中华人民共和国国家标准 GB/T 7409.2—2020 代替GB/T 7409.2—2008
同步电机励磁系统
第2部分：电力系统研究用模型
Excitation systems for synchronous machines - Part 2： Models for power system studies
前 言
GB/T 7409《同步电机励磁系统》分为三个部分：
——GB/T 7409.1 同步电机励磁系统 定义；
——GB/T 7409.2 同步电机励磁系统 第2部分：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。
本部分为GB/T 7409的第2部分。
本部分按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。
本部分代替GB/T 7409.2—2008《同步电机励磁系统 电力系统研究用模型》，与GB/T 7409.2—2008相比，主要技术变化如下：
——增加了对励磁系统辅助限制模型作了具体描述，所建立的发电机励磁系统模型能够满足国内主要的发电机励磁系统进行与现场实测数据的仿真比对，可供电力系统稳定分析之用(见5.7)；
——增加了标量迭加式负载电流补偿模型(见5.1)；
——修改了部分电压校正环节模型及说明(见5.3，2008年版的3.5.2)；
——增加了部分电力系统稳定器模型(见5.5)；
——增加了V/Hz限制.OEL.SCL及UEL模型(见5.7)；
——增加了各辅助限制环节和电力系统稳定器介入电压控制主环的方式(见5.8)；
——增加了变压器高压侧电压控制模型(见附录A)；
——增加了多频段电力系统稳定器模型"(见附录C)；
——增加了反时限特性计算(见附录D)；
——删除了原资料性附录E和附录F(见2008年版的附录E和附录F)。
——增加了UEL模型查表函数(见附录E)；
——增加了积分复位表示法(见附录F)；
——增加了磁场电流的估算方法，可用于OEL环节限制特性整定(见附录I)；
本部分由中国电器工业协会提出。
本部分由全国旋转电机标准化技术委员会(SAC/TC 26)归口。
本部分所代替标准的历次版本发布情况为：
——GB 7409—1987；
GB/T 7409.2—1997、GB/T 7409.2—2008。
引 言
在电力系统稳定性研究中，当同步电机的运行状态已被准确地模拟，则电机的励磁系统也应建立适当的模型。由于受数据取得、编程和计算的限制，在允许情况下采用具有适当精度的简化模型是必要的。这些模型需适用于表现下述时间的励磁系统性能：
——故障发生前的稳态条件期间；
——从故障发生到故障清除期间；
——故障清除后振荡期间。
假定在稳态研究中频率偏差在±5％额定值内，励磁模型可以忽略频率偏差的影响。
励磁系统模型需要对于稳态条件和同步电机固有振荡频率是有效的。这个振荡频率的典型值一般不大于3 Hz。
保护功能和灭磁及过电压抑制设备的动作也不包括在模型使用范围内。失步运行、次同步谐振/振荡或轴系扭振的研究需考虑更详细模型。
励磁系统建模方法和标准模型也可能用于与同步电机有关的其他动态问题，但需要检查模型用于该研究的适用性。
在电力系统研究中，所涉及的各种励磁系统功能在图1框图中给出。这些功能包括：
——电压控制部件；
——辅助限制环节；
——电力系统稳定器；
——励磁反馈环节；
——励磁功率单元。
励磁功率单元的主要区分特征是励磁功率提供与变换的方式。
本部分参考国内现有发电机励磁系统实际模型和用于电力系统稳定分析的发电机励磁系统计算模型，参考IEEE Std.421.5—2016标准，提出了概括的、符合实际的、可以满足电力系统稳定分析要求的发电机励磁系统计算模型。
图1 同步电机励磁系统(虚线框内部分)通用功能框图
