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      同步發(fā)電機微機勵磁控制分析

      2013-08-15 00:52:53
      科技傳播 2013年7期
      關鍵詞:微機角速度勵磁

      劉 波

      江蘇永鋼集團有限公司,江蘇張家港 215628

      大量實踐研究結果證實:同步發(fā)電機微機勵磁控制系統(tǒng)的運行質量很大程度上直接關系到整個電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性與可靠性。而微機勵磁系統(tǒng)作為構成同步發(fā)電機控制系統(tǒng)的關鍵要素之一,其最為主要的工作任務在于:以保障發(fā)電機以及其他各個控制點所對應的電壓數(shù)值的穩(wěn)定性為手段,最大限度的確保電力系統(tǒng)能夠得到穩(wěn)定、安全且長效的運行。本文以此為研究背景,試針對同步發(fā)電機微機勵磁控制方式所涉及到的相關問題作詳細分析與說明。

      1 同步發(fā)電機微機恒功率因數(shù)、恒無功勵磁控制工作原理分析

      以單機無窮大為系統(tǒng)在同步發(fā)電機微機勵磁設定為快速晶閘管勵磁工作模式的前提下,達成微機勵磁控制目標的方程關系基本如下式(1)~式(2)所示:

      (1)發(fā)電機設備轉子運行角角度數(shù)值=角速度數(shù)值-穩(wěn)態(tài)角速度數(shù)值;

      (2)角速度數(shù)值=穩(wěn)態(tài)角速度數(shù)值/機械轉子慣量數(shù)值·[發(fā)電機設備機械功率數(shù)值-阻尼系數(shù)/穩(wěn)態(tài)角速度數(shù)值(角速度數(shù)值-穩(wěn)態(tài)角速度數(shù)值)-發(fā)電機設備電磁有功功率數(shù)值]。

      通過分析上述方程關系,相對于暫態(tài)電勢數(shù)值而言,其受到了包括發(fā)電機設備同步電抗數(shù)值、瞬變電抗數(shù)值、微機勵磁控制電壓輸出數(shù)值、發(fā)電機設備在定子開路狀態(tài)下勵磁繞組時間常數(shù)數(shù)值等多項因數(shù)的共同作用與影響,在單機無窮大系統(tǒng)中共同實現(xiàn)對同步發(fā)電機整體的微機勵磁控制。

      2 同步發(fā)電機微機勵磁控制方式分析

      恒功率因數(shù)控制可以說是當前技術條件下,最簡單有效的能量最優(yōu)控制方式。在將其作用于同步發(fā)電機微機勵磁控制的過程當中,以同步發(fā)電機設備在輸電狀態(tài)下所表現(xiàn)出的功率因素偏差情況來實現(xiàn)對電容量投切大小的評估與決定,最為突出的一點特點在于:勵磁控制狀態(tài)下的補償量與有功功率指標呈現(xiàn)出正比例相關關系,使得勵磁控制中的最大補償量有著明確的限制。然而相對于恒無功勵磁控制而言,其實現(xiàn)對同步發(fā)電機勵磁控制的關鍵在于:針對測量點位置所表現(xiàn)出的電壓偏離值大小進行評估,按照此種方式來確定與之相對應的補償電容量數(shù)值大小。從這一角度上來說,在恒無功補償方式作用之下,電容量指標與同步發(fā)電機輸電狀態(tài)下的有功功率指標并不呈現(xiàn)出正比例相關關系。這使得,在應用恒無功控制方式的作用之下,在電能較大的情況下,電壓高補償量反而會得到一定程度上的降低,從而達到微機勵磁控制的重要目的。

