hz限制（以下简称VFL）及保护环节试验6.3.9.1AVR装置试验应符合下列要求a)
性能要求：VFL限制特性应与发电机及主变压器的过激磁特性能力低者匹配，应与过励磁保护的定时限和反时限特性配合，动作定值和延时与设置相符；b）检测方法：
1）确定VFL介入位置应在无功调差环节后：设置VFL限制定值，和发变组保护比较，原则上留有10%的裕度：包括启动值、动作值、返回值及相应的延时或反时限特性：保持发电机频率为50Hz，缓慢增大AVR装置的给定值Urer直到VFL限制动作，静态检2）
查VFL的启动值、动作值、返回值及延时或反时限特性的准确性：3）在VFL限定值附近进行+2%~+10%的给定电压阶跃试验，动态检查U,和U。波形是否正常，其中U。波形应有明显的下调过程：4）保持AVR装置给定电压不变，在VFL限定值附近进行频率突降2%10%的阶跃试验动态检查U,和U。波形是否正常：5）若AVR装置中有VFL低频保护，缓慢降低原动机的转速至VFL保护整定值以下，检查VFL低频保护的动作值及AVR装置行为：若AVR装置中有过压保护，调整发电机电压至保护整定值以上时检查保护动作及AVR装6）
置行为。
c）检测评判：VFL限制定值应与设置相符，且在发电机空载及负载工况下均能正确发挥作用。6.3.9.2AVR模型的VFL试验应符合下列要求a）性能要求：AVR模型与AVR装置比较应具有一致的静态和动态性能：b）检测方法：
1）在仿真系统中构建与AVR装置一样的VFL环节模型，并设置相同的参数：2）进行与本标准6.3.9.1节检测方法中2）～4）相同的试验。c）检测评判：动作值误差应小于1%，时间误差应小于10%，U和U波形形态与AVR装置一致。TV断线试验应符合下列要求
a）性能要求：扰动过程中机端电压波动超过额定值20%的时间不应大于0.5s；b）应采用下列检测方法：
1）应检查AVR装置的TV断线控制逻辑，确认试验接线和操作方法：2）根据AVR装置控制逻辑应分别检查单TV断单相、单TV断多相、双TV同时断单相、双TV同时断不同相、双TV同时断多相等情况下励磁系统行为，直到AVR装置切手动运行（双套运行的AVR装置首先进行通道切换，然后切至手动运行），检查TV断线功能和调节器响应特性。
c）检测评判：检查机端电压最大值不应超过规定值，切换时间不宜大于0.3s。6.3.11空载最大励磁电流限制可进行下列试验a）性能要求：扰动过程中机端电压不应超过空载最大励磁电流限制的对应值。b）可采用下列检查方法：
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DL/T1391—2014
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本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。本标准由中国电力企业联合会提出。本标准由电力行业电机标准化技术委员会归口。本标准负贵起草单位：华北电力科学研究院有限责任公司、国网浙江省电力科学研究院、南瑞继保电气有限公司、南瑞集团公司北京监控技术中心、上海昱章电气成套设备有限公司、中国电力科学研究院、广东电网公司电力科学研究院、哈尔滨电机厂有限责任公司、上海ABB工程有限公司。本标准主要起草人：苏为民、吴涛、陈新琪、史扬、吴龙、赵红光、崔建华、谢欢、李国良、濮钧、陈迅、王方晶、吴跨宇、姚谦、黄晓明、付宏伟、赵焱、徐正龙。请注意本标准的某些内容可能涉及专利。本标准的发布机构不承担识别这些专利的责任。本标准为首次制定。
本标准在执行过程中的意见或建议反馈至中国电力企业联合会标准化管理中心（北京市白广路二条一号，100761)。
1范围
数字式自动电压调节器涉网性能检测导则DL/T1391—2014
本标准规定了采用实时数字仿真系统对数字式自动电压调节器进行涉网性能检测的方法。本标准适用于自并励静止励磁系统和交流励磁机励磁系统中数字式自动电压调节器涉网性能的检测。其他类型的励磁调节器可参照执行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。凡是不注日期的可用样，其最新版本（包括所有的修改单）适用无本文献。GB/T7064隐极同步发电机技术要求同惠机励磁系统定义