同步电机励磁系统
第2部分：电力系统研究用模型
1 范围
GB/T 7409的本部分规定了励磁系统模拟简图、励磁功率单元和控制功能的数学模型，及其相关参数和变量的术语定义。
本部分适用于电力系统研究和分析中所使用的汽(燃气)轮发电机、水轮发电机、抽水蓄能发电/电动机和核电机组的励磁系统模型。
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 7409.1 同步电机励磁系统 定义
3 术语和定义
GB/T 7409.1界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
电压控制主环 main voltage control
将同步发电机机端电压的实际测量值与给定值进行比较，并按其偏差以适当的控制规律调节励磁输出的环节。
注：其主要功能中还包含负载电流补偿、励磁反馈环节及电力系统稳定器( power system stabilizer， PSS)功能。
3.2
辅助限制环节 auxiliary limiters
励磁调节器中除电压控制主环以外的限制环节。
注：其包含V/Hz限制、过励限制、最大励磁电流限制、定子电流限制、欠励限制等。
3.3
最大励磁电流限制 maximum current limiter
任何运行工况下，瞬时限制励磁系统输出电流不超过规定的最大值。
3.4
V/Hz限制 volts per hertz limiter； VFL
电压调节器中一种防止同步电机或与其相连变压器的电压与频率之比超过允许范围的附加单元或功能。
3.5
过励限制 over excitation limiter； OEL
电压调节器中一种将励磁系统输出电流限制在允许值之内的附加单元或功能。
3.6
定子电流限制 stator current limiter； SCL
电压调节器中一种在过励或欠励时通过调整同步发电机定子电流的无功分量来限制定子电流在允许值之内的附加单元或功能。
3.7
欠励限制 under excitation limiter； UEL
电压调节器中一种在不同有功负荷下限制同步发电机无功功率不低于规定值的附加单元或功能。
4 励磁功率单元分类——图示法及稳定性研究的数学模型
4.1 直流励磁机励磁功率单元
近年来，虽然新机组已很少采用直流励磁机，但还有部分同步电机装有这类励磁机。图2就是一种采用它励绕组的直流励磁机励磁功率单元简图，图3表示该励磁功率单元的模型。模型中用交、直流励磁机自励磁场的常数KE来描述有自励分量励磁机的特性。注意：采用它励励磁机时KE＝1。
图2 采用一个它励绕组的直流励磁机励磁功率单元
图3 与图2相对应的模型
励磁控制采用机械式、电磁式、电子式和数字式控制装置。
考虑到采用直流励磁机的机组数量和重要程的感尘对上述励磁控制形式，统一用图3的简图描述即可满足要求。
4.2 交流励磁机励磁功率单元
交流励磁机励磁功率单元利用交流励磁机带静止或旋转二极管整流器，给同步电机提供磁场电流。
采用它励方式时交流励磁机磁场电流的电源可为副励磁机，采用自励方式时该电源可为取自于机端的电势源或复合静止电源。
图4和图5分别表示交流励磁机采用永磁式副励磁机作电源的励磁功率单元简图；图6和图7表示交流励磁机采用机端励磁变压器作为电源的励磁功率单元简图。
图4和图6中整流器的输出经电刷和滑环给同步发电机的磁场绕组。励磁机的旋转磁场绕组到励磁控制设备也是通过滑环和电刷进行电联接的；图5和图7中整流器和交流励磁机的电枢与同步电机同轴旋转，旋转整流器的输出不需用滑环或电刷，而直接与同步电机的磁场绕组联接。
图4 它励有刷交流励磁机励磁功率单元
图5 它励无刷交流励磁机励磁功率单元
图6 自励有刷交流励磁机励磁功率单元
图7 自励无刷交流励磁机励磁功率单元