      3 微機勵磁控制在同步發(fā)電機中的重要意義分析

      首先,同步發(fā)電機微機勵磁控制系統(tǒng)可實現(xiàn)對電壓水平的合理控制。過高或者過低的電壓數(shù)值都會對整個同步發(fā)電機的正常運行產生不利的影響。一方面,在實際電壓水平低于額定電壓水平的情況下,可能引發(fā)定子繞組的溫度升高,不利于發(fā)電機運行的可靠性與安全性;另一方面,在實際電壓水平高于額定電壓水平的情況下,可能導致轉子繞組以及定子鐵芯呈現(xiàn)出瞬時性的溫度升高問題,由此勢必會對定子繞組的絕緣性能產生不利影響。而通過引入微機勵磁控制系統(tǒng)的方式,可借助于改變電流的方式,達到改變發(fā)電機設備感應電勢數(shù)值的目的,進而合理調整同步發(fā)電機所輸出的無功電流數(shù)值,將相應的電壓數(shù)值維持在既定的安全范圍之內;

      其次,同步發(fā)電機微機勵磁控制系統(tǒng)可實現(xiàn)對無功功率分配的合理控制。在同步發(fā)電機微機勵磁控制系統(tǒng)的運行過程當中,配備有形成發(fā)電機外特性的運行環(huán)節(jié),即調差環(huán)節(jié)。通過對調差環(huán)節(jié)的合理應用,能夠實現(xiàn)對發(fā)電機設備外部性能的有效改善,從而確保在并聯(lián)或者是在串聯(lián)狀態(tài)下,同步發(fā)電機組外特性的一致性,確保發(fā)電機組相互間無功負荷分配的合理性與穩(wěn)定性;

      最后,同步發(fā)電機可通過強行勵磁的方式,達到改善整個電力系統(tǒng)運行條件的重要目的。一方面,電力系統(tǒng)終端用戶對于異步電動機的使用需求是極大的,一旦出現(xiàn)故障,在重新自啟動狀態(tài)下需要吸收電網系統(tǒng)中大量的無功功率,由此可能導致電網運行安全性受到影響。為此,通過引入微機勵磁控制系統(tǒng),并適當調整勵磁電流的方式,可提高發(fā)電機所輸出無功功率,補償缺少功率,在滿足電動機自啟動條件的基礎之上,確保電網系統(tǒng)運行的安全性與穩(wěn)定性;另一方面,對于同步發(fā)電機而言,在低負荷運行狀態(tài)下,其工作電流參數(shù)較小。在此狀態(tài)下,一旦出現(xiàn)短路事故,則勢必會導致繼電器保護裝置無法正常執(zhí)行跳閘動作而引發(fā)事故。然而,通過對微機勵磁控制系統(tǒng)的引入,在發(fā)生短路故障情況下,該控制系統(tǒng)能夠針對同步發(fā)電機所輸出的電流大小進行合理調整,保障繼電保護裝置能在短路故障下正常跳閘,提高繼電保護工作的可靠性與準確性。

      4 結論

      通過本文以上分析應認識到:同步發(fā)電機微機勵磁控制系統(tǒng)的運行質量在很大程度上直接關系到整個電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性與可靠性。保障勵磁控制的有效性也正是保障電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性的關鍵所在,值得引起廣泛關注與重視??傊?,本文針對有關同步發(fā)電機微機勵磁控制所涉及到的相關問題做出了簡要分析與說明,希望能通過本文相關研究工作的開展,為同步發(fā)電機微機勵磁控制的有效性與穩(wěn)定性提供良好的支持與保障。

      [1]阮陽,袁榮湘.非線性輸出反饋控制的理論改進及其在電力系統(tǒng)勵磁控制中的應用[J].中國電機工程學報,2011,31(13):33-39.

      [2]石訪,王杰.偽廣義哈密頓理論及其在多機電力系統(tǒng)非線性勵磁控制中的應用[J].中國電機工程學報,2011,31(19):67-74.

      [3]高輝,崔文進,謝小榮,等.基于DSP的電力系統(tǒng)分散勵磁控制及其動模試驗[J].清華大學學報:自然科學版,2003,43(3):353-356.

      [4]王杰,阮映琴,傅樂,等.計及動態(tài)負荷的電力系統(tǒng)靜止無功補償器(SVC)與發(fā)電機勵磁控制[J].中國電機工程學報,2004,24(6):24-29.

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