電力系統(tǒng)穩(wěn)定器勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)分析2700字

電力系統(tǒng)穩(wěn)定器勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)分析綜述隨著用電的必須要求不斷增多，電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，我國(guó)的電力系統(tǒng)行業(yè)已經(jīng)步入了高電壓、大機(jī)組、大網(wǎng)絡(luò)的時(shí)代。其中，一部分的發(fā)電機(jī)采用高效率的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，使勵(lì)磁系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)大幅度縮短。如果電網(wǎng)想要安全且穩(wěn)定的持續(xù)運(yùn)行，那么系統(tǒng)中大容量機(jī)組能夠持續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行是非常重要的。而想要電網(wǎng)能夠安全運(yùn)行，勵(lì)磁系統(tǒng)的保證無疑是特別重要的，勵(lì)磁系統(tǒng)的存在不僅能夠保證機(jī)組能夠正常運(yùn)行，也能有效地調(diào)節(jié)電網(wǎng)中無功以及電壓之間的關(guān)系。而勵(lì)磁系統(tǒng)的自動(dòng)化，對(duì)于提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，尤其是大電網(wǎng)、高電壓、大機(jī)組的電力系統(tǒng)穩(wěn)定性，有著非常大的作用。1.1勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的構(gòu)成在同步發(fā)電機(jī)當(dāng)中，它的勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)主要可以分為勵(lì)磁功率單元，與勵(lì)磁調(diào)節(jié)器這兩大部分。其中，勵(lì)磁功率單元可以看作一個(gè)受控直流源,它可以為電機(jī)的勵(lì)磁繞組提供所需的直流電壓。而想要使發(fā)電機(jī)能夠正常運(yùn)行,該單元還需要擁有足夠的容量用以調(diào)節(jié)，還要擁有一定程度的強(qiáng)行勵(lì)磁倍數(shù)與一定的速度去響應(yīng)勵(lì)磁電壓。而勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的作用是、通過設(shè)置合理的調(diào)差與通過將發(fā)電機(jī)端的電壓保持在一定水平這兩方面來保證無功功率能夠平衡的輸入正在運(yùn)行的各機(jī)組，運(yùn)用自身高速的勵(lì)磁響應(yīng)來保持電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定和靜態(tài)穩(wěn)定。此外，調(diào)節(jié)器還具有故障錄波、事件記錄、系統(tǒng)自檢、智能調(diào)試等功能。以上兩個(gè)單元加上發(fā)電機(jī)自身組合在一起就可以稱為勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)。它能對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行造成很大的影響。且它也能夠提高電力系統(tǒng)并聯(lián)機(jī)組的穩(wěn)定性。尤其如今電力系統(tǒng)的蓬勃發(fā)展也會(huì)降低機(jī)組的穩(wěn)定性，這些原因都會(huì)刺激勵(lì)磁技術(shù)不斷發(fā)展。1.2勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的任務(wù)及作用同步發(fā)電機(jī)能夠?qū)C(jī)械能轉(zhuǎn)換為交流電能。老式的自備電站油機(jī)發(fā)電機(jī)組內(nèi)，同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁廣泛采用直流發(fā)電機(jī)提供勵(lì)磁電流來發(fā)電。這種傳統(tǒng)的勵(lì)磁方式，是通過整流子進(jìn)行交流電變?yōu)橹绷麟姷倪^程，并且向勵(lì)磁繞組提供勵(lì)磁電流只能通過整流子的銅環(huán)和炭刷。這些因素都對(duì)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的保障和維護(hù)帶來了非常多的麻煩。當(dāng)時(shí)為了將這種勵(lì)磁方式優(yōu)化，開發(fā)了靜態(tài)硅整流自勵(lì)磁恒壓同步發(fā)電機(jī)，但這種發(fā)電機(jī)里還是帶有炭刷和滑環(huán)，產(chǎn)生了需要持續(xù)維護(hù)的無線電磁干擾，所以無法根治所存在的問題。通過改進(jìn)開發(fā)，現(xiàn)代同步發(fā)電機(jī)已經(jīng)開始廣泛采用同軸無刷交流勵(lì)磁機(jī)和無刷的旋轉(zhuǎn)整流器，這樣就可以解決使用碳刷導(dǎo)致的缺點(diǎn)。在電力系統(tǒng)當(dāng)中，自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)可視為一種以電壓為變量的負(fù)反饋控制系統(tǒng)。當(dāng)勵(lì)磁電流保持不變時(shí)，無功電流的變化將會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)的端電壓一起變化。但由于需要保證電能的質(zhì)量，發(fā)電機(jī)的端電壓就不能變動(dòng)，所以想要實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，就要調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流使之能夠隨無功電流的變動(dòng)而波動(dòng)。當(dāng)系統(tǒng)與發(fā)電機(jī)處于并聯(lián)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，將發(fā)電機(jī)看作與無限大容量電源的母線運(yùn)行，當(dāng)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流發(fā)生變化時(shí)，定子電流和感應(yīng)電勢(shì)也會(huì)隨之發(fā)生改變，此時(shí)流過發(fā)電機(jī)的無功電流也同樣發(fā)生改變。而發(fā)電機(jī)與無限大容量系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，想要變動(dòng)發(fā)電機(jī)的無功功率，就必須調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流。不過在這里改變的并不單單只是說的“電壓調(diào)節(jié)”，它的核心是要改變系統(tǒng)所接收的無功功率。