GB/T7409.1
GB/T7409.2
GB/T7409.3
DL/T583
DL/T843
DL/T1167
DL/T1231
3术语与定义
电机励磁系统
电力系统研究用模型
中型同步发电机励磁系统技术要求电机励磁系统
塑水轮发电机静工整流励磁系统及装置技术条件流轮发电机励磁系统技术条件
发电机励磁系统建模导则
电动系统稳定器整定试验导则
下列术语和定义适用于本文件。3.1
自动电压调节器CAR）automaticvoltageregulator指实现按恒机端电压调节方式的调节及相关的限制保护功能的装置，他称自动（调节）通道。[DL/T583-2006，未语和义3.4]
励磁功率单元exciter
提供同步电机磁场电流的功率电源。电源的举例，如：
台旋转电机，它既可以是直流电机也可以是交流电机以及与之连接的整流器。台或几台变压器以及与之连接的整流器。[GB/T7409.1—2008，总则2.3]
励磁系统的稳态增益static gain of excitation system发电机电压缓慢变化时励磁系统的增益。［DL/T843—2010，术语和定义3.2]3.4
励磁系统的动态增益dynamicgainofexcitationsystem发电机电压变化频率在低频振荡区（0.2Hz～2.0Hz）内时励磁系统的增益。DL/T1391—2014
[DL/T843—2010，术语和定义3.3]］3.5
励磁系统的暂态增益transientgainofexcitation system发电机电压快速变化时励磁系统的增益。［DL/T843—2010，术语和定义3.4]3.6
PID调节单元 PIDregulatingunita）串联PID调节单元的传递函数见式（1)。O(s)-K.
式中：
1+Ts1+Ts
1+BTs1+yT2s
般为5～10，(1+Ts)/(1+BTs)为退后环节：(1)
般为0.10.2，（1+Ts)/(1+Ts）为超前环节。串联PID调节单元的稳态增益为Ks：串联PID调节单元的动态增益为Kp，Kp=Ks/B：串联PID调节单元的暂态增益为KTK-Ks/B·y)。b）并联PID调节单元的传递函数见式（2)。o(s)=K,
式中：
Kp—比例增益；
T积分时间常数，S：
Kp—微分增益：
T——滤波时间常数，S。
[DL/T843—2010，附录E.5.2]
阻尼比dampingratio
表示控制系统调节品质的一个量，按式（3）计算。阻尼比可通过阶跃扰动试验测出，见图1。=
式中：
一计算周期数：
(P2N+)-P2N+2）
T2N+-P2N+
T2+2P2N42
无PSs
有PSs
图1负载阶跃有功功率响应曲线
PI、P2—一第一个和第二个功率峰值，见图1，MWP2N+1、P2N42—第（2N+1）个和第（2N+2）个功率峰值，MW。[DL/T843—2010，术语和定义3.6]4性能检测试验内容
4.1检测原理
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用仿真系统建立包括发电机及励磁功率单元、调速系统、主变压器、主开关以及等值无穷大电源的电力系统仿真环境，向待检测AVR提供所需要电气量，而待检测AVR仅需将输出的控制电压模拟信号U送入仿真系统，经过励磁功率单元模型后，得到发电机磁场电压U，构成闭环试验环境（见图2）。
实时数字仿真系统
发电机模型
AVR模型
AVR装置
U励磁功率单元
图2仿真检测系统示意图
图2中待检测AVR设备用“AVR装置”表示，用仿真系统构成的内部AVR用“AVR模型”表示。当励磁功率单元和发电机模型参数与现场一致时，通过“AVR装置”和实时数字仿真系统闭环运行，可测试整个励磁系统的性能。
4.2检测内容
4.2.1时域特性检测试验项目
a）静态检查应包括电压量测环节的测量精度和时间常数检查、触发脉冲波形检查及移相触发环节反余弦特性检查；
