励磁自动控制系统对电力系统稳定的影响

励磁自动控制系统对电力系统稳定的影响姓名：魏金萧学号:1143031012摘要：电力系统自动装置中的励磁系统是同步发电机的重要配套装置，其对于改善电力系统运行的安全性和稳定性，保证电源质量具有重要意义。因此，研究励磁自动控制系统对于电力系统稳定性的影响是很有必要的。关键词：电力系统自动装置励磁系统电力系统稳定性在电力系统中,大机组通常是通过多回高压输电线给远方负荷中心供电，为减少损耗，通常采用无功就地平衡。但这种方式很容易遭受破坏，导致电压不稳。励磁控制系统是同步发电机的重要组成部分,能保证电力系统正常运行情况下发电机机端电压基本不变,保证机组间无功负荷的合理分配,提高电力系统的静态稳定性，并且由于设有强行励磁装置,在电力系统发生故障时,能迅速地将发电机的励磁电流急剧增大,从而保证了保护装置动作可靠灵敏,提高电力系统的动态稳定度。一、励磁控制原理励磁控制系统对电力系统稳定的影响与同步发电机的特性密切相关，其结构如下图所示：在这个系统中，励磁控制器检测发电机的机端电压UF，并将UF与参考电压UC相比较得电压差(UC-UF)，通过综合放大得出控制电压UK，Uk=K(UC-UF)。由该式不难看出，当发电机的机端电压UF上升，电压差就会降低，这样，经过综合放大后的控制电压UK也会降低，于是，励磁机的励磁电流以及发电机的转子电压都会随之下降，这样，发电机的机端电压UF也随之下降，这样发电机的机端电压上升的扰动就被抵消了。因此，励磁系统具有提高电力系统稳定运行、维持电压水平以及提高同步电机功率极限和电力系统传输功率等功能。除此之外，在这个系统中还可以根据实际需要附加阻尼、模糊神经等辅助控制功能。励磁控制的主要部分是励磁调节器，其作用在于感受发电机电压的变化，并发出控制命令对励磁功率单元加以控制，励磁功率单元也只有在接收到励磁调节器的控制命令后才会改变其输出的励磁电压。因此，一方面，励磁调节器应能反映发电机电压高低以维持发电机机端电压在给定水平，能合理分配发电机组的无功功率，并且应具备强行励磁功能以迅速反应系统故障，以提高暂态稳定和改善系统运行条件；另一方面，励磁功率单元要有足够的可靠性,并具有足够的调节容量，同时具有足够的励磁电压顶值和电压上升速度。励磁系统的模型，根据不同的分类可以分为许多种。我国常用的励磁系统模型主要有直流励磁系统、交流励磁系统以及及静止励磁系统(包括自并励和自复励。在电力系统的实际分析中，通常采用简化的实用模型。同时,通用的励磁系统之中附加了快速励磁控制方式，其作用在于能够在系统发生故障时快速捕捉发电机端电压等的变化信号,并对之加以控制,以此来控制发电机转差的摇摆,提高暂态及静态稳定性。为了快速控制发电机端电压,必须提高整个励磁系统的反应速度。因此,有必要提高励磁系统(包括自动电压调节器AVR)的适应性能和励磁系统的峰值电压。二、励磁系统对电力系统稳定性的影响1、励磁系统对电力系统静态稳定性的影响电力系统必须具有在遭受微小扰动后快速恢复到原来的正常运行状态的能力，这就是电力系统的静态稳定。当电力系统发生扰动时，发电机端的电压就会下降，这样，定子电流也相应增加，于是，励磁电流也会随之增加。在这种情况下，如果接入励磁调节器，当发电机电压下降，励磁调节器将使励磁电流增加，其增加量和速度决定与励磁系统增益和时间常数。如果励磁电流增加分量与的衰减分量相抵消,则系统可以达到一个新的静稳定极限。2、励磁调节对电力系统动态稳定性的影响当发电机的故障消除后，在许多情况下，功率的波动趋于收敛，而是趋于发散或由于非线性因素而进行自持等幅振荡，这通常会持续几秒至几十秒，这种稳定性被称之为动态稳定性。一般说来，引起这种振荡的是快速励磁系统产生的负阻尼。为此，为了提高系统的动态稳定，在许多情况下需要加大励磁系统所产生的正阻尼转矩，即在励磁调节器中引入附加信号，测出发电机的转速或电功率的变化并对它进行相位补偿以提高制动效果。3、励磁调节对电力系统暂态稳定的影响电力系统必须具有在遭受短路，发电机切除等大的扰动后过渡或恢复到新的稳定状态的能力，这就是电力系统的暂态稳定。提高电力系统暂态稳定，通常有两种方法，或是提高从故障开始直至故障结束时发电机的电磁力矩，或是减小原动机的机械力矩。其中，增大励磁电流是增加电磁力矩的有效措施。由于不同的系统结构及故障性质以及发电机励磁系统时间常数等因素，发电机恢复的速度也不尽相同。为此，励磁系统必须具备快速响应的能力。因此，励磁系统的时间常数要缩小，同时要提高强行励磁的倍数。三、结语近年来，由于科技的发展，采用微机计算机配以相应的外部设备构成的数字自动调节励磁装置，实现了具有自动控制方式、最小和最大励磁限制及其自励与它励运行方式,可就地调节和远方调节功能,具备自动起励、灭磁条件,使得电力系统的稳定性得到了进一步的增强。