发电厂励磁系统涉网试验方法及分析
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【摘要】目前我国社会正在高速的发展，各项事业都获得了较大的提高，各行各业的专业技术水平也有了提升。电网系统作为国家重点发展的项目之一，在近年来也获得了较大的发展，电网系统的建设也越来越完善，保障了社会的正常发展。不过在电网的发展中也发现了不少的问题，这些问题对电网系统的发展产生了阻碍，个别问题甚至会影响整个电网系统的正常运转，因此本文探讨了对电网进行控制的励磁系统，以供同行参考。
【关键词】励磁系统；试验；AVR；无功补偿；PSS
一、前言
在现代社会中，电力的使用对人们来说越来越重要，它几乎涵盖了人们生活的方方面面，因此一旦电力系统出现故障将会对社会产生非常严重的影响。为了避免电系统故障的发生，我国近年来对电力系统的发展进行了扶持下，电力系统因而在国家的扶持下获得了较大的发展，电力系统的技术水平也在不断提高。不过当前我国电力系统面临的挑战还是比较艰巨的，经常出现区域性的电压不稳、频率不稳等现象，因此为了加强对于电网的控制，技术开发人员设计出了励磁系统，它能有效提高电网系统的安全稳定性，保证了电网的正常运行。
二、励磁系统的介绍
励磁系统主要是由功率单元和调节器两部分构成，按照不同的供电方式可以分为自励式和他励式，它是发电机的重要组成部分。具有励磁系统的发电机运行时会有如下的特点：①在发电机出现负荷的变化时会进行处理，让发电机的电压维持在正常的水平，处理方式主要为调节励磁电流。②励磁系统会对并列运行的发电机无功功率进行检测，当无功功率异常时会对它进行调节和分配，保证发电机的无功功率维持在正常区间。③励磁系统可以提升发电机在并列运行时的静态稳定性与暂态稳定性，从而增强发电机的安全性与稳定性。④励磁系统可以在发电机出现故障时及时的发现问题，然后进行一定的处理，降低了故障可能带来的损失，处理的方式主要为灭磁。⑤因为励磁系统具有自我调节能力，因此可以在发电机运行时根据发电机的实际运行状况对发电机进行相关的调节，保持发电机的正常运转，调节的方式主要为最大或最小励磁限制。
因此通过励磁系统自我调节能力，可以增强电力系统的稳定性和安全性，降低电网系统的故障率。
三、励磁系统涉网试验
在目前国家对于电网建设的和关注下，对于励磁系统的相关要求是非常严格的，因此对于励磁系统的实验要求也是非常的严格。励磁系统的具体要求是：首先要建立励磁系统的参数模型，这个模型在数据的采集上要做到全面性和精确性。其次，需要对实验结果给相关部门予以汇报，汇报报的内容包括无功补偿功能的详细数据，以及电力系统稳定器的相关参数，因此在做励磁实验时要做好充分的准备。
1.1无功补偿系数测定和验证
对于发变组单元并联机组，需要设定负调差，即发电机所带无功负荷越大，其机端电压上升越高，无功补偿系数曲线呈现上翘特性；对于发电机并联机组，需要设定正调差，使无功补偿系数曲线呈现下斜特性。
1.1.1无功补偿系数的推算。一般情况下，发电机无功功率小于额定视在功率，按Sn计算的无功补偿系数如式（1）。
式中Ut0为发电机空载时的机端电压；Ut以为功率因数等于零、无功等于Q时发电机端电压。
以某厂1号机组为例，机组参数Sn=353MVA，功率因数0.85测试时调节器给定电压Uref=0.975p.u.，对应的空载电压Ut0=17.72kV，有功功率P=252.3MW。
1.1.2无功补偿系数的极性
大多电网只要求验证调差极性，即顺序调整无功补偿系数后相应机组无功增、减情况，并将最终设定无功补偿系数上报调度部门。
1.2发电机负载阶跃扰动特性校验
在进行发电机负载的扰动特性研究时，需要注意阶跃量，要把阶跃量控制在百分之四左右，这样做是为了保证机组可以安全稳定的运行，增加了机组的稳定性和安全性。做这项校验的目的是为了检测发电机在负载运行状态下，在经过扰动实验后模型的参数变化。在对参数进行观察时需要关注模型能否在扰动的状态下保持调节能力，同时计算在当时状态下模型的阻尼比。
1.3励磁系统频率特性及电力系统稳定器整定试验
电力系统稳定器借助于白动电压调节器控制同步电机励磁，用以阻尼电力系统功率振荡。励磁系统频率特性及电力系统稳定器整定试验主要包括以下内容。
1.3.1励磁系统无补偿频率响应特性试验
励磁系统滞后特性指PSS输出信号产生的发电机附加力矩对于PSS输出信号的相频特性，也称无补偿相频特性。附加力矩方向与发电机暂态电动势Eq基本一致，但由于实际无法测量Eq，因而用发电机电压Ut代替。
发电机有功负荷80%以上，确定AVR电压相加点的接口，并将AVR允许的外部模拟信号增益数值调到最小。用频谱分析仪将白噪声信号输入上述电压相加点，控制机端电压摆动不超过1%，转子电压摆动不超过10%额定值。测量发电机励磁系统在PSS未投入时的机端电压相对于PID信号总加点的相位迟后的频率特性，记录励磁系统0.1一2Hz无补偿相频特性。
1.3.2确定PSS增益
我们一般采用临界增益法来确定PSS的增益，在运用这种算法的时候，不能够过分增加PSS的增量否则会导致电磁震荡产生负数，表现出来就是系统的不稳定，另外当提高某一台或一组机器的PSS增益时，虽然会对其震荡模式的阻力提高很多，但是对于其他机器的震荡的阻力带来不力的影响，着需要工作人员对此特别的关注。在发电机正常运行情况、PSS投入、超前滞后参数为设定值，进行临界增益试验。PSS增益从零逐渐增大，直至观察到励磁电压、无功功率等出现不稳定现象为止。
在频率检测完毕、PSS的补偿参数选定的情况下就可以进行检验试验了。常见的检验试验有：负载检测法、PSS界定不超额检测法、发电机功率正当曲线检测法。比较有PSS和无PSS的发电机有功功率振荡曲线，PSS应对振荡提供正阻尼。
四、结语
通过上述实验，表面了电网励磁系统的使用对于整个电网系统的升级发展来说具有巨大的推动作用，让电网的输送能力得到了加强，也让电网的系统稳定性得到了保障。在当前电网系统的建设中，国家加强了对励磁系统的优化与使用，从而从根本上提高了我国电网系统的稳定性，降低了电力系统发生故障的概率，维持了社会的正常运转，对我国的经济建设来说意义重大。
参考文献
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