发电机空载试验应包括AVR装置空载零起升压试验、空载阶跃响应试验、输出线性度检查、b）
AVR模型和AVR装置阶跃响应比较试验、调压性能检查、自动/手动切换试验、手动阶跃响应试验、自动逆变灭磁试验、V/Hz限制及保护环节试验、TV断线试验、空载最大励磁电流限制试验等：
发电机负载试验应包括测量精度检查、自动/手动切换试验、静差率的测定、调差特性试验、c）
甩负荷试验、强励能力检查、PSS性能试验、负载仿真比较试验、过励限制和过励保护试验、定子过流限制试验（可选）、低励限制和低励保护试验、AVR装置各辅助环节特性配合及仿真试验等。
4.2.2频域特性检测试验项目
测量发电机励磁系统无补偿频率特性；b）
计算和测量发电机励磁系统有补偿频率特性4.2.3AVR模型与AVR装置仿真比较试验应包括的项目a)
发电机空载时特性比较试验；
发电机负载时特性比较试验：
PSS特性比较试验：
各辅助限制环节特性比较试验
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5检测准备工作
5.1AVR装置制造厂准备工作
5.1.1制造厂应提供的技术资料
应提供励磁系统包括各附加功能环节在内的数学模型及其推荐参数、AVR装置内部主要参数设a)
置清单、数学模型推荐参数与AVR装置内部设置参数换算关系的计算说明等b）
使用说明书（含原理、特性、控制逻辑，安装、试验，整定，运行，维护，故障查找等）c）出厂试验报告、产品合格证书及AVR装置软件版本号。5.1.2制造厂应提供的测试接口
用数模转换器提供AVR装置的控制电压信号U。输出，以便与仿真系统构成闭环，且该信号总a)
时间延时应满足试验要求，
用模数转换器提供一路模拟信号输入接口，用于将白噪声信号输入到电压控制主环的相加点，b）
以便进行无补偿频率特性测量。要求该信号为双极性，且该信号总时间延时应满足测量要求；c）
用模数转换器提供一路模拟信号输入接口，用于将仿真系统提供的磁场电流反馈信号连接到AVR装置，该信号为5V～10V的单极性电压信号。当AVR装置采用交流励磁电源的电流互感器为磁场电流的信号来源时，应在试验前与试验单位沟通，做好将上述单极性电压信号变换为AVR可接收信号的相应接口，并确定有关的变比系数。d)此内容来自标准下载网
移相触发环节应有可测量的输出信号端子，能用示波器等设备观察分析脉冲信号的正确性。e
根据试验需要，AVR装置应能用数模转换器分别提供发电机电压，PSS、转子过励，定子过流、V/Hz及低励等环节的模拟输出信号。5.2检测单位准备工作
5.2.1仿真系统的数据整理
涉网检测试验应检查自并励静止励磁系统和交流励磁机励磁系统两种励磁方式下自动电压调节器的调节性能，检测方应根据相关资料整理下列数据a）发电机额定电压、电流，额定视在功率、功率因数，额定磁场电压、电流，空载额定磁场电压、电流，在规定温度下的励磁绕组电阻值，发电机空载特性曲线、发电机各电抗值、T。等时间常数、包含原动机的整体机组转动惯量等：励磁变压器额定容量、一次和二次额定电压、短路电抗数据；b)
交流励磁机额定容量。额定电压、电流，额定频率和功率因数，额定磁场电压、电流，交流励C
磁机空载和负载特性曲线，交流励磁机电枢开路时励磁绕组时间常数Tae、励磁绕组等效直流电阻、交流励磁机的不饱和同步电抗Xle、暂态电抗X、次暂态电抗X及负序电抗X，等：d）永磁机或副励磁机额定容量，额定电压、电流，额定频率和功率因数，包括空载电压、输出额定电流时的电压、输出强励电流时的电压等外特性曲线：e）当AVR装置检测委托方未提出特殊要求时，仿真检测的基本数据参照本标准附录A。5.2.2仿真系统的模型建立
建立仿真试验系统的闭环测试环境时，模型的建立应符合下列要求：a）发电机应采用六阶数学模型，可配置完善的旋转负荷模型，可在高压侧用任何形式设置故障点，可在线监视AVR模型中任意点物理变量，可按要求格式输出试验过程的波形和数据。当需要检测AVR装置在自并励静止励磁系统中的性能时，应参照本标准附录A的要求，计算b)