图8表示采用永磁式副励磁机作电源的交流励磁机励磁功率单元的模型。该模型用以描述励磁机带负载时的稳态和瞬态特性(在某些情况下考虑到瞬时负载影响，需用更详细的模型)。取决于励磁机数据完整程度，可以构成不表达换相作用励磁机励磁功率单元模型，即设XE为零。
图9表示采用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励磁系统功率部分数学模型与有副励磁机的交流励磁机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。
图8 它励交流励磁机励磁功率单元详细模型
图9 有励磁变压器的自励交流励磁机励磁功率单元详细模型
图10表示交流励磁机励磁功率单元的简化模型。当不可能获得全部数据时，可用简化模型。虽然用负载的饱和曲线只能描述其稳态负载特性，但已可以满足许多研究的要求。
图10 交流励磁机励磁功率单元简化模型图
4.3 电势源静止励磁功率单元
电势源静止励磁功率单元有三种连接方式，包括电源采用自励恒压且与同步电机同轴的辅助发电机、或取自与主发电机电压无关的辅助母线、或取自同步电机的输出端，励磁功率单元结构如图11所示。前两者分别称作旋转源它励静止励磁系统和静止源它励励磁系统，其数学模型可以表示为图12；后者称作自并励静止励磁功率单元，自并励静止励磁系统的性能和模型应考虑受机端电压变化的影响，数学模型可以表示为图13。
图11 电势源静止励磁功率单元
可控整流装置采用全控桥，也可采用一半晶闸管、一半二极管的半控桥。常常通过控制触发角限制输出电压，用UP＋和UP－来表示。半控桥输出不能逆变，UP－的值等于零。
最常用的可控整流桥只允许正向磁场电流通过。若同步电机端部扰动引起负的磁场电流，图12和图13的数学模型对此就不再是有效的，在这种情况下，同步电机磁场绕组的电压不再受调节器的控制，而决定于其他因素。
图12 它励励磁功率单元模型
图13 自并励静止励磁功率单元模型
4.4 复合源静止励磁功率单元
复合源静止励磁功率单元同时采用电流源和电压源(取自同步电机)两种整流变压器供电。设计的形式有电流源和电压源在直流侧并联、直流侧串联、交流侧并联和交流侧串联等多种形式。复合源静止励磁功率单元使用甚少，这里仅说明交流侧串联的复合源静止励磁功率单元。
图14给出了两个电源在整流器交流侧串联、电压相加的原理图。带有气隙的电抗器将电流源转换为电压源，也有采用带气隙的电流源变压器直接将电流源转换为电压源。图15给出相应的模型。
图14 交流侧串联、电压相加的复合源静止励磁功率单元
图15 对应图14的模型
5 控制功能的数学模型
5.1 电压测量和负载电流补偿环节模型
仿真模拟的发电机端电压测量环节是所有电压调节器共有的。考虑电流补偿时，通常有基于矢量合成电压测量和基于标量迭加的电压、电流测量两种方式：
a) 基于矢量合成的电压测量和负载电流补偿环节；
图16表示发电机电压与负载电流补偿的矢量合成。
图16 基于矢量合成的电压及负载电流补偿模型
b) 基于标量相乘迭加的电压、电流测量与负载电流补偿环节。
在大部分工程应用中，不考虑有功电流的电抗压降和无功电流电阻压降时，可将图16所示模型简化为如图17所示。
图17 基于标量相乘迭加的电压、电流测量与电流补偿模型
通常，负载电流的补偿采用下面的某一种形式：
——当机组间未经阻抗直接并联时，采用电流补偿，造成一个人为的阻抗匹配，以使机组能合理地分担无功功率，XC应为正值；
——当单一机组通过大的阻抗联到系统，或两台及多台机组通过各自变压器联到系统时可能要求调节发电机端外某点的电压。比如，可以补偿变压器的部分阻抗，在这些情况下，RC和XC取负值。
多数负载电流的补偿忽略RC分量，而只要求XC值，在此条件下，负载电流的影响可视为无功分量的影响，起该作用的部件称作无功电流补偿器。
