1、抽水蓄能機組勵磁系統(tǒng)運行特點與分析摘要：抽水蓄能機組具有運行工況外，抽水蓄能機組還有發(fā)電調(diào)相、抽水調(diào)相、 抽水運行、變頻啟動、背靠背啟動等多種工況。為了滿足這些要求，其勵磁系統(tǒng) 的運行較為復(fù)雜，須考慮到抽水工況SFC和背靠背起動時對勵磁的相關(guān)要求。文 章結(jié)合黑麋峰電站抽水蓄能機組勵磁系統(tǒng)，分析了抽水蓄能機組保護(hù)勵磁系統(tǒng)運 行特點。關(guān)鍵詞：抽水蓄能機組勵磁系統(tǒng)特點SFC背靠背引言近年來，由于電網(wǎng)規(guī)模不斷擴大，特高壓交直流電網(wǎng)的陸續(xù)投運，電力系統(tǒng) 調(diào)峰矛盾日益顯現(xiàn)，作為電網(wǎng)中目前最有效調(diào)峰手段的抽水蓄能機組建設(shè)也快速 發(fā)展。抽水蓄能機組較常規(guī)水電機組工況多，具有發(fā)電、抽水、發(fā)電調(diào)相、抽水 調(diào)相、抽

2、水運行、變頻啟動、背靠背啟動等多種工況，因此抽水蓄能機組保護(hù)較 常規(guī)水電機組勵磁運行較復(fù)雜，須考慮到抽水工況SFC和背靠背起動時對勵磁的 要求。勵磁調(diào)節(jié)硬件軟件介紹勵磁調(diào)節(jié)器為GMR3調(diào)節(jié)器，共有兩個調(diào)節(jié)通道，一主一備，完全冗余。每 個調(diào)節(jié)通道的硬件組成為：NGT2電源板（1塊），MRB3主處理器板（1塊）， LCOM通訊板（用于內(nèi)部、外部通訊各1塊），PGS3子處理器和信號處理板（1 塊），通道數(shù)字量輸入板DE32（2塊），通道數(shù)字量輸出板DA32（1塊）， ELTERM現(xiàn)地操作終端。2.1 GMR3調(diào)節(jié)軟件GMR3調(diào)節(jié)器軟件由以下幾部分組成：1、操作系統(tǒng)（能夠編輯和監(jiān)視調(diào)節(jié)器 程序）2、主

3、調(diào)節(jié)器程序（帶有現(xiàn)場專用的設(shè)定值）3、子程序（在子處理器中）。操作系統(tǒng)和調(diào)節(jié)器程序運行在主處理器MRB3板中，子程序運行在PGS3板和 LCOM板（通訊板）的子處理器當(dāng)中。子程序處理的任務(wù)有時間限定，這些任務(wù) 有：觸發(fā)脈沖的產(chǎn)生，實際值的計算，總線故障的處理等等。而這些有時間限定 的任務(wù)是主處理器不能完成的。2.2調(diào)節(jié)器的子程序主程序不能處理的一些功能，都由PGS3板中的子程序來完成。PGS板中有3 個子處理器，分別有3個子程序。PrC：用來計算實際值，這些實際值主要有：同步電壓（可控硅電壓）、定子 電壓、定子電流、轉(zhuǎn)子電流等等。子處理器C中還有一個電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的程序。 這些實際值首先由PG

4、S3板采集，然后經(jīng)過濾波和模/數(shù)轉(zhuǎn)換再送到子處理器C中 進(jìn)行處理。這些實際值最后通過雙端口隨機存儲器送到主處理器板MRB3中。PrB:包含有一個手動電流調(diào)節(jié)程序，它具有P（I）特性。MRB3板根據(jù)子處理器C計算值進(jìn)行處理，將處理結(jié)果輸給子處理器B，子處 理器B中的手動電流調(diào)節(jié)程序再根據(jù)勵磁電流，計算出觸發(fā)脈沖的角度。然后傳 給子處理器A。PrA :功能是計算出所需要的觸發(fā)脈沖的個數(shù)，然后通過脈沖放大器傳給每個 可控硅。子處理器A與MRB3的數(shù)據(jù)交換依然通過內(nèi)部的雙端口隨機存儲器來進(jìn)行。2.3限制器2.3.1無延時最小勵磁電流限制器增加勵磁電流，防止在允許的最小勵磁電流下運行。2.3.2無延時最

5、大勵磁電流限制器減小勵磁電流，以限制最大允許頂值勵磁電流。2.3.3帶延時的最大勵磁電流限制器減少勵磁電流，以防止機組因勵磁電流過大而過熱。2.3.4帶延時的定子電流限制器根據(jù)運行方式的不同（過勵或欠勵），減少或增加勵磁電流，以防止因定子 電流過大而過熱。2.3.5無延時功角限制器增加勵磁電流防止同步電機失步，用于限制欠勵。2.3.6無延時的電壓/頻率限制器減少勵磁電流，以防止發(fā)電機和主變壓器的磁密度超出允許的范圍。2.3.7帶延時的發(fā)電機電壓限制器減少/增加勵磁電流，以防止發(fā)電機電壓超出允許運行值。2.3.8電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS電力系統(tǒng)穩(wěn)定器是同步電機勵磁系統(tǒng)的一個附加控制，它的控制作用也是

