發(fā)電廠勵(lì)磁系統(tǒng)涉網(wǎng)試驗(yàn)方法及分析

【摘要】目前我國(guó)社會(huì)正在高速的發(fā)展，各項(xiàng)事業(yè)都獲得了較大的提高，各行各業(yè)的專業(yè)技術(shù)水平也有了提升。電網(wǎng)系統(tǒng)作為國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展的項(xiàng)目之一，在近年來(lái)也獲得了較大的發(fā)展，電網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)也越來(lái)越完善，保障了社會(huì)的正常發(fā)展。不過(guò)在電網(wǎng)的發(fā)展中也發(fā)現(xiàn)了不少的問(wèn)題，這些問(wèn)題對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展產(chǎn)生了阻礙，個(gè)別問(wèn)題甚至?xí)绊懻麄€(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，因此本文探討了對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行控制的勵(lì)磁系統(tǒng)，以供同行參考。

【關(guān)鍵詞】勵(lì)磁系統(tǒng)；試驗(yàn)；AVR；無(wú)功補(bǔ)償；PSS

一、前言

在現(xiàn)代社會(huì)中，電力的使用對(duì)人們來(lái)說(shuō)越來(lái)越重要，它幾乎涵蓋了人們生活的方方面面，因此一旦電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障將會(huì)對(duì)社會(huì)產(chǎn)生非常嚴(yán)重的影響。為了避免電系統(tǒng)故障的發(fā)生，我國(guó)近年來(lái)對(duì)電力系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)行了扶持下，電力系統(tǒng)因而在國(guó)家的扶持下獲得了較大的發(fā)展，電力系統(tǒng)的技術(shù)水平也在不斷提高。不過(guò)當(dāng)前我國(guó)電力系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)還是比較艱巨的，經(jīng)常出現(xiàn)區(qū)域性的電壓不穩(wěn)、頻率不穩(wěn)等現(xiàn)象，因此為了加強(qiáng)對(duì)于電網(wǎng)的控制，技術(shù)開(kāi)發(fā)人員設(shè)計(jì)出了勵(lì)磁系統(tǒng)，它能有效提高電網(wǎng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性，保證了電網(wǎng)的正常運(yùn)行。

二、勵(lì)磁系統(tǒng)的介紹

勵(lì)磁系統(tǒng)主要是由功率單元和調(diào)節(jié)器兩部分構(gòu)成，按照不同的供電方式可以分為自勵(lì)式和他勵(lì)式，它是發(fā)電機(jī)的重要組成部分。具有勵(lì)磁系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)會(huì)有如下的特點(diǎn)：①在發(fā)電機(jī)出現(xiàn)負(fù)荷的變化時(shí)會(huì)進(jìn)行處理，讓發(fā)電機(jī)的電壓維持在正常的水平，處理方式主要為調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流。②勵(lì)磁系統(tǒng)會(huì)對(duì)并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)無(wú)功功率進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)無(wú)功功率異常時(shí)會(huì)對(duì)它進(jìn)行調(diào)節(jié)和分配，保證發(fā)電機(jī)的無(wú)功功率維持在正常區(qū)間。③勵(lì)磁系統(tǒng)可以提升發(fā)電機(jī)在并列運(yùn)行時(shí)的靜態(tài)穩(wěn)定性與暫態(tài)穩(wěn)定性，從而增強(qiáng)發(fā)電機(jī)的安全性與穩(wěn)定性。④勵(lì)磁系統(tǒng)可以在發(fā)電機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)及時(shí)的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，然后進(jìn)行一定的處理，降低了故障可能帶來(lái)的損失，處理的方式主要為滅磁。⑤因?yàn)閯?lì)磁系統(tǒng)具有自我調(diào)節(jié)能力，因此可以在發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)根據(jù)發(fā)電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行狀況對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行相關(guān)的調(diào)節(jié)，保持發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)的方式主要為最大或最小勵(lì)磁限制。

