文档介绍：同步发电机励磁控制的任务及其设计思想比较
刘增煌
摘要论述了同步发电机励磁控制在维持发电机电压水平和提高电力系统稳定性两大任务间的关系,并对三种励磁控制方式的设计思想和方法进行了比较。
关键词同步发电机稳定励磁控制设计比较
TASK OF GENERATOR EXCITATION CONTROL AND DESIGN PARISON
Liu Zenghuang
(Electric Power Research Institute,China Beijing, 100085 China)
ABSTRACT The relationship between two main tasks, ., to maintain generator terminal voltage and to improve power system stability, is described in this paper. The design parison among three different excitation control laws is presented.
KEY WORDS synchronous generator; power system stability; excitation control; design; comparison
1 前言
大型同步发电机的励磁控制系统对电力系统的安全稳定运行有重要的影响。励磁控制系统的主要任务是维持发电机或其他控制点(例如发电厂高压侧母线)的电压在给定水平上和提高电力系统运行的稳定性。
把维持电压水平看作是励磁控制系统的最基本最主要的任务,有以下3个主要原因。
第一,保证电力系统运行设备的安全。电力系统中的运行设备都有其额定运行电压和最高运行电压。保持发电机端电压在容许水平上,是保证发电机及电力系统设备安全运行的基本条件之一,这就要求发电机励磁系统不但能够在静态下,而且能在大扰动后的稳态下保证发电机电压在给定的容许水平上。像文献[1]图2中给出的大扰动后的电压比大扰动前升高20%,那是不容许的。发电机运行规程规定,大型同步发电机运行电压不得高于额定值的110%[2]。
第二,保证发电机运行的经济性。发电机在额定值附近运行是最经济的。规程[2]规定,大型发电机运行电压不得低于额定值的90%;当发电机电压低于95%时,发电机应限负荷运行。其他电力设备也有此问题。
第三,提高维持发电机电压能力的要求和提高电力系统稳定的要求在许多方面是一致的。
同步发电机励磁控制系统的另一重要任务是提高电力系统的稳定性。励磁控制系统对静态稳定、动态稳定和暂态稳定的改善,都有显著的作用,而且是最为简单、经济而有效的措施。
本文将就励磁控制系统在维持发电机电压和提高电力系统稳定性两个任务之间的关系及三种励磁控制方式(即PID+PSS、线性最优励磁控制、非线性最优励磁控制)的设计思想和方法进行分析比较。
2 维持发电机电压水平和改善电力系统稳定的一致性
静态稳定
图1为一单机无限大母线系统,发电机输送功率可以表示为:
(1)
(2)
(3)
XdΣ=Xd+XT1+XT2+XL
X′dΣ=X′d+XT1+XT2+XL
XΣ=XT1+XT2+XL