陳智杰

(廣西桂能科技發(fā)展有限公司，南寧 530007)

0 引 言

發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)對(duì)電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定、動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性和臨時(shí)穩(wěn)定性有重要影響。如果使用不同的勵(lì)磁系統(tǒng)模型和參數(shù)來計(jì)算電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，計(jì)算結(jié)果會(huì)有很大差異，因此，要使計(jì)算結(jié)果真實(shí)可靠，必須正確反映數(shù)學(xué)模型和實(shí)際運(yùn)行方式的參數(shù)[1]。

在過去，大多數(shù)電網(wǎng)采用的是 E、Q恒定發(fā)電機(jī)模型或勵(lì)磁系統(tǒng)模型，計(jì)算參數(shù)與實(shí)際情況相差甚遠(yuǎn)。隨著國電力系統(tǒng)工程的不斷擴(kuò)大，對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性計(jì)算提出了更高的要求。新的穩(wěn)定性指南要求發(fā)電機(jī)采用準(zhǔn)確的模型，并要求在計(jì)算中使用實(shí)際勵(lì)磁系統(tǒng)模型和參數(shù)[2]。

發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的性能對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性有很大的影響。勵(lì)磁系統(tǒng)的性能取決于其參數(shù)的設(shè)置。正確的參數(shù)設(shè)置可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，勵(lì)磁系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能技術(shù)指標(biāo)主要包括電力系統(tǒng)中PID和PSS環(huán)節(jié)參數(shù)優(yōu)化整定[3]。在電力系統(tǒng)仿真計(jì)算中存在的問題如：電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)初階段，擬建機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)的模型和參數(shù)未知；電力系統(tǒng)運(yùn)行階段中，實(shí)際勵(lì)磁系統(tǒng)的模型和參數(shù)難于獲??；此外，由于采用電力系統(tǒng)分析計(jì)算軟件的勵(lì)磁系統(tǒng)模型和參數(shù)不一致等以上情況均需設(shè)計(jì)性能符合電力系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的勵(lì)磁系統(tǒng)模型和參數(shù)。

為解決上述問題 本文提出一種勵(lì)磁系統(tǒng)參數(shù)整定方法 本文以EXC9100型勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的PID和PSS模型為例，對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行識(shí)別和優(yōu)化，并給出一組符合國家標(biāo)準(zhǔn)的動(dòng)態(tài)性能參數(shù)進(jìn)行仿真計(jì)算或研究[4]。仿真結(jié)果表明，本文提出的勵(lì)磁系統(tǒng)參數(shù)整定方法是有效可行的。

1 設(shè)備現(xiàn)狀

該廠發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)采用自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)裝置。勵(lì)磁系統(tǒng)由勵(lì)磁變、整流器、AVR調(diào)節(jié)裝置、啟勵(lì)裝置、滅磁開關(guān)、過電壓保護(hù)等組成。勵(lì)磁系統(tǒng)正常滅磁為逆變滅磁，事故情況下，由于保護(hù)動(dòng)作聯(lián)跳滅磁開關(guān)，發(fā)電機(jī)的滅磁只能通過非線性電阻滅磁，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)規(guī)范見表1。

表1 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)規(guī)范

2 PID及PSS 模型

該電廠#3發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)是自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器為廣州擎天實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)的EXC9100型勵(lì)磁調(diào)節(jié)器。雖然該廠的PID參數(shù)能夠滿足發(fā)電機(jī)空載階躍響應(yīng)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(lì)磁系統(tǒng)動(dòng)態(tài)相應(yīng)特性和增強(qiáng)抑制低頻震蕩，所以需要進(jìn)一步進(jìn)行PID和PSS參數(shù)整定研究工作。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器PID模型框圖如圖1所示，PSS框圖如圖2所示。

圖1 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)PID模型框圖

圖2 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器PSS框圖

3 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器AVR參數(shù)優(yōu)化整定分析

3.1 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器AVR 中的 PID參數(shù)優(yōu)化

目前，電力系統(tǒng)的情況大不相同。根據(jù)發(fā)電機(jī)空載試驗(yàn)和PID參數(shù)的確定，在發(fā)電機(jī)并網(wǎng)后PID參數(shù)需進(jìn)一步優(yōu)化，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器AVR中的PID參數(shù)優(yōu)化主要考慮發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)時(shí)PID調(diào)速器設(shè)計(jì)參數(shù)的優(yōu)化和整定，使勵(lì)磁控制系統(tǒng)能更好地適應(yīng)電網(wǎng)的運(yùn)行，保證電力系統(tǒng)更好的穩(wěn)定性[5]。

當(dāng)發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)時(shí)，通過在發(fā)電機(jī)末端應(yīng)用一個(gè)小的無功階躍符號(hào)來研究機(jī)組電壓和功率的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。優(yōu)化勵(lì)磁調(diào)節(jié)器AVR 中的 PID參數(shù)的目的是：在發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)時(shí)調(diào)整測(cè)量在線的PID參數(shù)，為了更好的優(yōu)化并網(wǎng)連接機(jī)組動(dòng)態(tài)時(shí)域響應(yīng)的超額調(diào)節(jié)量、時(shí)間增加、調(diào)整時(shí)間、振蕩頻次和阻尼比等指標(biāo)達(dá)到最佳[6]。

3.2 勵(lì)磁系統(tǒng)的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS)參數(shù)優(yōu)化

目前，電力系統(tǒng)抑制低頗振蕩最佳的可靠措施仍然是加裝電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS)，而在電力系統(tǒng)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(hào)的頻率、衰減、幅值、阻尼因子、相位等。文中對(duì)該廠某時(shí)段仿真結(jié)果進(jìn)行分析對(duì)優(yōu)化后的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器AVR中的PID參數(shù)開展勵(lì)磁系統(tǒng)的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS)參數(shù)優(yōu)化整定分析[7]。

4 結(jié)束語

目前，電力系統(tǒng)穩(wěn)定性計(jì)算所采用勵(lì)磁系統(tǒng)模型和參數(shù)較多，但是實(shí)際運(yùn)行中會(huì)出現(xiàn)其計(jì)算結(jié)果與實(shí)際偏差較大。因此需要對(duì)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)參數(shù)和數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析和整定以及發(fā)電機(jī)需采用精確模型，這樣才能正確反映實(shí)際運(yùn)行設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)，使得計(jì)算結(jié)果真實(shí)可靠。