发电机的饱和系数、励磁变压器的换相电抗系数和AVR的输出限制。一般情况下AVR装置的检测过程宜采用不考虑饱和影响的线性化发电机模型。当需要检测AVR装置在交流励磁机励磁系统（含无刷高起始励磁系统）中的性能时，应参照c
本标准附录A的要求，除需增加计算励磁机的饱和系数，换相电抗系数及去磁系数外，发电机4
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要考虑饱和影响，还应重新计算AVR的输出限制及发电机磁场电压限制值。输入发电机、励磁机（或励磁变压器）的各电抗值及各时间常数等参数后，构成了仿真试验系d)
统的一次侧模型。
考虑电压互感器（TV）、电流互感器（TA）、磁场分流器等变比及实时仿真系统与AVR装置接e)
口变比后，构成了AVR装置的闭环仿真测试环境。AVR装置的闭环仿真测试环境应能进行发电机空载和负载、近端和远方的短路及电力系统的振f
荡等扰动试验。
5.2.3仿真系统的试验接线
AVR装置接入实时数字仿真系统的试验原理接线可参见本标准附录A，且应符合下列要求：a）接受AVR装置控制电压信号U。的接口应考虑一定的电压量程裕度，避免对仿真系统中模数转换部件造成损坏：
除特别要求外，
原动机和调速系统可采用典型模型和参数：b)
电流功率等检测和显示信号应根据实际需求进行滤波处理。c）发电机电压、
5.2.4试验检测录波器性能应符合下列要求a）检测系统除包据伤真系统和AVR装置外，还应有独立的录波器监视并起录试验过程。b）试验检测靠性能要求。采样频率：不低于10kHzts；模拟测量和计算精度：不低于0.5级；模拟测量显保速率：不低于1点每20ms。6应用于自并励静止励磁系统的AVR性能检测0
6.1检查人机界面
检查AVR装置能在线显示测量值和状态量，模拟量应以十进制表示，时间以秒表示，增益以实际用标么值时应提供标么值的基准值确定方法。参数能在线显示、修改和保存。内部值或标么值表示
事故记录可断电保荐。
6.2静态检查项叫
6.2.1检测电压测量环节的时间常数应符合下列要求a）性能要求L压测量环节时间常数应小于30ms。检查方法：用伤真系统产生50%额定电用以上的标准方波阶跃量监视和记录AVR装置电压b)
测量环节输入和输出电压，应按指数规律计算上升和下降时间的平均值。6.2.2检测晶闸管整流桥同卡电压和触发脉冲波形的相关要求a）性能要求：触发脉冲角度和间隔与设计应相符：b）检测方法：应采用示波器检查。6.2.3检测晶闸管整流桥移相触发环节特性应符合下列要求性能要求：数字式AVR装置移相触发环节应进行反余弦处理，即要求控制角的余弦与PID输a)
出的控制电压U。成线性比例关系，检测方法：用示波器同时监视A相同步电压和AVR装置移相触发环节+A相脉冲输出：每间隔b)
15°控制角计算一一次余弦值验证线性比例关系；c）检测评判：最小和最大控制角测量值与设置相符，且U=Kcos(α)，K为常数。6.2.4确定标么值应符合下列要求a）性能要求：AVR装置输出上限值URmax和下限值URmim应与设置相符。b）标么值应采用下列方法检测：1）将仿真系统与AVR装置连接，在空载及负载运行方式下检查发电机稳态输出值正确，在小扰动时稳定，AVR装置各限制和附加控制环节无异常报警信号。2）保持发电机空载状态，将AVR装置中空载最大励磁电流限制、调压范围限制、V/Hz限制5
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等全部退出，进行土20%阶跃响应试验。3）检查控制电压U。模拟量输出是否达到极限值，晶闸管控制角α是否已达最大、最小整定值，定义符合要求的U。最大输出值为URmax（p.u.)，最小输出值为URmin（p.u.)。仿真系统不考虑发电机饱和，调整AVR装置的给定电压Urer使发电机空载电压达到额定4）
值UiN，AVR装置触发控制角与理论计算值一致，定义U基准值为UcB同时计算U。与仿真系统内部磁场电压U的标幺换算关系以确定比例系数。再次进行大扰动试验，确定阶跃量时应保证U。≤Urmx，且未出现其他受限制的情况。Urmax实测值应等于按照晶闸管最小控制角计算的U。值。理论上当不计换相压降时有：URmax1.35U2nCos(α）/UB，UzN为励磁变压器二次电压额定值，UB为发电机磁场电压的基准值。6.2.5负载法确定检测录波记录的有名值应符合下列要求a）发电机并网在额定工况下运行，调整录波器变比等参数，使其显示的发电机额定有功功率Pn额定无功功率ON额定机端电压UiN、电流ItN额定磁场电压UN电流Iny等与电机厂铭牌数据应一致：