因此通過(guò)勵(lì)磁系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)能力，可以增強(qiáng)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，降低電網(wǎng)系統(tǒng)的故障率。

三、勵(lì)磁系統(tǒng)涉網(wǎng)試驗(yàn)

在目前國(guó)家對(duì)于電網(wǎng)建設(shè)的和關(guān)注下，對(duì)于勵(lì)磁系統(tǒng)的相關(guān)要求是非常嚴(yán)格的，因此對(duì)于勵(lì)磁系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)要求也是非常的嚴(yán)格。勵(lì)磁系統(tǒng)的具體要求是：首先要建立勵(lì)磁系統(tǒng)的參數(shù)模型，這個(gè)模型在數(shù)據(jù)的采集上要做到全面性和精確性。其次，需要對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果給相關(guān)部門(mén)予以匯報(bào)，匯報(bào)報(bào)的內(nèi)容包括無(wú)功補(bǔ)償功能的詳細(xì)數(shù)據(jù)，以及電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的相關(guān)參數(shù)，因此在做勵(lì)磁實(shí)驗(yàn)時(shí)要做好充分的準(zhǔn)備。

1.1無(wú)功補(bǔ)償系數(shù)測(cè)定和驗(yàn)證

對(duì)于發(fā)變組單元并聯(lián)機(jī)組，需要設(shè)定負(fù)調(diào)差，即發(fā)電機(jī)所帶無(wú)功負(fù)荷越大，其機(jī)端電壓上升越高，無(wú)功補(bǔ)償系數(shù)曲線呈現(xiàn)上翹特性；對(duì)于發(fā)電機(jī)并聯(lián)機(jī)組，需要設(shè)定正調(diào)差，使無(wú)功補(bǔ)償系數(shù)曲線呈現(xiàn)下斜特性。

1.1.1無(wú)功補(bǔ)償系數(shù)的推算。一般情況下，發(fā)電機(jī)無(wú)功功率小于額定視在功率，按Sn計(jì)算的無(wú)功補(bǔ)償系數(shù)如式（1）。

式中Ut0為發(fā)電機(jī)空載時(shí)的機(jī)端電壓；Ut以為功率因數(shù)等于零、無(wú)功等于Q時(shí)發(fā)電機(jī)端電壓。

以某廠1號(hào)機(jī)組為例，機(jī)組參數(shù)Sn=353MVA，功率因數(shù)0.85測(cè)試時(shí)調(diào)節(jié)器給定電壓Uref=0.975p.u.，對(duì)應(yīng)的空載電壓Ut0=17.72kV，有功功率P=252.3MW。

1.1.2無(wú)功補(bǔ)償系數(shù)的極性

大多電網(wǎng)只要求驗(yàn)證調(diào)差極性，即順序調(diào)整無(wú)功補(bǔ)償系數(shù)后相應(yīng)機(jī)組無(wú)功增、減情況，并將最終設(shè)定無(wú)功補(bǔ)償系數(shù)上報(bào)調(diào)度部門(mén)。

1.2發(fā)電機(jī)負(fù)載階躍擾動(dòng)特性校驗(yàn)

在進(jìn)行發(fā)電機(jī)負(fù)載的擾動(dòng)特性研究時(shí)，需要注意階躍量，要把階躍量控制在百分之四左右，這樣做是為了保證機(jī)組可以安全穩(wěn)定的運(yùn)行，增加了機(jī)組的穩(wěn)定性和安全性。做這項(xiàng)校驗(yàn)的目的是為了檢測(cè)發(fā)電機(jī)在負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)下，在經(jīng)過(guò)擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)后模型的參數(shù)變化。在對(duì)參數(shù)進(jìn)行觀察時(shí)需要關(guān)注模型能否在擾動(dòng)的狀態(tài)下保持調(diào)節(jié)能力，同時(shí)計(jì)算在當(dāng)時(shí)狀態(tài)下模型的阻尼比。

1.3勵(lì)磁系統(tǒng)頻率特性及電力系統(tǒng)穩(wěn)定器整定試驗(yàn)