不使用补偿器，而仅仅用于端电压整流后的滤波时，仍适用于图16和图17。另外，滤波环节可能是复杂的，为了模拟，可以简化为一阶惯性环节，在许多情况下此时间常数很小，可忽略不计。
加入负载补偿器影响滤波后的端电压信号与参考信号比较，参考信号表示端电压的理想整定值，选择等效电压调节器的参考信号UREF，以满足初始运行条件。常见的其他形式变压器高压侧电压控制有PSVR，其具体模型框图参见附录A。
5.2 比例-微分-积分(PID)校正环节模型
励磁控制的PID校正环节实现励磁调节和稳定控制功能。PID校正环节一般分为：串联型PID校正环节和并联型PID校正环节，具体如下：
a) 串联型PID校正环节
串联型PID校正环节模型见图18。KV设置为1时校正环节由两级超前滞后环节组成。KV设置为零时校正环节带纯积分环节，实现无差调节。
图18 串联型PID校正环节
b) 并联型PID校正环节
并联型PID校正环节模型见图19。
图19 并联型PID校正环节
5.3 励磁反馈环节模型
励磁反馈环节一般包括软反馈环节和励磁机时间常数补偿环节：
a) 软反馈环节
软反馈环节模型见图20。软反馈环节输入信号在静止励磁系统中为调节器输出Ur，在励磁机励磁系统中可以是与励磁机磁场电流信号成比例的Uie，或者发电机磁场电压Uf，软反馈环节输出信号加到图24中电压相加点Uessl或者PID校正环节的输出Uess2或Uess3。
Ur、Uf或Uie
图20 软反馈校正环节
b) 励磁机时间常数补偿环节
励磁机时间常数补偿环节也称硬反馈环节，用以减少励磁机等效时间常数。励磁机时间常数补偿环节的输入信号为发电机磁场电压或励磁机磁场电流信号，反馈到PID校正环节的输出，见图21。
Uf或Uie
图21 励磁机时间常数补偿环节
5.4 限幅环节
要注意区分内限幅和外限幅两种限幅环节。内限幅和外限幅的表达见附录B。
5.5 电力系统稳定器模型
电力系统稳定器输入信号一般有发电机有功功率、机端电压的频率、发电机转速或它们的组合。电力系统稳定器可以用于发电机和电动机工况，但是参数需要分别整定。
迭加到电压相加点的电力系统稳定器输出量的基准值同发电机电压的基准值。电力系统稳定器输入量的基准值同发电机基准值。
电力系统稳定器模型主要有单输入信号电力系统稳定器模型、合成加速功率型电力系统稳定器模型和其他电力系统稳定器模型：
a) 单输入信号电力系统稳定器模型——PSS1型
PSS1型单输入信号电力系统稳定器模型由信号测量环节、两级隔直环节、轴系扭振滤波器、三级超前滞后环节、增益调整环节和输出限幅环节组成，见图22。输入信号可以是发电机有功功率、机端电压的频率或发电机转速。
图22 单输入信号电力系统稳定器模型——PSS1型
b) 合成加速功率型电力系统稳定器模型——PSS2型
PSS2型合成加速功率型电力系统稳定器模型见图23。PSS2型模型采用发电机转速(或频率)和有功功率作为输入信号USI1和USI2，经过运算产生机械功率变化量信号，该信号减去有功功率变化量信号即为加速功率变化量信号，以此作为电力系统稳定器校正信号输入到超前滞后环节、增益调整环节和限幅环节。
图23 加速功率型电力系统稳定器模型——PSS2型
c) 其他电力系统稳定器模型，比如多频段PSS模型(参见附录C)。
5.6 电压控制主环通用结构
电压控制主环通常由几种校正环节组合而成，其通用结构模型见图24，图中虚线描述了励磁反馈环节和电力系统稳定器可选择的介入位置。励磁系统稳定计算模型可按照实际模型或按照等效方式设置KA、KB、TA、TB、KFF和PID1、PID2对应的参数，选择励磁反馈环节和电力系统稳定器介入点。KH设置为0时励磁反馈校正环节为软反馈校正，KF、TF设置为零时该环节为励磁机时间常数补偿环节。
Ur、Uf或Uie
图24 电压控制主环通用结构模型