b）发电机解列后空载运行，当机端电压保持为Un时，应记录其空载运行数据Un、In，并定义为Um=Un，Im=m（发电机为不考虑饱和影响的线性化模型）。6.3发电机空载试验
6.3.1AVR装置自动零起升压试验应符合下列要求a）性能要求：发电机自动零起升压时，AVR装置应保证发电机定子电压最大值不大于额定值的110%：
b）检测方法：在仿真系统中临时加入较低的但高于起励所需的磁场电压的正限幅值，向AVR装置发出起励指令后，录波观察发电机电压是否出现超调，应记录达到稳态值的时间；c）若AVR装置在试验室环境下不满足控制逻辑要求时，可不做此项试验。6.3.2发电机空载阶跃响应试验应符合下列要求a）性能要求：阶跃量宜为5%，电压上升时间不应大于0.5s，振荡次数不应超过3次，调节时间不应超过5s。超调量不应大于阶跃量的30%。b）检测应采用下列方法：
1）应按照AVR装置电压控制主环的模型框图设置励磁系统稳态增益和暂态增益。设置稳态增益应大于发电机同步电抗与电压静差率的比，设置暂态增益应足够大，使得励磁系统在发电机电压瞬间下降15%～20%额定值时能输出强励顶值电压；2）AVR装置升压平稳后，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，宜进行土5%阶跃响应试验，记录发电机电压U、磁场电流I磁场电压U或控制电压U。波形，计算性能指标。选择较小上升时间和适当超调量的PID参数作为以后试验的典型参数：
c）检测评判：空载阶跃响应特性应符合标准要求，AVR装置输出波形对称性良好。6.3.3AVR装置输出线性度检查应符合下列要求a）性能要求：发电机空载线性范围内进行阶跃响应试验，励磁系统增益应保持不变：b）检测应采用下列方法：
1）对AVR装置加入2%～15%阶跃扰动，最大阶跃量以不出现项值限幅电压为准，录波观察AVR装置的输出最大值在线性区域内是否与加入的阶跃扰动量成正比关系：2）应按公式（4）计算励磁系统增益：KAVR-[(Ucmax-UO)/Uen]/AUre
式中：
UB、Uo、UcmaxAVR装置输出电压基准值、初始值和最大值，p.u.6
AU..-机端电压给定阶跃量，p.u.。上述方法测量计算的AVR增益一般为暂态增益KT。DL/T13912014
检测评判：测量得到的增益应与AVR装置设置相符，测量与AVR装置设置的增益误差≤5%，c）
且不随扰动量大小而变化。
6.3.4AVR模型与AVR装置之间空载阶跃响应比较应进行下列试验a）性能要求：AVR模型与AVR装置的发电机空载电压给定阶跃响应的上升时间tup（s）、峰值时间t，（s）、超调量M，（%）、调整时间ts（s）和振荡次数N的偏差允许值应略高于DL/T1167标准规定的要求，具体数据见表1表1AVR模型与AVR装置的偏差允许值品质参数
（可选项）
N（可选项）
参数范围
偏差允许值（模型测量值-装置测量值）±0.05s
土0.2实测值
检测方法：根据本标准6.3.2试验确定的AVR装置参数，建立仿真系统的AVR模型，进行相6)
同工况下的发电机空载阶跃响应试验；c）检测评判：首先应使用表1所列指标检测AVR模型的准确度，然后将AVR模型与AVR装置在相同工况下得到的发电机磁场电压进行比较，应具有一致的稳态值和动态特性。6.3.5AVR装置调压性能检查应符合下列要求a）性能要求：要求调节过程平滑，不发生操作部件接点粘连现象。手动励磁调节时，上限不应低于发电机额定磁场电流的110%，下限不应高于发电机空负荷磁场电流的20%。自动励磁调节时，发电机空负荷电压能在额定电压的70%110%范围内稳定平滑的调节，负载时宜在90%~～110%范围内稳定的调节：
