浅谈数字式励磁调节器的运行方式

赵翔宇

国电南瑞科技股份有限公司，江苏南京 210061

数字式励磁调节器由于具有功能丰富、修改灵活的软件系统，可以适应发电机或电力系统的不同运行需求而实现多种调节远行方式，这些运行分式基本上能够满足发电机或电力系统的各种运行要求。

1 数字式励磁调节器的调节运行方式

1.1 恒机端电压(自动)运行方式

该方式为发电机励磁系统闭环自动调节方式。在该种运行方式下，数字式励磁调节器的旨要任务是维持发电机端电压恒定，—般是把机端电压，作为反馈量，实现PID调节；向时，为了提高电力系统运行的稳定件，数字式励磁调节器还可以实现更为复杂的控制规律，如电力系统稳定器（PSS）附加控制、线性最优励磁控制（LOEC）、非线性励磁控制（NEC）等。恒机端电压（自功）运行方式是数字式励磁调节器的主要运行方式。

1.2 恒励磁电流（手动)运行方式

一般而言，励磁调节器都有“自动”和“手动”两种运行方式，数字式励磁调节器也不例外。在恒励磁电流（手动）运行方式下，数字式励磁调节器采入信号，与给定值比较，经比例（积分）控制规律的运算后送出控制信号到移相触发单元。由于自动运行方式的电压整定范围有限，在机组安装、检修或事故跳闸后进行发电机升压试验时，通常用手动方式来调整发电机的励磁从而调节机端电压或发电机的无功，这样调情较为平稳，调整范围可以很宽。

此外，其他还有多种运行方式，例如：手动／自动运行方式的跟踪与切换、恒无功功率/恒功率因数运行方式、跟踪母线电压运行方式等等。

对于数字式励磁调节器的装置运行方式一般来说，单机系统是无法满足数字式励磁调节器高可靠性的要求。为此，人们常采用硬件冗余技术来提高励磁调节器工作的可靠性，主要方案有双重化系统或三机系统，分别对应两套调节器互为备用的运行方式和三机系统运行方式。二者相比，三机系统运行的可靠性和安全性都要高一些，但造价也高，切换逻辑相对复杂。

2 两套调节器互为备用的运行方式

在这种运行力式下，数字式励磁调节器采用全双机系统，主机和备用机是两台相同的数字式励磁调节器，接收同样的信号，进行同样的运算。主机在线运行时，只有主机发出的触发脉冲有效。在运行中主机因任何原因发生故障时，应能立即实现备用机的自动切换，使备用机进入在线控制。在正常运行情况下下，主机和备用机之间应能实现人工手动切换。互为备用的两套调节器在运行过程中随时有可能互相切换运行，为满足平稳切换的要求，两套调节器应互相跟踪工作状况，即备用机跟踪在线运行的主机的工作状况，而哪一套调节器作为主机在线运行又是随时可能变化的。鉴于两套调节器的软件构成完全相同，即使不同的数字式励磁调节器所采用的控制规律有所不同，一般而言，只要由备用机跟踪在线机的电压给定、电流给定和相应控制规律环节输出值等内容，即可实现无扰动切换。具体实现方案一般是利用RS-232串行通信口或其他通信方式实现双机通信，由在线机将所需的各种跟踪值传送给备用机。至于跟踪速率，数字式励磁调节器可以以控制程序的循环周期为单位，每个循环周期改变一次控制命令，即跟踪一次。这种做法具有跟踪快、准的特点，可达到无扰动切换。

当在线机出现故障导致失磁失控时，备用机应能立即切换至在线运行状态。另外，当在线机软件程序运行出轨，软件复位连续功作几次无效后，备用机也应能够切换至在线远行状态，从而确保发电机的安全运行。

3 三机系统运行方式

与两套调节器互为备用的远行方式相比，采用三机系统的主要目的是通过增加硬件投资来进一步提高数字式励磁调节器装置运行的可靠性和安全性。三机运行方式又可分为三机备用运行方式和三取二表决运行方式两种。

3.1 三机备用运行方式

这种方式的工作原理是，除A机与B机互为备用可自动切换外，还设计了后备C机。当A、B机均发生故障时，C机能自动切换至在线运行。C机可以设计为具有和A、B机一样的功能，但一般情况下A、B机同时故障的几率较小，为简化方案，可以设计C机具有较为简单的励磁控制功能，例如只保证发电机按恒励磁电流（手动）运行方式继续运行。

三机备用运行方式和双机互为备用的运行方式原理上没有大的差别，只是三机备用运行方式以增加硬件投资为代价达到了数字式励磁调节器装置运行可靠性的提高。

3.2 三取二表决运行方式

在该种起行方式下，三机都在线工作，三套调节器接收同样的外部输入信号，三者的软、硬件结构区完全一致，当三套调节器有两套的输出结果—致时，即将此输出结果作为数字式励磁调节器的输出送至励磁系统中的被控对象部分。当三机中有两套调节器故障时，数字式励磁调节器即无法工作，因此三取二表决运行方式较之双机互为备用的运行方式在可靠性方面并没有什么提高。三取二表决方式的优点表现在装置运行安全性的提高上，即可以较好地避免错误的励磁控制信号的输出，从而避免发电机的误励磁、失控等现象的发生。

三取二表决运行方式在电力系统继电保护和安全自动装置中应用较为广泛，因为继电保护或安全自动装置的误动作会给电力系统带来较大的危害、甚至造成灾难性的后果，而采用三取二表决方式可以降低装置误动的可能性。目前在数字式励磁调节器中采用三取二表决运行方式的方案尚未看到，但要作为—种可能的运行方式。

[1]刘青松.TDWL-1型可控硅数字励磁调节器[J].山西电力技术，1998(6).

[2]李家坤.同步发电机励磁控制方式发展综述[J].电力学报，2005(1).