5.7 辅助限制环节模型
本部分提供的励磁辅助限制器模型对应部分在中国电网运行的、符合标准要求的发电机励磁调节器辅助限制功能。
辅助限制环节主要包括V/Hz限制、过励限制(OEL)、定子电流限制(SCL)和欠励限制(UEL)：
a) V/Hz限制环节
V/Hz限制环节实现防止同步电机或与其相连变压器过磁通功能。V/Hz限制环节根据反时限实现方式不同可分为：解析函数类型和多点折线查表类型。
1) 采用解析函数类型实现反时限功能的V/Hz模型见图25，设置Kinv实现不同的反时限动作时间整定，设置Kcool实现反时限动作返回时间整定，模型采用低通比较门(LV)方式介入电压控制主环，输出信号UVFL接入图33中UVFL2。反时限特性计算公式见附录D的D.1。
图25 采用解析函数实现反时限功能的V/Hz模型
2) 采用多点折线形式的V/Hz功能模型见图26，F1(x)是由电压与机组频率比值x对时间T的多段折线函数，用于整定反时限动作特性。模型采用低通比较门(LV)方式介入电压控制主环，输出信号UVFL接入图33中UVFL2。
图26 采用多点折线形式的反时限V/Hz模型
b) 过励限制环节
过励限制环节实现将励磁系统输出电流限制在允许值之内，限制作用可能是瞬时的或延时的。过励限制环节通常由反时限计时模型、反时限动作模型和最大励磁电流限制动作模型
组成。
1) OEL反时限计时模型见图27，设置Kinv实现不同的反时限动作时间整定，设置Kcool实现反时限动作返回散热时间整定，反时限特性计算公式见D.2。
图27 OEL反时限计时模型
2) OEL反时限动作模型见图28，KV设置为1时动作校正环节由两级超前滞后环节组成，KV设置为0时动作校正环节带纯积分环节，实现无差调节。模型采用LV方式介入电压控制主环，输出信号UOEL接入图33中UOEL3或UOEL4；采用迭加方式介入时，需设置UOEL_MAX为0，输出信号UOEL接入图33中UOEL2。
图28 OEL反时限动作模型
3) OEL的最大励磁电流限制模型见图29，模型采用LV方式介入电压控制主环时，输出信号UOEL接入图33中UOEL3或UOEL4；当以迭加方式介入时，输出信号接入图33中UOEL2或UOEL5。
图29 OEL最大励磁电流限制模型
c) 定子电流限制环节
定子电流限制环节实现在同步电机定子电流超出允许值后限制发电机输出定子电流无功分量至合适范围。限制作用是延时的，其通常是由反时限计时模型和反时限动作模型组成：
1) 定子电流限制反时限计时模型见图30。模型中热积累启动值Itth与过流倍数计算基准值Itn为不同参数，Qzone1和Qzone2分别用于设置迟相和进相工况下的SCL动作死区，其反时限特性计算公式参见式(D.3)。
图30 SCL反时限计时模型
2) 定子电流反时限动作模型见图31，模型采用LV方式介入电压控制主环时，输出信号USCLind接入图33中USCLind1或USCLind2，USCLcap接入图33中USCLcap1或USCLcap2。
图31 SCL反时限动作模型
d) 欠励限制环节
欠励限制用于防止同步发电机超越静态稳定极限，或不超越由定子端部铁芯发热而要求的圆柱转子型电机的热容量。欠励限制模型通常由PID控制环节、限制查表曲线环节和电压修正环节组成，部分调节器设计有根据功角大小调整增益的变增益环节。
欠励限制模型见图32，图中限制查表环节F2(x)是以有功功率测量值为输入查找无功给定Qref，具体实现可参见附录E。欠励限制采用迭加方式介入电压控制主环时，需设置UUEL_MIN为0，输出UUEL接入图33中UUEL2；采用HV方式介入时，输出UUEL接入图33中UUEL3或UUEL4，当接入UUEL4位置时，由于UUEL4位于电压控制主环之后，在主辅环控制切换时应具有积分初始)化功能。具体实现可参见附录F。
