王斌

摘?要：發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定運行對勵磁系統(tǒng)性能有著較高的要求，數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器在這一環(huán)節(jié)起到了至關(guān)重要的作用，是勵磁系統(tǒng)的核心部件。本文基于數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器，就其調(diào)節(jié)與裝置的運行方式進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器;調(diào)節(jié);運行方式

勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)是發(fā)電機(jī)正常運轉(zhuǎn)的核心裝置，其主要作用有三個方面：穩(wěn)定機(jī)端電壓、將直流電流供給同步發(fā)電機(jī)、合理地分配系統(tǒng)中的無功功率。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)的規(guī)模在不斷擴(kuò)大，系統(tǒng)的種類也不段增加，單機(jī)容量也越來越大，其對勵磁的性能要求也在不斷增加，如滿足快速性、多功能性、可靠性、負(fù)載多樣化等要求。與此同時，勵磁控制在理論和實踐方面也取得了長足的進(jìn)步，隨著該理論的發(fā)展和完善，數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器的發(fā)展愈發(fā)迅速，其使用范圍不斷擴(kuò)大，已成為我國發(fā)電機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器的主流方式之一，預(yù)計未來會徹底取代模擬式勵磁調(diào)節(jié)技術(shù)。

1 數(shù)字勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的原理

數(shù)字勵磁系統(tǒng)融合了勵磁控制技術(shù)、微處理器技術(shù)、控制算法等三種技術(shù)。隨著電子信息技術(shù)的迅速發(fā)展，微型處理器向著低功耗、高速度、高精度方向發(fā)展，同時智能技術(shù)也在快速發(fā)展，大多數(shù)數(shù)字勵磁控制系統(tǒng)已開始使用微型處理器，其具有功率單元較大、處理更加迅速、在模擬采集過程中可實時交流采樣等特點。在實際運行中，數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器的主控模塊采集數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行信號模擬整形，供單片機(jī)同步采集周期信號。

數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器的硬件原理如下圖所示。由圖可知：數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器硬件電路的設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，且性價比高，同模擬式勵磁系統(tǒng)相比，元器件數(shù)量明顯減少，故障判斷和維修方便性大大改善，因此在未來擁有廣泛的使用前景。

2 數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器運行方式

2.1 自動運行方式

自動運行方式是發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)的主要運作方式，該運行方式屬于閉環(huán)自動調(diào)節(jié)的一種。在自動運行模式下，調(diào)節(jié)器的主要任務(wù)是保證發(fā)電機(jī)段的電壓保持恒定，將機(jī)端電壓通過反饋機(jī)制實現(xiàn)

PID調(diào)節(jié)。并且，還可以利用電力系統(tǒng)穩(wěn)定器附加控制、線性最優(yōu)勵磁控制和非線性勵磁控制三種方式提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2.2 手動運行方式

數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器可以通過信號集入、定值對比、積分控制運算等手段將控制信號輸送至觸發(fā)單元，但是與手動運行方式相比效果相對遜色。手動方式的主要功能是對發(fā)電機(jī)的勵磁進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而實現(xiàn)對機(jī)端電壓的調(diào)節(jié)，且該種方式能實現(xiàn)大范圍的調(diào)整，因此多用于機(jī)組安裝、檢修或事故跳閘的升壓實驗。

3 雙機(jī)系統(tǒng)運行方式

該運行模式是采取功能和結(jié)構(gòu)完全相同的主機(jī)和備用機(jī)雙機(jī)系統(tǒng)。當(dāng)主機(jī)啟動運行時，系統(tǒng)僅對主機(jī)發(fā)出的信號給以回應(yīng)。一旦主機(jī)發(fā)生故障，備用機(jī)會馬上啟動，并進(jìn)入運轉(zhuǎn)狀態(tài)。此外，主機(jī)和備用機(jī)可通過人工操作實現(xiàn)切換。為了在實際運行中快速切換，兩者具有互相跟蹤工作狀況的功能。并且，備用機(jī)具有在電壓、電流給定和對應(yīng)的控制環(huán)節(jié)保證規(guī)律和輸出值等內(nèi)容相同就能實現(xiàn)無擾動切換功能。多數(shù)調(diào)節(jié)器在通信口采用RS-232串行方式或其他通信方式來實現(xiàn)雙機(jī)通信功能，即備用機(jī)可及時接受到在線機(jī)的實時數(shù)據(jù)。

數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器在雙機(jī)系統(tǒng)運行中，會以循環(huán)周期為單位改變控制命令，從而快速準(zhǔn)確跟蹤數(shù)據(jù)，實現(xiàn)無擾動切換。其可以保障備用機(jī)能在在線機(jī)發(fā)生故障時及時完成無擾切換，由備用狀態(tài)切換到在線運行。此外，在線機(jī)出現(xiàn)軟件出軌且復(fù)位無效時，備用機(jī)能迅速準(zhǔn)確切換至在線狀態(tài)，確保發(fā)電機(jī)穩(wěn)定有效地運行。

4 三機(jī)系統(tǒng)運行方式

三機(jī)系統(tǒng)運行方式和雙機(jī)系統(tǒng)運行方式的運行原理大體相同，區(qū)別在于，為了提高裝置的可靠性，三機(jī)備用系統(tǒng)升級了硬件配置。三機(jī)系統(tǒng)運行的機(jī)理為：A、B兩臺機(jī)器可以互為備用，并能自動切換，此外還把C機(jī)作為備用機(jī)器。當(dāng)系統(tǒng)在運轉(zhuǎn)中出現(xiàn)A、B機(jī)均發(fā)生故障的情況時，C機(jī)可以及時運作實現(xiàn)在線運行。C機(jī)具有的功能與A、B機(jī)相同，也可以為C機(jī)設(shè)計勵磁控制功能。

三機(jī)系統(tǒng)運行也可以采取三取二表決運行方式。在這種運行方式下，三套功能裝備同時工作、接收外部信號。在三者結(jié)構(gòu)相同，且三者中有兩個輸出結(jié)果相同的情況下，數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器會選擇此結(jié)果輸出。當(dāng)三者中有兩套發(fā)生故障時，整個系統(tǒng)將無法運轉(zhuǎn)。三取二表決方式的最大優(yōu)點在于能保證機(jī)器設(shè)備安全穩(wěn)定持續(xù)運行，大大降低了發(fā)電機(jī)誤勵磁、失控等故障發(fā)生的可能性。這種運行方式常見于繼電保護(hù)和安全自動裝置領(lǐng)域。

5 結(jié)語

隨著信息時代的飛速發(fā)展，各個學(xué)科在各自領(lǐng)域快速前進(jìn)的同時也在交匯發(fā)展。從誕生至今，數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器裝置的理論和實踐互相促進(jìn)，已經(jīng)取得了重大進(jìn)展。在當(dāng)前，其能適應(yīng)電力系統(tǒng)發(fā)展需求，同時保證勵磁系統(tǒng)安全有效運行;因此將成為勵磁系統(tǒng)未來的發(fā)展主體。

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