6、通 過電壓調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)作用而實現(xiàn)的。靜態(tài)勵磁系統(tǒng)具有高的增益和快速響應(yīng)時間， 這大大地幫助了瞬態(tài)穩(wěn)定（同步力矩）。但與此同時，卻趨向于降低對小信號的 穩(wěn)定（阻尼力矩）。PSS控制的目的是提供一個正阻尼系數(shù)，以阻尼發(fā)電機轉(zhuǎn)子 角度的搖擺。在電力系統(tǒng)中，其搖擺的頻率是在一個很大的范圍內(nèi)變化。PSS是 用于提供一個正的阻尼力矩分量以彌補AVR所產(chǎn)生負(fù)阻尼，從而形成一個有補償 的系統(tǒng)，它增加了阻尼，并增強了小信號（靜態(tài)）穩(wěn)定。這是由于生成一個與轉(zhuǎn) 子轉(zhuǎn)速同相的信號，并與AVR得出的參考值相加而得到的。各工況下的勵磁運行特點3.1發(fā)電工況運行機組發(fā)電啟動時，當(dāng)機組轉(zhuǎn)速達(dá)到90%額定轉(zhuǎn)速時，勵磁裝置投入。

7、此時， 勵磁裝置工作在自動電壓調(diào)節(jié)的正常通道，初始勵磁輸出為額定空載勵磁的90%， 大大縮短了機組啟動的時間。3.2背靠背啟動運行BTB啟動方式是指：一臺機組將另一臺機組由靜止?fàn)顟B(tài)拖動到同步泵工況運 行狀態(tài)的一種方式。其勵磁調(diào)節(jié)分為拖動機組和被拖動機組兩個部分：1）拖動機組的勵磁調(diào)節(jié)：在整個啟動過程中，拖動機組工作在自動電壓調(diào)節(jié) 方式，勵磁輸出隨著機組轉(zhuǎn)速的升高而增加。轉(zhuǎn)速與勵磁電流的關(guān)系曲線由U/F 限制回路確定。2）被拖動機組的勵磁調(diào)節(jié)：此時勵磁裝置工作在手動運行通道，其勵磁輸出 在啟動整個過程中均為一個不變的量直至與系統(tǒng)并網(wǎng)后，才切換至自動運行方式。3.3 SFC啟動水泵運行作為被拖動啟

8、動狀態(tài)，該機組的勵磁方式在手動勵磁調(diào)節(jié)通道，由勵磁裝置 提供一固定的勵磁值，直至同步轉(zhuǎn)速。機組并網(wǎng)后，自動切換至自動調(diào)節(jié)器正常 工作通道。3.4電氣剎車工況運行機組停機利用電氣剎車制動，將發(fā)電機出口三相短路，勵磁投入采用手動電 流開環(huán)調(diào)節(jié)，此時轉(zhuǎn)子磁場與定子磁場相反，形成制動力矩以降低機組轉(zhuǎn)速，快 速停機。當(dāng)發(fā)電機轉(zhuǎn)速n60%，自動投入電氣剎車，先合電氣剎車刀閘，剎車刀閘合 上后自動投入勵磁并采用手動電流調(diào)節(jié)方式，加入勵磁電流1320A，在轉(zhuǎn)速n=0 時退電氣剎車，先退出勵磁，再斷開電氣剎車刀閘。3.5強勵當(dāng)發(fā)電機機端電壓下降至額定值80%時，強勵動作，提供2倍的額定勵磁電 流，持續(xù)時間不小于

9、20S勵磁系統(tǒng)電壓響應(yīng)時間，上升（強勵）不大于0.08S， 下降（強減）不大于0.15S。勵磁系統(tǒng)與其它系統(tǒng)的配合4.1勵磁系統(tǒng)與SFC的配合關(guān)系：抽水SFC啟動時，首先合上勵磁開關(guān)并輸出900A勵磁電流，SFC在機橋側(cè)檢 測三相電壓并通過計算得出轉(zhuǎn)子位置。啟動時機端電壓的控制是由勵磁跟SFC共 同完成，勵磁根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的曲線，調(diào)整并輸出勵磁電流。4.2勵磁和保護(hù)之間的關(guān)系：當(dāng)勵磁與機組保護(hù)同時運行時，不論勵磁系統(tǒng)本身故障或機組保護(hù)動作，都 要將機組與勵磁解列。保護(hù)動作，勵磁進(jìn)行事故滅磁。勵磁系統(tǒng)的某些故障也會 啟動保護(hù)裝置。4.3勵磁與同期裝置的關(guān)系：同期的調(diào)節(jié)電壓差是由同期裝置向勵磁系統(tǒng)發(fā)出加減勵磁的命令來實現(xiàn)的。4.4勵磁與計算機監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)系勵磁系統(tǒng)在給定電壓值方式運行，因此計算機監(jiān)控系統(tǒng)給勵磁系統(tǒng)一個電壓 給定