图32 UEL模型
5.8 辅助限制环节介入电压控制主环的方式
辅助限制环节介入电压控制主环的方式可采用迭加方式或者比较门方式。迭加方式，限制动作后电压调节仍起作用。比较门方式，限制动作后电压调节被阻断。
图33为辅助限制环节介入电压控制主环的一般方式。
励磁系统稳定计算模型可按照实际模型或者按照等效方式选择作用点和作用方式。
图33 辅助限制环节介入电压控制主环的一般方式
6 励磁系统模型
6.1 概述
本部分提供的励磁系统模型对应多数在中国电网运行的、符合标准要求的发电机励磁系统，也包含了多数在中国应用于电力系统稳定性研究的励磁系统模型。当有需要时，按照5.7增添辅助限制环节。当所提供的模型不能满足应用时应建立新的、符合实际的励磁系统模型。
本部分所提供的励磁系统模型各个环节并非需要全部使用。当部分环节不使用时，可以设置参数使其不起作用。
6.2 交流励磁机励磁系统模型
这类励磁系统由交流励磁机和静止整流器或者旋转整流器产生发电机磁场所需要的直流电流。模型考虑了发电机磁场电流对交流励磁机的去磁作用和整流器的换相压降作用。根据交流励磁机励磁方式的不同，其仿真模型可分为：
a) EX1型交流励磁机励磁系统模型
图34所示EX1型模型用来表示副励磁机向励磁调节器供电的不可控整流器交流励磁机励磁系统。
EX1型模型有各辅助限制介入位置、励磁系统输出电压最大值限制、串联型PID校正和软反馈校正。按照反馈信号的来源分为A、B两型，A型适用于无刷励磁系统，B型适用于有刷或无刷励磁系统。
注： EX1-A型：UIN1为Uie。EX1-B型：UIN1为Uf或Uie。
图34 EX1-A和EX1-B型交流励磁机励磁系统模型
b) EX2型交流励磁机励磁系统模型
图35所示的EX2型模型用来表示发电机机端变压器向励磁系统供电的不可控整流器交流励磁机励磁系统。按照反馈信号的来源分为A、B两型，A型适用于无刷励磁系统，B型适用于有刷或无刷励磁系统。与EX1模型的差别仅仅在于调节器输出受发电机电压影响。励磁调节器的输出电压限幅值与发电机端电压成正比，为Ut·Ur max和Ut·Ur min。EX2型模型其他部分同EX1型。
注：EX2-A型：UIN1为Uie。EX2-B型：UIN1为Uf或Uie。
图35 EX2-A和EX2-B型交流励磁机励磁系统模型
c) EX3型交流励磁机励磁系统模型
EX3型与EX1型模型的差别在于采用并联型PID，其他与EX1型模型相同。EX3型交流励磁机励磁系统模型见图36。
注： EX3-A型：UIN1为Uie。EX3-B型：UIN1为Uf或Uie。
图36 EX3-A和EX3-B型交流励磁机励磁系统模型
d) EX4型交流励磁机励磁系统模型
EX4型与EX3型模型的差别在于励磁电源与发电机电压有关。EX4型交流励磁机励磁系统模型见图37。
注： EX4-A型：UIN1为Uie。EX4-B型：UIN1为Uf或Uie。
图37 EX4-A和EX4-B型交流励磁机励磁系统模型
e) EX5型交流励磁机励磁系统模型
图38所示的EX5型模型用来表示励磁机采用自励恒压方式的可控整流器交流励磁机励磁系统，也可以用来表示其他稳定的电源向可控整流器供电的可控整流器励磁系统。
EX5型模型有串联型PID校正和软反馈校正，软反馈校正的输入来自调节器输出。
图38 EX5型励磁系统模型
f) EX6型交流励磁机励磁系统模型
EX6 型与EX5型模型的差别在于采用并联型PID，其他与EX5型模型相同。EX6型交流励磁机励磁系统模型见图39。
图39 EX6型励磁系统模型
6.3 直流励磁机励磁系统模型
直流励磁机励磁系统模型取不可控整流器交流励磁机励磁系统模型EX1～EX4，一般将其KC和KD设为零即可，当直流励磁机的空载特性和负载特性有显著差别时，KD按直流励磁机的空载特性和负载特性确定。
