同步发电机励磁控制系统对电力系统稳定性的影响 杨真理

1、同步发电机励磁控制系统对电力系统稳定性的影响 杨真理摘要：随着现代化电力系统的不断发展与完善，致使电力系统对同步发电机励 磁控制系统的要求也越来越高。同步发电机励磁控制系统是同步发电机的重要构 成部分，质地优良的发电机励磁控制系统能够确保发电机的稳定运行，提高暂态 稳定以及系统运行的条件，满足电力系统稳定运行的需求。为了解决好电力系统 运行过程中出现的问题，本文将对发电机励磁控制系统对电力系统稳定性的影响 进行探讨，以期对我国电力系统的稳定运行提供支持。关键词：同步发电机；励磁控制系统；电力系统；稳定性 同步发电机励磁控制系统能够对电力系统的暂态稳定以及稳态运行等要素进 行分析，对提高电力系统

2、的稳定有着重要的作用，这也使得发电机励磁控制系统 成为人们关心的重要课题。同步发电机能否稳定的、安全的运行，对整个电力系 统的稳定运行有着直接的影响，采用一个质地优良的励磁控制系统对维护电力系 统稳定有着极其重要的意义，故本文将从电力系统的稳定性入手，从而分析同步 发电机励磁控制系统对电力系统稳定性的影响。一、发电机励磁控制系统 发电机励磁控制系统是同步发电机的重要部件，是除励磁电源以外的、能对 励磁电流进行控制与调节的电气调控装置，而励磁控制系统多由两部分组成，其 一是励磁功率的输出部分，目的是向同步发电机的磁场绕组输送直流电流以建立 出直流磁场；其二是励磁的控制部分，也可称之为励磁调节器，

3、其作用是发电机 在发生故障后，励磁控制部分能够根据输入的信号以及调节准则进行励磁功率的 输出，从而满足发电机系统安全有序运行的需求1。发电机励磁控制系统的励磁 控制是由励磁控制器通过检测PT信号而得到发电机机端电压UF,而后将UF参 数与参考电压UC进行对比得出电压差，最后通过综合放大环节来控制电压UK, 其关系如下:UK=K （UC-UF）。二、电力系统的稳定性（一）静态稳定 所谓静态稳定，指的是电力系统在遇到非稳定情景但扰动不大的情况后仍旧 可以继续正常运行，不会发生非周期失步和自发振荡，同时还会自动回复到初始 状态，仍旧继续进行同步运行的能力，此时电力系统的稳定性主要是由系统内部 的同步

4、力矩决定。提高电力系统静态稳定性的措施有降低元件的电抗、改善电力 系统的结构、在发电机上装配自动调节励磁的装置以及在输电线路中间配置有自 动励磁调节器的中间补偿设备，这些做法能够在很大程度上提高电力系统的静态 稳定型，满足提高电力系统静态稳定性的要求。（二）暂态稳定 暂态稳定指的是电力系统在遭受到比较大的非稳定情况后，而各个电极始终 保持同步并向新的状态过渡或者恢复到原先状态的一种运行能力，通常情况是指 保持第一个摇摆周期或者第二个摇摆周期不失步，从而确保电力系统的正常有序 运行。提高电力系统静态稳定性的方法也同样可以提高电力系统的暂态稳定性， 但是提高暂态稳定性的方法比提高静态稳定性的方法更

5、多，归结起来主要表现为 以下三类：一是缩短电气的距离，促使电力系统在电气结构上变得紧密；二是降 低机械与电磁、电源与负荷的功率之间的差额，并努力将二者之间的差额变成一 个新的平衡；其三是电力系统在遭受破坏时，可以采取系统解列的方式来阻止破 坏事故的进一步扩大2。如线路采用快速励磁系统、增强发电机的强励倍数、发 电机用电气制动以及给电力系统设置解列点的方式来提高电力系统的暂态稳定性。（三）动态稳定 动态稳定说的是电力系统在遭到大的侵扰后，在发电机自动调节装置以及其 他附加控制的共同作用下保持较长时间并稳定运行的一种能力，即就是在受到大 的“碰撞”后也能不发生周期性的振荡和失步。提高电力系统动态稳

