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智能电站的发电机励磁技术探讨 邵宜祥 等 智能电站的发电机励磁技术探讨 邵宜祥， 许其品 （国网电力科学研究院， 江苏省南京市 210003） 摘要：本文结合电力发展的特点，分析了智能电站的需求，探讨了智能电站建设新形势 下励磁技术发展的重点，指出了励磁调节与控制的冗余容错及故障自诊断设计、大区域 联网后电力系统低频振荡的抑制、辅助环节控制策略、辅助环节与主环间的协调控制等 方面是智能化励磁需要开展的工作，是智能电站建设的主要组成部分。 关键词：智能电站 励磁系统 抽水蓄能 低频振荡 次同步振荡 0 引言 随着电源建设的快速发展，电网的建设也在积极跟进，为了实现节能减排，实现经济调度， 应对我国能源分布不均以及电源与负荷相距较远的矛盾，单机容量不断加大，电网互联规模越来 越大，远距离输电容量越来越多，电网运行特性越来越复杂，所有这些改变都对电网的安全稳定 运行提出了更高的要求[1] ；而电网稳定运行的基础除了采用电网稳定控制策略外，还在于电站的 自动化、信息化以及电站与电网调度的互动化。 同时，社会经济不断发展和人民生活水平不断提高，对电能质量的要求越来越高。在智能电 站建设新形势下，需加强智能励磁系统相关技术的研究，充分发挥智能励磁系统对电网安全、稳 定、优质、经济、运行的作用，保障智能电站建设的顺利实施。 智能励磁系统作为发电机组的核心控制系统，其技术发展对智能电站发电环节建设起着重要 的支撑作用。为了进一步提升电网安全稳定运行水平，需要深入挖掘励磁运行控制技术在提高智 能电站运行可靠稳定性方面的作用，提升励磁系统对电网安全稳定的支撑作用。需要研究大电网 中不同地理位置、不同电气位置的发电机组励磁系统协调控制技术，挖掘对电力系统稳定、输送 能力最大的励磁系统协调策略，实现机组群励磁协调控制。智能励磁系统通过各种限制功能的协 调控制，优化系统整体协调关系，改善电力系统动稳态特性，进一步提高智能电站的智能化程度。 1 智能电站对发电机励磁系统提出的要求 智能电站的基础是电站各设备乃至自动化元件的智能化。虽然近几十年微机控制系统得到广 泛的使用，电站各种设备自动化程度均有了较大幅度的提高，微机式的励磁调速监控保护已经得 到广范地运用，已经能够较好地满足正常情况下单机控制自动化的要求，甚至近些年针对励磁调 速的 PSS 的研究也取得了不俗的业绩，对电网低频振荡的抑制发挥了很大的作用。 随着控制技术以及计算机技术的发展，发电机励磁系统除了具备维持发电机机端电压的基本 功能外，发电机励磁系统对电网稳定发挥了越来越重要的作用，发电机的励磁系统已经不再仅仅 是电厂的励磁，更加是电网的励磁，整个电源已经成为电网的一个不可或缺的整体。励磁系统的 冗余容错及故障自诊断设计，合适的辅环控制模型以及参数的选择，主环与辅环以及辅环与辅环 间的协调控制策略研究等是实现励磁系统智能化的重要手段，为了配合智能电站的建设，励磁系 统需要重点开展上述工作。 1.1 智能励磁对冗余容错及自诊断设计技术的要求 智能电站要求电站的励磁系统除了具有正常的励磁调节控制限制预警等基本功能之外，还需 1 2010 全国水电自动化技术学术交流研讨会论文集 要能够正确判断与之接口的相关设备的状态，并根据其他设备的状态信息智能决策形成其他设备 异常或故障时的控制策略，这就要求我们在智能励磁系统的设计过程中采用大量的冗余容错技术， 把对与励磁系统相关的接口设备的可靠性要求降低到最低限度，即在与励磁系统接口的设备或部 件发生部分失效或故障时，励磁系统仍然能够容错运行；同时智能励磁系统还需要具备自诊断功 能，即当励磁系统本身的非核心部件故障时，能够将故障的部件修复（自愈）或者将故障的部件 排除在正常运行设备之外不再参与调节控制，并发出正确故障及故障诊断的信息，以便帮助电站 维护人员进行故障定位，协助电站人员进行维护，并在部件故障期间保证机组励磁调节的正常进