6.4 静止励磁系统模型
根据静止励磁系统励磁方式的不同，其仿真模型可分为：
a) ST1型静止励磁系统模型
图40所示的ST1型励磁系统模型用来表示自并励静止励磁系统。自并励静止励磁系统通过励磁变压器由发电机机端取得励磁电源，经可控整流器输出磁场电压，它的限幅值与发电机电压成正比，为Ut·Ur max和Ut·Ur min。模型含过励电流瞬时限制。
ST1模型有串联型PID校正、软反馈校正和各辅助限制介入位置。
图40 ST1型静止励磁系统模型
b) ST2型静止励磁系统模型
图41为ST2型静止励磁系统模型。ST2型与ST1型模型的差别在于采用恒定励磁电源，其他与ST1型模型相同。
图41 ST2型静止励磁系统模型
c) ST3型静止励磁系统模型
图42为ST3型静止励磁系统模型。ST3型与STl型模型的差别在于未包含软负反馈校正，并采用并联型PID校正，其他与ST1型模型相同。
图42 ST3型静止励磁系统模型
d) ST4型静止励磁系统模型
图43为ST4型静止励磁系统模型。ST4型与ST3型模型的差别在于采用恒定励磁电源，其他与ST3型模型相同。
图43 ST4型静止励磁系统模型
e) ST5型静止励磁系统模型
图44为ST5型静止励磁系统模型。ST5型模型有磁场电压反馈。
图44 ST5型带磁场电压反馈的静止励磁系统模型，
7 专用语
7.1 参数
本部分所采用的参数符号和定义如下：
TE——旋转交、直流励磁机的时间常数；静止励磁功率单元机饱和绕组的时间常数；可控整流桥控制等效时间常数。
SE——交、直流励磁机的饱和函数，见附录G。
KE——交、直流励磁机自励磁场的常数，对于它励励磁机KE＝1。
KD——去磁系数，交流励磁机电抗的函数。
XE——整流器负载系数，与电压源、电流源的换向电抗成正比，或与电压、电流源的合成等效换向电抗成正比，见附录H。
Fe——换向压降系数，见附录H。
X——换向电抗。
KI——电流回路输入常数。
KP——电压回路输入常数。
Uf max、Uf min——励磁系统输出最大、最小电压。
Ur max、Ur min——调节器最大、最小输出。
UFE max——励磁机磁场电流限制参数。
UP＋、UP－——发电机额定电压时，电势源励磁功率单元的最大、最小空载输出电压。
KG——内环磁场调节器的反馈增益。
KR——电压测量环节的增益。
KZ——控制环节静差补偿系数，一般设置为控制环节比列增益KS的倒数。
TR——端电压变换器、负载电流补偿器的时间常数。
XP——电势源变换器的整流器负载系数，见附录H。
KMAX——比例增益常系数，一般设置为1000000。
KA、KA1、KFF、KV、KAP、KAD、KAI、KB、KBP、KBI——电压调节器增益常数。
KF、KH——励磁反馈环节增益常数。
TB1、TB2、TC1、TC2、TA、TB、TAD、TG——电压调节器时间常数。
TF——励磁反馈环节时间常数。
XC、RC——电流和功率补偿器增益常数。
UA max、UA min、UA1 max、UA1 min、UA2 max、UA2 min、UB max、UB min、UD max、UD min、UI max、UI min——电压调节器限幅值。
KL1——过励瞬时限制增益。
UL1R——过励瞬时设定值。
KPSS、KS1、KS2、KS3——电力系统稳定器增益。
TS1、TS2——电力系统稳定器信号测量环节时间常数。
TW1、TW2、TW3、TW4——电力系统稳定器隔直环节时间常数。
TP1、TP2、TP3、TP4、TP5、TP6、TP7、TP10、TP11——电力系统稳定器时间常数。
A1、A2、M、N、TP8、TP9——电力系统稳定器滤波器参数。
USS max、USS min——电力系统稳定器输出限幅值。