6、定的方法大致 与提高电力系统静态稳定和暂态稳定的方法差不多，如对短路故障点进行快速的 切除、采用自动化的重合闸装置、采用连锁自动机与解列以及设置开关站并采用 串联电容等方式进行补偿，从而不断提高电力系统应对非稳定情景的能力，满足 电力系统正常运行的需求。三、同步发电机励磁控制系统对电力系统稳定性的影响（一）励磁控制系统对电力系统静态稳定的影响 当电力系统受到侵扰时，会促使发电机的极端电压下降，定子电流和励磁电 流也随之增加，假设在这种情况下接入励磁调节器，励磁调节器会增加励磁电流 量，而增加的量与速度均取决于励磁控制系统的增益以及时间常数。而如果励磁 电流的增加量和衰减的量能相互抵消，就会促进

7、电力系统达到一个新的静态稳定 值，则系统可以达到一个新的静稳定极限。正常情况下的同步发电机在机械输入 功率和电磁输出功率上是保持平衡的，同步发电机励磁控制系统能狗仔很大程度 上该杀电力系统的静态稳定，确保电力系统能够安全的运行。（二）励磁控制系统对电力系统暂态稳定的影响 为了确保电力系统能安全有序的运行，采用同步发电机励磁控制系统是很好 的做法，就励磁控制系统在提高电力系统暂态稳定性的方面来说，提高暂态稳定 的主要方式为强行励磁以及快速励磁，即励磁电压快速上升且具备高电压的励磁 系统能够快速有效的改善电力系统的暂态稳定性，快速励磁可以减少加速的面积 而增加减速的面积，对提高电力系统的暂态稳定有

8、积极的作用。然而要想提高同 步发电机的强励倍数，就得突破励磁控制系统与发电机制作成本等条件的约束与 限制，同时还要考虑同步发电机转子的时间常数，是否存在因同步发电机转子的 时间常数过大而导致励磁电流速度快速上升并受到限制等情况，导致励磁控系统 在提高电力系统暂态稳定的效果上出现下降或者提高的幅度不如静态稳定提高得 明显。总的来说，同步发电机励磁控制管理系统在提高电力系统暂态稳定方面有 着较为明显的改善。（三）励磁控制系统对电力系统动态稳定的影 电力系统的动态稳定问题可以直观的理解为：是电力系统机电振荡的阻尼问 题，因为励磁控制系统中的自动调节电压操作能够导致电力系统的机电振荡阻尼 变弱，严重的

9、情况下还会导致其变成负数。当同步发电机在运行过程中出现这种 情况且该故障被清除后，电力系统的功率波动并不是朝着收敛的方向前进，反而 变成了发散式以及被非线性因素限制而进行的自持振荡。通常情况下的这种振荡 是因为发电机快速励磁系统所滋生的负阻尼而出现，故要想提高电力系统的动态 稳定性，就要加大励磁控制系统产生的正阻尼转矩，也就是说要在励磁调节其中 装配附加信号，从而测算出同步发电机在转子的转速以及电功率的变化，同时采 取措施对其进行相应的补偿那个一提高发电机励磁控制系统的制动效果3。在科 学技术越来越发达的今天，更多现代化的发电机励磁管理系统出现在人们的事业 中，如线性最优励磁控制器以及非线性励磁控制器等。结束语 近几年来，新技术、新工艺以及新物体的广泛出现与使用，促进了发电机励 磁控制系统的发展速度不断提高且功能越发齐全，在很大程度上确保了电力系的 使用需求。总之，同步发电机励磁控制系统在确保电力系统的电能质量以及提高 电力系统稳定性方面有着重要的作用。为了更好的为电力系统服务，就需要对发 电机励磁控制系统进行更深层次的研究，从而提高我国电力系统的运行质量以及 运行水平，满足广大人民群众的需求。参考文献：程启明，程尹曼,薛阳等.同步发电机励磁控制方法的发展与展望J.电力自动 化设备,2012,32(5):108-117.王碧轩，张宇功.励