電力系統(tǒng)穩(wěn)定器借助于白動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器控制同步電機(jī)勵(lì)磁，用以阻尼電力系統(tǒng)功率振蕩。勵(lì)磁系統(tǒng)頻率特性及電力系統(tǒng)穩(wěn)定器整定試驗(yàn)主要包括以下內(nèi)容。

1.3.1勵(lì)磁系統(tǒng)無(wú)補(bǔ)償頻率響應(yīng)特性試驗(yàn)

勵(lì)磁系統(tǒng)滯后特性指PSS輸出信號(hào)產(chǎn)生的發(fā)電機(jī)附加力矩對(duì)于PSS輸出信號(hào)的相頻特性，也稱無(wú)補(bǔ)償相頻特性。附加力矩方向與發(fā)電機(jī)暫態(tài)電動(dòng)勢(shì)Eq基本一致，但由于實(shí)際無(wú)法測(cè)量Eq，因而用發(fā)電機(jī)電壓Ut代替。

發(fā)電機(jī)有功負(fù)荷80%以上，確定AVR電壓相加點(diǎn)的接口，并將AVR允許的外部模擬信號(hào)增益數(shù)值調(diào)到最小。用頻譜分析儀將白噪聲信號(hào)輸入上述電壓相加點(diǎn)，控制機(jī)端電壓擺動(dòng)不超過(guò)1%，轉(zhuǎn)子電壓擺動(dòng)不超過(guò)10%額定值。測(cè)量發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)在PSS未投入時(shí)的機(jī)端電壓相對(duì)于PID信號(hào)總加點(diǎn)的相位遲后的頻率特性，記錄勵(lì)磁系統(tǒng)0.1一2Hz無(wú)補(bǔ)償相頻特性。

1.3.2確定PSS增益

我們一般采用臨界增益法來(lái)確定PSS的增益，在運(yùn)用這種算法的時(shí)候，不能夠過(guò)分增加PSS的增量否則會(huì)導(dǎo)致電磁震蕩產(chǎn)生負(fù)數(shù)，表現(xiàn)出來(lái)就是系統(tǒng)的不穩(wěn)定，另外當(dāng)提高某一臺(tái)或一組機(jī)器的PSS增益時(shí)，雖然會(huì)對(duì)其震蕩模式的阻力提高很多，但是對(duì)于其他機(jī)器的震蕩的阻力帶來(lái)不力的影響，著需要工作人員對(duì)此特別的關(guān)注。在發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行情況、PSS投入、超前滯后參數(shù)為設(shè)定值，進(jìn)行臨界增益試驗(yàn)。PSS增益從零逐漸增大，直至觀察到勵(lì)磁電壓、無(wú)功功率等出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象為止。

在頻率檢測(cè)完畢、PSS的補(bǔ)償參數(shù)選定的情況下就可以進(jìn)行檢驗(yàn)試驗(yàn)了。常見(jiàn)的檢驗(yàn)試驗(yàn)有：負(fù)載檢測(cè)法、PSS界定不超額檢測(cè)法、發(fā)電機(jī)功率正當(dāng)曲線檢測(cè)法。比較有PSS和無(wú)PSS的發(fā)電機(jī)有功功率振蕩曲線，PSS應(yīng)對(duì)振蕩提供正阻尼。

四、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)，表面了電網(wǎng)勵(lì)磁系統(tǒng)的使用對(duì)于整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的升級(jí)發(fā)展來(lái)說(shuō)具有巨大的推動(dòng)作用，讓電網(wǎng)的輸送能力得到了加強(qiáng)，也讓電網(wǎng)的系統(tǒng)穩(wěn)定性得到了保障。在當(dāng)前電網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)中，國(guó)家加強(qiáng)了對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)的優(yōu)化與使用，從而從根本上提高了我國(guó)電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低了電力系統(tǒng)發(fā)生故障的概率，維持了社會(huì)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)來(lái)說(shuō)意義重大。

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