發電機組勵磁系統參數整定研究分析

陳智杰

(廣西桂能科技發展有限公司，南寧 530007)

0 引 言

發電機勵磁控制系統對電力系統的靜態穩定、動態穩定性和臨時穩定性有重要影響。如果使用不同的勵磁系統模型和參數來計算電力系統的穩定性，計算結果會有很大差異，因此，要使計算結果真實可靠，必須正確反映數學模型和實際運行方式的參數[1]。

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

發電機勵磁系統的性能對電力系統的穩定性有很大的影響。勵磁系統的性能取決于其參數的設置。正確的參數設置可以提高系統的穩定性，勵磁系統動態性能技術指標主要包括電力系統中PID和PSS環節參數優化整定[3]。在電力系統仿真計算中存在的問題如：電力系統設計初階段，擬建機組勵磁系統的模型和參數未知；電力系統運行階段中，實際勵磁系統的模型和參數難于獲取；此外，由于采用電力系統分析計算軟件的勵磁系統模型和參數不一致等以上情況均需設計性能符合電力系統標準的勵磁系統模型和參數。

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

1 設備現狀

該廠發電機勵磁系統采用自并勵勵磁系統裝置。勵磁系統由勵磁變、整流器、AVR調節裝置、啟勵裝置、滅磁開關、過電壓保護等組成。勵磁系統正常滅磁為逆變滅磁，事故情況下，由于保護動作聯跳滅磁開關，發電機的滅磁只能通過非線性電阻滅磁，發電機勵磁系統規范見表1。

表1 發電機勵磁系統規范

2 PID及PSS 模型

該電廠#3發電機勵磁系統是自并勵勵磁系統，勵磁調節器為廣州擎天實業有限公司生產的EXC9100型勵磁調節器。雖然該廠的PID參數能夠滿足發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，為了滿足勵磁系統動態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參數整定研究工作。勵磁調節器PID模型框圖如圖1所示，PSS框圖如圖2所示。

圖1 發電機勵磁系統PID模型框圖

圖2 發電機勵磁調節器PSS框圖

3 勵磁調節器AVR參數優化整定分析

3.1 勵磁調節器AVR 中的 PID參數優化

目前，電力系統的情況大不相同。根據發電機空載試驗和PID參數的確定，在發電機并網后PID參數需進一步優化，勵磁調節器AVR中的PID參數優化主要考慮發電機組并網時PID調速器設計參數的優化和整定，使勵磁控制系統能更好地適應電網的運行，保證電力系統更好的穩定性[5]。

當發電機組并網時，通過在發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響應。優化勵磁調節器AVR 中的 PID參數的目的是：在發電機組并網時調整測量在線的PID參數，為了更好的優化并網連接機組動態時域響應的超額調節量、時間增加、調整時間、振蕩頻次和阻尼比等指標達到最佳[6]。

3.2 勵磁系統的電力系統穩定器(PSS)參數優化

目前，電力系統抑制低頗振蕩最佳的可靠措施仍然是加裝電力系統穩定器(PSS)，而在電力系統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果進行分析對優化后的勵磁調節器AVR中的PID參數開展勵磁系統的電力系統穩定器(PSS)參數優化整定分析[7]。

4 結束語

目前，電力系統穩定性計算所采用勵磁系統模型和參數較多，但是實際運行中會出現其計算結果與實際偏差較大。因此需要對發電機勵磁系統參數和數學模型進行分析和整定以及發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和參數，使得計算結果真實可靠。