淺談數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器的運行方式

趙翔宇

國電南瑞科技股份有限公司，江蘇南京 210061

數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器由于具有功能豐富、修改靈活的軟件系統(tǒng)，可以適應發(fā)電機或電力系統(tǒng)的不同運行需求而實現(xiàn)多種調(diào)節(jié)遠行方式，這些運行分式基本上能夠滿足發(fā)電機或電力系統(tǒng)的各種運行要求。

1 數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)運行方式

1.1 恒機端電壓(自動)運行方式

該方式為發(fā)電機勵磁系統(tǒng)閉環(huán)自動調(diào)節(jié)方式。在該種運行方式下，數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器的旨要任務是維持發(fā)電機端電壓恒定，—般是把機端電壓，作為反饋量，實現(xiàn)PID調(diào)節(jié)；向時，為了提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定件，數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器還可以實現(xiàn)更為復雜的控制規(guī)律，如電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS）附加控制、線性最優(yōu)勵磁控制（LOEC）、非線性勵磁控制（NEC）等。恒機端電壓（自功）運行方式是數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器的主要運行方式。

1.2 恒勵磁電流（手動)運行方式

一般而言，勵磁調(diào)節(jié)器都有“自動”和“手動”兩種運行方式，數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器也不例外。在恒勵磁電流（手動）運行方式下，數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器采入信號，與給定值比較，經(jīng)比例（積分）控制規(guī)律的運算后送出控制信號到移相觸發(fā)單元。由于自動運行方式的電壓整定范圍有限，在機組安裝、檢修或事故跳閘后進行發(fā)電機升壓試驗時，通常用手動方式來調(diào)整發(fā)電機的勵磁從而調(diào)節(jié)機端電壓或發(fā)電機的無功，這樣調(diào)情較為平穩(wěn)，調(diào)整范圍可以很寬。

此外，其他還有多種運行方式，例如：手動／自動運行方式的跟蹤與切換、恒無功功率/恒功率因數(shù)運行方式、跟蹤母線電壓運行方式等等。

對于數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器的裝置運行方式一般來說，單機系統(tǒng)是無法滿足數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器高可靠性的要求。為此，人們常采用硬件冗余技術來提高勵磁調(diào)節(jié)器工作的可靠性，主要方案有雙重化系統(tǒng)或三機系統(tǒng)，分別對應兩套調(diào)節(jié)器互為備用的運行方式和三機系統(tǒng)運行方式。二者相比，三機系統(tǒng)運行的可靠性和安全性都要高一些，但造價也高，切換邏輯相對復雜。

2 兩套調(diào)節(jié)器互為備用的運行方式

在這種運行力式下，數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器采用全雙機系統(tǒng)，主機和備用機是兩臺相同的數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器，接收同樣的信號，進行同樣的運算。主機在線運行時，只有主機發(fā)出的觸發(fā)脈沖有效。在運行中主機因任何原因發(fā)生故障時，應能立即實現(xiàn)備用機的自動切換，使備用機進入在線控制。在正常運行情況下下，主機和備用機之間應能實現(xiàn)人工手動切換?；閭溆玫膬商渍{(diào)節(jié)器在運行過程中隨時有可能互相切換運行，為滿足平穩(wěn)切換的要求，兩套調(diào)節(jié)器應互相跟蹤工作狀況，即備用機跟蹤在線運行的主機的工作狀況，而哪一套調(diào)節(jié)器作為主機在線運行又是隨時可能變化的。鑒于兩套調(diào)節(jié)器的軟件構成完全相同，即使不同的數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器所采用的控制規(guī)律有所不同，一般而言，只要由備用機跟蹤在線機的電壓給定、電流給定和相應控制規(guī)律環(huán)節(jié)輸出值等內(nèi)容，即可實現(xiàn)無擾動切換。具體實現(xiàn)方案一般是利用RS-232串行通信口或其他通信方式實現(xiàn)雙機通信，由在線機將所需的各種跟蹤值傳送給備用機。至于跟蹤速率，數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器可以以控制程序的循環(huán)周期為單位，每個循環(huán)周期改變一次控制命令，即跟蹤一次。這種做法具有跟蹤快、準的特點，可達到無擾動切換。

當在線機出現(xiàn)故障導致失磁失控時，備用機應能立即切換至在線運行狀態(tài)。另外，當在線機軟件程序運行出軌，軟件復位連續(xù)功作幾次無效后，備用機也應能夠切換至在線遠行狀態(tài)，從而確保發(fā)電機的安全運行。

3 三機系統(tǒng)運行方式

與兩套調(diào)節(jié)器互為備用的遠行方式相比，采用三機系統(tǒng)的主要目的是通過增加硬件投資來進一步提高數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器裝置運行的可靠性和安全性。三機運行方式又可分為三機備用運行方式和三取二表決運行方式兩種。

3.1 三機備用運行方式

這種方式的工作原理是，除A機與B機互為備用可自動切換外，還設計了后備C機。當A、B機均發(fā)生故障時，C機能自動切換至在線運行。C機可以設計為具有和A、B機一樣的功能，但一般情況下A、B機同時故障的幾率較小，為簡化方案，可以設計C機具有較為簡單的勵磁控制功能，例如只保證發(fā)電機按恒勵磁電流（手動）運行方式繼續(xù)運行。

三機備用運行方式和雙機互為備用的運行方式原理上沒有大的差別，只是三機備用運行方式以增加硬件投資為代價達到了數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器裝置運行可靠性的提高。

3.2 三取二表決運行方式

在該種起行方式下，三機都在線工作，三套調(diào)節(jié)器接收同樣的外部輸入信號，三者的軟、硬件結(jié)構區(qū)完全一致，當三套調(diào)節(jié)器有兩套的輸出結(jié)果—致時，即將此輸出結(jié)果作為數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器的輸出送至勵磁系統(tǒng)中的被控對象部分。當三機中有兩套調(diào)節(jié)器故障時，數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器即無法工作，因此三取二表決運行方式較之雙機互為備用的運行方式在可靠性方面并沒有什么提高。三取二表決方式的優(yōu)點表現(xiàn)在裝置運行安全性的提高上，即可以較好地避免錯誤的勵磁控制信號的輸出，從而避免發(fā)電機的誤勵磁、失控等現(xiàn)象的發(fā)生。

三取二表決運行方式在電力系統(tǒng)繼電保護和安全自動裝置中應用較為廣泛，因為繼電保護或安全自動裝置的誤動作會給電力系統(tǒng)帶來較大的危害、甚至造成災難性的后果，而采用三取二表決方式可以降低裝置誤動的可能性。目前在數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器中采用三取二表決運行方式的方案尚未看到，但要作為—種可能的運行方式。

[1]劉青松.TDWL-1型可控硅數(shù)字勵磁調(diào)節(jié)器[J].山西電力技術，1998(6).

[2]李家坤.同步發(fā)電機勵磁控制方式發(fā)展綜述[J].電力學報，2005(1).