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提高发电机励磁系统稳定性探讨 　　摘要：励磁系统的可靠运行对改善电力系统运行有着重要的意义。本文对提高励磁系统运行的可靠性的几个措施进行了细述。 　　关键词：励磁系统；稳定性； 　　中图分类号： TM331 文献标识码： A 　　励磁系统是同步发电机的重要组成部分，它是供给同步发电机励磁电源的一套系统。励磁系统一般由两部分组成：一部分用于向发电机的磁场绕组提供直流电流，以建立直流磁场，通常称作励磁功率输出部分（或称励磁功率单元）。另一部分用于在正常运行或发生故障时调节励磁电流，以满足安全运行的需要，通常称作励磁控制部分（或称励磁控制单元或励磁调节器）。整个系统可以分成四个主要的功能块：励磁变压器、励磁调节器、可控硅整流单元、起励单元和灭磁单元，如图1所示。 　　 　　图1：励磁调节系统构成图 　　1、励磁系统作用 　　1.1电压控制 　　电力系统在正常运行时，随着负荷的波动，需要对励磁电流进行调节以维持机端或系统中某一点的电压在给定的水平。励磁控制系统完成了维持电压水平的任务。当励磁电流一定时，发电机端电压随无功负荷增大而下降。当无功电流增大,如果励磁电流不增加，则端电压降低，可能不能满足运行的要求，必须将励磁电流增大才能维持端电压为额定值。同理,无功电流减少时，端电压上升，必须减小励磁电流。励磁自动控制系统就是通过反馈测量发电机机端电压Ut与给定电压Ug不断比较的负反馈系统来调节励磁电流，以维持同步发电机机端电压不偏离给定值。 　　1.2控制无功功率的分配 　　设同步发电机与无限大母线并联运行,由于发电机发出的有功功率只受调速器的控制,与励磁电流无关,所以发电机的有功功率是常数,即 　　PG=UGIGCOSΦ=常数（1） 　　当不考虑定子电阻和凸极效应,发电机功率可以表示为 　　PG= sinδ=常数（2） 　　式中：Eq—发电机内电动势 　　Us—受端电网电压 　　Xd—发电机与电网间的电抗 　　以上两式说明励磁电流的变化只是改变了机组的无功功率和功角的大小。由此可见,与无限大母线并联运行的机组,调节它的励磁电流可以改变发电机无功功率的数值。 　　???实际运行中,与发电机并联运行的母线不是无限大母线，母线的电压将随着负荷波动而改变。改变电厂其中一台发电机的励磁电流不但影响发电机电压和无功功率，而且也将影响与之并联运行机组的无功功率。因此同步发电机的励磁自动控制系统还担负着并联运行机组间无功功率合理分配的任务。 　　1.3维护电力设备安全运行。 　　在短路故障期间以及故障切除后，性能良好的励磁控制系统可以尽量维持电力系统的电压、加速电压的恢复，从而改善了系统中电动机的运行条件，有利于电力设备的运行。类似地，它改善了并列运行的同步发电机在失磁后转入异步运行时电力系统的工作条件。此外，励磁系统还可以提高带时限的继电保护装置的工作灵敏性和动作准确性。 　　1.4提高电力稳定性。 　　带PSS的快速励磁系统能够阻尼系统的低频振荡，从而提高了电力系统动态稳定性。电力系统中发生短路故障时，靠快速继电保护切除故障，以减少加速面积；而故障切除后，快速励磁和强励可以增大发电机电势，因而增大输出的电磁功率，增大了制动面积，防止发电机摇摆角过度增大，以利于暂态稳定性的提高。 　　2、对励磁系统的要求 　　由于励磁系统的重要性，对励磁功率单元和励磁调节器性能分别提出如下要求： 　　2.1对励磁调节器的要求。 　　(1)系统正常运行时，励磁调节器应能反映发电机电压的高低以维持发电机电压在给定水平，并能合理分配机组间的无功功率和便于实现无功功率的转移； 　　(2)对远距离输电的发电机组，为了能在人工稳定区域运行，要求励磁调节器没有失灵区； 　　(3)能迅速反应系统故障，具备强行励磁等控制功能以提高暂态稳定和改善系统运行条件； 　　(4)具有较小的时间常数，能迅速响应输入信息的变化； 　　2.2对励磁功率单元的要求。 　　(1)具有足够的调节容量； 　　(2)具有足够的励磁顶值电压和电压上升速度。 　　3、提高励磁系统稳定性的对策 　　以自并励励磁系统为例，对励磁系统的可靠性，进行了一些有益的探索。 　　3.1改善励磁系统调节系统与控制方式。 　　3.1.1改善励磁调节系统。 　　调节器的输入交流量有发电机量测PT，仪表PT副边的三相发电机电压及发电机CT回路的三相电流，直流信号为发电机转子电压，转子电流及每套调节器的输出电流、总电流等。这些信号经交流信号处理板和直流信号处理后，送入主机板。 　　通过采样计算得到的发电机平均电压与参考电压之差，综合调差信号后经比例或PID运算得到一个控制量，去改变可控硅控制角。这个控制量是一个数字量，直接由CPU写入定时器中，定时器根据写入