淺談數字式勵磁調節器的運行方式

王斌

摘?要：發電機的穩定運行對勵磁系統性能有著較高的要求，數字式勵磁調節器在這一環節起到了至關重要的作用，是勵磁系統的核心部件。本文基于數字式勵磁調節器，就其調節與裝置的運行方式進行探討。

關鍵詞：數字式勵磁調節器;調節;運行方式

勵磁調節系統是發電機正常運轉的核心裝置，其主要作用有三個方面：穩定機端電壓、將直流電流供給同步發電機、合理地分配系統中的無功功率。隨著科學技術的發展，電力系統的規模在不斷擴大，系統的種類也不段增加，單機容量也越來越大，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步，隨著該理論的發展和完善，數字式勵磁調節器的發展愈發迅速，其使用范圍不斷擴大，已成為我國發電機勵磁調節器的主流方式之一，預計未來會徹底取代模擬式勵磁調節技術。

1 數字勵磁調節系統的原理

數字勵磁系統融合了勵磁控制技術、微處理器技術、控制算法等三種技術。隨著電子信息技術的迅速發展，微型處理器向著低功耗、高速度、高精度方向發展，同時智能技術也在快速發展，大多數數字勵磁控制系統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，數字式勵磁調節器的主控模塊采集數據，然后進行信號模擬整形，供單片機同步采集周期信號。

數字式勵磁調節器的硬件原理如下圖所示。由圖可知：數字式勵磁調節器硬件電路的設計結構簡單，且性價比高，同模擬式勵磁系統相比，元器件數量明顯減少，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 數字式勵磁調節器運行方式

2.1 自動運行方式

自動運行方式是發電機勵磁系統的主要運作方式，該運行方式屬于閉環自動調節的一種。在自動運行模式下，調節器的主要任務是保證發電機段的電壓保持恒定，將機端電壓通過反饋機制實現

PID調節。并且，還可以利用電力系統穩定器附加控制、線性最優勵磁控制和非線性勵磁控制三種方式提高系統的穩定性。

2.2 手動運行方式

數字式勵磁調節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電機的勵磁進行調整，進而實現對機端電壓的調節，且該種方式能實現大范圍的調整，因此多用于機組安裝、檢修或事故跳閘的升壓實驗。

3 雙機系統運行方式

該運行模式是采取功能和結構完全相同的主機和備用機雙機系統。當主機啟動運行時，系統僅對主機發出的信號給以回應。一旦主機發生故障，備用機會馬上啟動，并進入運轉狀態。此外，主機和備用機可通過人工操作實現切換。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，備用機具有在電壓、電流給定和對應的控制環節保證規律和輸出值等內容相同就能實現無擾動切換功能。多數調節器在通信口采用RS-232串行方式或其他通信方式來實現雙機通信功能，即備用機可及時接受到在線機的實時數據。

數字式勵磁調節器在雙機系統運行中，會以循環周期為單位改變控制命令，從而快速準確跟蹤數據，實現無擾動切換。其可以保障備用機能在在線機發生故障時及時完成無擾切換，由備用狀態切換到在線運行。此外，在線機出現軟件出軌且復位無效時，備用機能迅速準確切換至在線狀態，確保發電機穩定有效地運行。

4 三機系統運行方式

三機系統運行方式和雙機系統運行方式的運行原理大體相同，區別在于，為了提高裝置的可靠性，三機備用系統升級了硬件配置。三機系統運行的機理為：A、B兩臺機器可以互為備用，并能自動切換，此外還把C機作為備用機器。當系統在運轉中出現A、B機均發生故障的情況時，C機可以及時運作實現在線運行。C機具有的功能與A、B機相同，也可以為C機設計勵磁控制功能。

三機系統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。在三者結構相同，且三者中有兩個輸出結果相同的情況下，數字式勵磁調節器會選擇此結果輸出。當三者中有兩套發生故障時，整個系統將無法運轉。三取二表決方式的最大優點在于能保證機器設備安全穩定持續運行，大大降低了發電機誤勵磁、失控等故障發生的可能性。這種運行方式常見于繼電保護和安全自動裝置領域。

5 結語

隨著信息時代的飛速發展，各個學科在各自領域快速前進的同時也在交匯發展。從誕生至今，數字式勵磁調節器裝置的理論和實踐互相促進，已經取得了重大進展。在當前，其能適應電力系統發展需求，同時保證勵磁系統安全有效運行;因此將成為勵磁系統未來的發展主體。

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