陳智杰

(廣西桂能科技發(fā)展有限公司，南寧 530007)

0 引 言

發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)對電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定、動態(tài)穩(wěn)定性和臨時穩(wěn)定性有重要影響。如果使用不同的勵磁系統(tǒng)模型和參數(shù)來計算電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，計算結(jié)果會有很大差異，因此，要使計算結(jié)果真實可靠，必須正確反映數(shù)學模型和實際運行方式的參數(shù)[1]。

在過去，大多數(shù)電網(wǎng)采用的是 E、Q恒定發(fā)電機模型或勵磁系統(tǒng)模型，計算參數(shù)與實際情況相差甚遠。隨著國電力系統(tǒng)工程的不斷擴大，對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性計算提出了更高的要求。新的穩(wěn)定性指南要求發(fā)電機采用準確的模型，并要求在計算中使用實際勵磁系統(tǒng)模型和參數(shù)[2]。

發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的性能對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性有很大的影響。勵磁系統(tǒng)的性能取決于其參數(shù)的設置。正確的參數(shù)設置可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，勵磁系統(tǒng)動態(tài)性能技術指標主要包括電力系統(tǒng)中PID和PSS環(huán)節(jié)參數(shù)優(yōu)化整定[3]。在電力系統(tǒng)仿真計算中存在的問題如：電力系統(tǒng)設計初階段，擬建機組勵磁系統(tǒng)的模型和參數(shù)未知；電力系統(tǒng)運行階段中，實際勵磁系統(tǒng)的模型和參數(shù)難于獲取；此外，由于采用電力系統(tǒng)分析計算軟件的勵磁系統(tǒng)模型和參數(shù)不一致等以上情況均需設計性能符合電力系統(tǒng)標準的勵磁系統(tǒng)模型和參數(shù)。

為解決上述問題 本文提出一種勵磁系統(tǒng)參數(shù)整定方法 本文以EXC9100型勵磁調(diào)節(jié)器的PID和PSS模型為例，對勵磁系統(tǒng)參數(shù)進行識別和優(yōu)化，并給出一組符合國家標準的動態(tài)性能參數(shù)進行仿真計算或研究[4]。仿真結(jié)果表明，本文提出的勵磁系統(tǒng)參數(shù)整定方法是有效可行的。

1 設備現(xiàn)狀

該廠發(fā)電機勵磁系統(tǒng)采用自并勵勵磁系統(tǒng)裝置。勵磁系統(tǒng)由勵磁變、整流器、AVR調(diào)節(jié)裝置、啟勵裝置、滅磁開關、過電壓保護等組成。勵磁系統(tǒng)正常滅磁為逆變滅磁，事故情況下，由于保護動作聯(lián)跳滅磁開關，發(fā)電機的滅磁只能通過非線性電阻滅磁，發(fā)電機勵磁系統(tǒng)規(guī)范見表1。

表1 發(fā)電機勵磁系統(tǒng)規(guī)范

2 PID及PSS 模型

該電廠#3發(fā)電機勵磁系統(tǒng)是自并勵勵磁系統(tǒng)，勵磁調(diào)節(jié)器為廣州擎天實業(yè)有限公司生產(chǎn)的EXC9100型勵磁調(diào)節(jié)器。雖然該廠的PID參數(shù)能夠滿足發(fā)電機空載階躍響應性能，但是由于PSS處于低頻段的正阻尼作用不理想消弱了阻尼，為了滿足勵磁系統(tǒng)動態(tài)相應特性和增強抑制低頻震蕩，所以需要進一步進行PID和PSS參數(shù)整定研究工作。勵磁調(diào)節(jié)器PID模型框圖如圖1所示，PSS框圖如圖2所示。

圖1 發(fā)電機勵磁系統(tǒng)PID模型框圖

圖2 發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器PSS框圖

3 勵磁調(diào)節(jié)器AVR參數(shù)優(yōu)化整定分析

3.1 勵磁調(diào)節(jié)器AVR 中的 PID參數(shù)優(yōu)化

目前，電力系統(tǒng)的情況大不相同。根據(jù)發(fā)電機空載試驗和PID參數(shù)的確定，在發(fā)電機并網(wǎng)后PID參數(shù)需進一步優(yōu)化，勵磁調(diào)節(jié)器AVR中的PID參數(shù)優(yōu)化主要考慮發(fā)電機組并網(wǎng)時PID調(diào)速器設計參數(shù)的優(yōu)化和整定，使勵磁控制系統(tǒng)能更好地適應電網(wǎng)的運行，保證電力系統(tǒng)更好的穩(wěn)定性[5]。

當發(fā)電機組并網(wǎng)時，通過在發(fā)電機末端應用一個小的無功階躍符號來研究機組電壓和功率的動態(tài)響應。優(yōu)化勵磁調(diào)節(jié)器AVR 中的 PID參數(shù)的目的是：在發(fā)電機組并網(wǎng)時調(diào)整測量在線的PID參數(shù)，為了更好的優(yōu)化并網(wǎng)連接機組動態(tài)時域響應的超額調(diào)節(jié)量、時間增加、調(diào)整時間、振蕩頻次和阻尼比等指標達到最佳[6]。

3.2 勵磁系統(tǒng)的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS)參數(shù)優(yōu)化

目前，電力系統(tǒng)抑制低頗振蕩最佳的可靠措施仍然是加裝電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS)，而在電力系統(tǒng)低頻振蕩分析中較理想的算法是采用普羅尼算法能夠估算給定信號的頻率、衰減、幅值、阻尼因子、相位等。文中對該廠某時段仿真結(jié)果進行分析對優(yōu)化后的勵磁調(diào)節(jié)器AVR中的PID參數(shù)開展勵磁系統(tǒng)的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS)參數(shù)優(yōu)化整定分析[7]。

4 結(jié)束語

目前，電力系統(tǒng)穩(wěn)定性計算所采用勵磁系統(tǒng)模型和參數(shù)較多，但是實際運行中會出現(xiàn)其計算結(jié)果與實際偏差較大。因此需要對發(fā)電機勵磁系統(tǒng)參數(shù)和數(shù)學模型進行分析和整定以及發(fā)電機需采用精確模型，這樣才能正確反映實際運行設備運行狀態(tài)和參數(shù)，使得計算結(jié)果真實可靠。