USI1 max、USI1 min、USI2 max、USI2 min——电力系统稳定器输入限幅值。
UfB、IfB、RfB、UefB、IefB、RefB——分别为发电机磁场电压、磁场电流和磁场绕组电阻基准值，励磁机磁场电压、磁场电流和磁场绕组电阻基准值。
UVF_REP——V/Hz限制定值限幅值(用额定值的标么值表示)。
Kinv、Kcool——热积累和散热积分系数。
KexpVFL——V/Hz限制反时限特性指数系数。
UVFL_th——V/Hz限制反时限计时启动定值(用额定值的标么值表示)。
UVFL_rth——V/Hz限制动作返回定值(用额定值的标么值表示)。
UREF max——V/Hz限制输出最大设定值(用额定值的标么值表示)。
KexpOEL——OEL限制反时限特性指数系数。
Ifth——OEL限制反时限计时启动定值(用额定值的标么值表示，定值整定可见附录I)。
Ifn——OEL限制热积累转子电流参考基准值(用额定值的标么值表示，定值见附录I)。
Ifrth——OEL反时限限制定值(用额定值的标么值表示，定值整定见附录I)。
Ifmax——OEL允许最大磁场电流定值(用额定值的标么值表示，定值整定见附录I)。
C——热积累积分上限幅值。
T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8——各辅助限制环节时间常数。
KLS、KLS1、KLS2——各辅助限制环节增益常数。
UOEL_MAX、UOEL_MAX1、UOEL_MAX2、UOEL_MIN、UOEL_MIN1、UOEL_MIN2——OEL限制模型限幅值。
Itth——SCL限制反时限计时启动定值(用额定值的标么值表示)。
Itn——SCL限制热积累定子电流参考基准值(用额定值的标么值表示)。
It max——SCL允许最大定子电流定值(用额定值的标么值表示)。
KexpSCL——SCL限制反时限特性指数系数。
Qzone1、Qzone2——SCL限制动作迟相侧死区定值和进相侧死区定值。
USCLind_max1、USCLind-min2、USCLind_max1、USCLind-min2——SCL限制迟相侧动作模型限幅值。
UUEL_MIN、UUEL_MAX1、UUEL_MAX2、UUEL_MIN1、UOEL_MIN2——UEL限制模型限幅值。
K——UEL限制变增益环节增益常数。
7.2 变量
本部分采用的变量符号和定义如下：
Ur——励磁调节器输出。
Uf——发电机磁场电压、励磁系统输出(用发电机气隙磁场电压的标么值表示，见附录J)。
If——发电机磁场电流(用发电机气隙磁场电流的标么值表示，见附录J)。
<Object: word/embeddings/oleObject1.bin>、Ut——发电机端电压的矢量及标量(用额定值的标么值表示)。
<Object: word/embeddings/oleObject2.bin>、It——发电机定子电流的矢量及标量(用额定值的标么值表示)。
Ief——励磁机磁场电流。
P、Q——发电机有功功率和无功功率(用视在额定值的标么值表示)。
IP、IQ——发电机有功电流和无功电流(用视在额定值的标么值表示)。
δ——发电机功角。
Ue——换向电抗后的励磁机电压(用发电机气隙磁场电压的标么值表示)。
UREF——电压调节器设定值(按照满足初始条件确定)。
Upss——电力系统稳定器输出。
Upss1、Upss2、Upss3——电力系统稳定器介入电压控制主环不同位置的输出。
UERR——电压控制通道的偏差信号。
Uess——励磁反馈环节输出。
Uie——与励磁机磁场电流成比例的信号。
UC——电压测量和补偿器输出。
UA——电压校正环节的输出。
USI1、USI2——电力系统稳定器输入信号。
fG——发电机频率(用工频50 Hz的标么值