各個(gè)發(fā)電機(jī)組在并聯(lián)運(yùn)行時(shí)會(huì)因?yàn)樽陨淼念~定容量的差異，從而分配到一定比例的無功電流。額定容量的大小與提供的無功負(fù)荷成正比。而為了讓電力系統(tǒng)能夠智能的分配出相應(yīng)的無功負(fù)荷，可以讓自動(dòng)勵(lì)磁裝置來控制電壓的調(diào)節(jié)，改變勵(lì)磁電流來保持端電壓的穩(wěn)定，也可以調(diào)整發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)特性里的傾斜度，由此來控制無功負(fù)荷能夠正確且合理的分配到各個(gè)并聯(lián)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組當(dāng)中。如果想要改變發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，我們一般會(huì)用改變勵(lì)磁機(jī)中的勵(lì)磁電流，從而達(dá)到改變發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流的效果。而不是單純的直接改變其轉(zhuǎn)子電流，其原因是轉(zhuǎn)子電路里的電流數(shù)值不小，難以直接改變。所以我們一般會(huì)使用改變可控硅的導(dǎo)通角，改變勵(lì)磁機(jī)當(dāng)中的部分電阻，或是改變勵(lì)磁機(jī)所帶的勵(lì)磁電流等方法。在此我們特別說明改變可控硅的導(dǎo)通角這一方法的作用，這個(gè)方法一般是根據(jù)發(fā)電機(jī)當(dāng)中各個(gè)數(shù)值的變換而相應(yīng)的控制可控硅整流器，使它的導(dǎo)通角能隨之變換，從而達(dá)到控制發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流的目的。由這個(gè)方法所設(shè)計(jì)的自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置通常由測(cè)量單元、同步單元、放大單元、調(diào)差單元、穩(wěn)定單元、限制單元及一些輔助單元構(gòu)成。當(dāng)發(fā)電機(jī)中的各項(xiàng)被測(cè)數(shù)值經(jīng)過數(shù)字信號(hào)的處理后與預(yù)定值相比較，得出其中的偏差，這些信號(hào)在經(jīng)過放大后，就可以改變可控硅的導(dǎo)通角，以此來調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流。同步單元是為了保證可控硅的可靠性。調(diào)差單元是為了控制數(shù)值上的準(zhǔn)確性。還有其他單元都有其各自的作用。這類勵(lì)磁裝置具有快速、靈敏、無失靈區(qū)、輸出功率大、體積小和重量輕等優(yōu)點(diǎn)。能夠在種種突發(fā)情況下應(yīng)對(duì)有關(guān)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置的難題。1.3勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定的影響隨著電力系統(tǒng)以及自動(dòng)化技術(shù)的革新，我國(guó)的電力設(shè)備開始使用由集成電路、超大規(guī)模集成電路、快速計(jì)算機(jī)和可控硅等高速運(yùn)算元件所組成的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，使如今的勵(lì)磁控制系統(tǒng)的運(yùn)算時(shí)間大幅度的縮短，縮短的倍率甚至是之前的百倍。而在之后快速勵(lì)磁系統(tǒng)(晶閘管直接勵(lì)磁或高起始響應(yīng)勵(lì)磁系統(tǒng))的在生活中大面積的使用，導(dǎo)致勵(lì)磁系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)減少了很多倍，但是高速的代價(jià)就是減少了電力系統(tǒng)的阻尼。對(duì)大型的電力網(wǎng)絡(luò)的影響非常的大，經(jīng)常會(huì)在系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)弱阻尼甚至是負(fù)阻尼的現(xiàn)象。而由這些弱阻尼或是負(fù)阻尼會(huì)使電力系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生數(shù)量不一的自發(fā)性低頻率振蕩。在這些振蕩的影響下，系統(tǒng)之間的相互的聯(lián)系就會(huì)被破壞，電力網(wǎng)絡(luò)解列，造成大范圍的停電，這種危害被稱為低頻振蕩現(xiàn)象。但是勵(lì)磁系統(tǒng)除了會(huì)導(dǎo)致低頻振蕩危害之外，有效的利用勵(lì)磁自動(dòng)控制也系統(tǒng)，會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)的其他兩種功角穩(wěn)定性造成不一樣的影響：（1）勵(lì)磁調(diào)節(jié)對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定的影響當(dāng)電力系統(tǒng)受到小擾動(dòng)時(shí)，發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓會(huì)因此下降，隨之而變化的是定子電流與勵(lì)磁電流的增加。但在此之前接入了勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，那么當(dāng)發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓下降時(shí)，調(diào)節(jié)器將會(huì)拔高勵(lì)磁電流，使其的數(shù)值能夠與原本應(yīng)衰減的分量相抵消，從而達(dá)到一個(gè)新的穩(wěn)定狀態(tài)。（2）勵(lì)磁調(diào)節(jié)對(duì)暫態(tài)穩(wěn)定的影響當(dāng)電力系統(tǒng)遭受大擾動(dòng)時(shí)，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器能夠增大勵(lì)磁電流以達(dá)到提高發(fā)電機(jī)的電磁力矩的效果，以達(dá)到提升發(fā)電機(jī)的恢復(fù)速度的效果。但是想要達(dá)成這樣的效果，勵(lì)磁系統(tǒng)需要有夠小的時(shí)間常數(shù)的同時(shí)，還要擁有足夠大的勵(lì)磁倍數(shù)。但是為了更有效地實(shí)現(xiàn)以上目的，我們需要配備一套優(yōu)秀的勵(lì)磁系統(tǒng)，而其中自并勵(lì)可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)就是我們所選之一，與傳統(tǒng)老舊的它勵(lì)可控硅勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)相比，它的結(jié)構(gòu)