检测方法：发电机由空载到负载运行，通过增减磁操作使发电机升降压，空载、负载时记录自动调压范围和手动调节的上下限：检测评判：调节过程平稳，调压范围符合标准要求。c)
自动/手动正常切换试验应符合下列要求6.3.6
性能要求：机端电压在AVR装置切换过程中波动幅值不应超过额定电压的1%a)
检测方法：按制造厂缺省值设置AVR装置手动环节参数，调整发电机电压为额定值，稳定运b)
行时进行AVR装置自动/手动和手动/自动方式的切换：c）
检测评判：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态值变化不应超过额定值的1%
6.3.7AVR装置手动阶跃响应试验应符合下列要求性能要求：发电机空载阶跃扰动后应保持稳定运行：a)
检测方法：调整AVR装置手动环节参数，应进行5%10%发电机空载额定磁场电流阶跃响应b）
试验；
检测评判：应满足稳定运行要求。c）
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6.3.8自动逆变灭磁试验应符合下列要求a）性能要求：AVR装置自动方式下逆变灭磁时，不应发生逆变颠覆，晶闸管整流器的控制角α应达到最大值，且控制电压U。波形在随后的逆变过程中应保持平稳，形态与设计相符：b）
检测方法：
1）在仿真系统中增加判据，防止出现磁场电流负值：2）AVR装置升压到额定值后启动停机程序，录波记录Ucmin及灭磁时间常数。检测评判：灭磁性能满足要求，且不发生异常扰动。c）
6.3.9V/Hz限制（以下简称VFL）及保护环节试验6.3.9.1AVR装置试验应符合下列要求a)
性能要求：VFL限制特性应与发电机及主变压器的过激磁特性能力低者匹配，应与过励磁保护的定时限和反时限特性配合，动作定值和延时与设置相符；b）检测方法：
1）确定VFL介入位置应在无功调差环节后：设置VFL限制定值，和发变组保护比较，原则上留有10%的裕度：包括启动值、动作值、返回值及相应的延时或反时限特性：保持发电机频率为50Hz，缓慢增大AVR装置的给定值Urer直到VFL限制动作，静态检2）
查VFL的启动值、动作值、返回值及延时或反时限特性的准确性：3）在VFL限定值附近进行+2%~+10%的给定电压阶跃试验，动态检查U,和U。波形是否正常，其中U。波形应有明显的下调过程：4）保持AVR装置给定电压不变，在VFL限定值附近进行频率突降2%10%的阶跃试验动态检查U,和U。波形是否正常：5）若AVR装置中有VFL低频保护，缓慢降低原动机的转速至VFL保护整定值以下，检查VFL低频保护的动作值及AVR装置行为：若AVR装置中有过压保护，调整发电机电压至保护整定值以上时检查保护动作及AVR装6）
置行为。
c）检测评判：VFL限制定值应与设置相符，且在发电机空载及负载工况下均能正确发挥作用。6.3.9.2AVR模型的VFL试验应符合下列要求a）性能要求：AVR模型与AVR装置比较应具有一致的静态和动态性能：b）检测方法：
1）在仿真系统中构建与AVR装置一样的VFL环节模型，并设置相同的参数：2）进行与本标准6.3.9.1节检测方法中2）～4）相同的试验。c）检测评判：动作值误差应小于1%，时间误差应小于10%，U和U波形形态与AVR装置一致。TV断线试验应符合下列要求
a）性能要求：扰动过程中机端电压波动超过额定值20%的时间不应大于0.5s；b）应采用下列检测方法：
1）应检查AVR装置的TV断线控制逻辑，确认试验接线和操作方法：2）根据AVR装置控制逻辑应分别检查单TV断单相、单TV断多相、双TV同时断单相、双TV同时断不同相、双TV同时断多相等情况下励磁系统行为，直到AVR装置切手动运行（双套运行的AVR装置首先进行通道切换，然后切至手动运行），检查TV断线功能和调节器响应特性。
c）检测评判：检查机端电压最大值不应超过规定值，切换时间不宜大于0.3s。6.3.11空载最大励磁电流限制可进行下列试验a）性能要求：扰动过程中机端电压不应超过空载最大励磁电流限制的对应值。b）可采用下列检查方法：
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