励磁系统软件功能分析与优化

UNITROL 5000系统软件功能非常丰富，包括逻辑控制功能、调节控制功能、限制保护功能、监视功能、故障报警与记录和追忆功能等。下面主要介绍调节控制和限制保护功能。

（一）调节控制功能

1.调节单元

励磁调节器为双通道配置，每个通道均包含有自动通道（AVR）、手动通道（FCR）和手动紧急通道（EGC）。调节器的切换顺序为：正常工作通道AVR运行，如果工作通道AVR故障，则自动切换到备用通道的AVR，若备用通道的AVR再故障，此时可自动切换到FCR，若FCR再故障，还可自动切换至EGC。多重的后备调节手段使调节器具有极高的可靠性。

自动调节单元和手动调节单元有以下几点区别：

（1）自动调节具有电压和电流调节；手动调节只具有励磁电流调节功能（无发电机电压调节功能）。

（2）在自动方式下，欠励限制是根据P（Q）曲线的五点拟合法；在手动方式下，则是采用P（I_e）的五点拟合法。

（3）在自动方式下，调节单元配备了三组PID参数，分别适用于正常情况、过励状态和欠励状态下，自动根据实际运行的状态进行参数选择，以保证各种情况下励磁装置均能稳定运行；在手动方式下，PI调节单元无微分环节，只有一组参数。

2.叠加控制单元

叠加控制包含恒无功控制和恒功率因数两种方式。可以通过参数设定来直接确定叠加控制代表恒无功控制还是恒功率因数。也可结合外部输入命令来进行选择。LCP面板上的给定到限信号实际综合了自动、手动、恒无功控制和恒功率因数四种方式，有一种情况到限就发出信号，同样增减按钮也是提供给四种方式，内部通过相关命令分开。

3.PSS单元

UNITROL 5000的电力系统稳定器是一种电气功率和转子角频率复合型稳定器，PSS功能是通过测量单元板（MUB）上的数字信号处理器（DSP）来完成，采用数字化交流采样和滤波技术，以加速功率和频率作为输入信号，控制算法以IEEE Std.421-2A型为基础，具有自动防反调功能。PSS的目的是通过引入一个附加的反馈信号，以抑制同步发电机的低频振荡，有助于整个电网的稳定性。PSS原理示意图见图5-5。(www.xing528.com)

PSS作为一种附加励磁控制环节，即在励磁电压调节器中，通过引入附加信号，产生一个正阻尼转矩，去克服励磁调节器引起的负阻尼，控制量可以采用电功率偏差（ΔP）、机端电压频率偏差（Δf）、过剩功率（ΔP_m）和发电机轴速度偏差（Δω）以及它们的组合等。它不仅可以补偿励磁调节器的负阻尼，而且可以增加正阻尼，使发电机有效提高遏制系统低频振荡能力。单独一个电厂投入PSS是没有效果的，只有大部分电源点都投入PSS，电网的抗振荡能力才能提高。

图5-5 PSS原理示意图

只要机组励磁系统运行正常，无论机组起停与否，励磁调节柜内的PSS投退转换开关都必须打到“投入”位置。PSS的投退操作只允许就地进行。

（二）限制保护功能（增加励磁模式的说明：恒流、恒压）

1.低励限制和保护 低励限制用于防止励磁过低导致发电机失去静态稳定，或因发电机端部磁密过高引起的发热。低励保护是在低励限制失去作用时将调节器切换到备用通道以维持运行。低励限制和保护与发电机失磁保护匹配，它们之间的动作先后顺序应该是：低励限制、低励保护、发电机失磁保护。

2.伏赫限制和保护（V／Hz限制和保护）V／Hz限制就是限制发电机过励磁，主要是用于防止发电机转速未到额定值而机端电压过高，导致发电机过磁通发热，可作为主变压器的过磁通保护。V／Hz限制定值既要符合发电机和主变的过励磁曲线，又要小于发变组保护中的过励磁保护定值。V／Hz保护是在V／Hz限制失去作用时将调节器切换至备用通道维持运行。

3.过励限制和保护 为励磁电流设一个高限，避免转子回路过载。该限制值应高于额定工况下的励磁电流，且与发电机转子短时过载特性匹配。过励保护是在过励限制失去作用时，根据故障判断分析进行动作，或切换备用通道，或直接去跳灭磁开关。

4.定子电流限制 当发电机电流大于限制值时，降低励磁电流，通过减小无功来减小定子电流，防止定子绕组过热。

5.欠励限制P／Q限制避免发电机进相运行时，发电机进入不稳定运行区域而失磁跳闸；最小励磁电流限制器防止发电机深度进相运行时励磁电流使发电机失磁，同时防止转子端部过热。

6.强励限制 包括强励电流限制、强励电压限制和停止强励作用。强励电流限制是指当转子电流超过许可的可强励电流时，通过强励电流限制功能，瞬时限制转子电流，维持在设定的强励电流倍数上。强励电压限制与强励电流限制原理一致，判断的也是转子可强励的电压值。停止强励作用是指当一定数量的整流柜退出运行时将不允许强励。