浅谈数字式励磁调节器的运行方式

王斌

摘 要：发电机的稳定运行对励磁系统性能有着较高的要求，数字式励磁调节器在这一环节起到了至关重要的作用，是励磁系统的核心部件。本文基于数字式励磁调节器，就其调节与装置的运行方式进行探讨。

关键词：数字式励磁调节器;调节;运行方式

励磁调节系统是发电机正常运转的核心装置，其主要作用有三个方面：稳定机端电压、将直流电流供给同步发电机、合理地分配系统中的无功功率。随着科学技术的发展，电力系统的规模在不断扩大，系统的种类也不段增加，单机容量也越来越大，其对励磁的性能要求也在不断增加，如满足快速性、多功能性、可靠性、负载多样化等要求。与此同时，励磁控制在理论和实践方面也取得了长足的进步，随着该理论的发展和完善，数字式励磁调节器的发展愈发迅速，其使用范围不断扩大，已成为我国发电机励磁调节器的主流方式之一，预计未来会彻底取代模拟式励磁调节技术。

1 数字励磁调节系统的原理

数字励磁系统融合了励磁控制技术、微处理器技术、控制算法等三种技术。随着电子信息技术的迅速发展，微型处理器向着低功耗、高速度、高精度方向发展，同时智能技术也在快速发展，大多数数字励磁控制系统已开始使用微型处理器，其具有功率单元较大、处理更加迅速、在模拟采集过程中可实时交流采样等特点。在实际运行中，数字式励磁调节器的主控模块采集数据，然后进行信号模拟整形，供单片机同步采集周期信号。

数字式励磁调节器的硬件原理如下图所示。由图可知：数字式励磁调节器硬件电路的设计结构简单，且性价比高，同模拟式励磁系统相比，元器件数量明显减少，故障判断和维修方便性大大改善，因此在未来拥有广泛的使用前景。

2 数字式励磁调节器运行方式

2.1 自动运行方式

自动运行方式是发电机励磁系统的主要运作方式，该运行方式属于闭环自动调节的一种。在自动运行模式下，调节器的主要任务是保证发电机段的电压保持恒定，将机端电压通过反馈机制实现

PID调节。并且，还可以利用电力系统稳定器附加控制、线性最优励磁控制和非线性励磁控制三种方式提高系统的稳定性。

2.2 手动运行方式

数字式励磁调节器可以通过信号集入、定值对比、积分控制运算等手段将控制信号输送至触发单元，但是与手动运行方式相比效果相对逊色。手动方式的主要功能是对发电机的励磁进行调整，进而实现对机端电压的调节，且该种方式能实现大范围的调整，因此多用于机组安装、检修或事故跳闸的升压实验。

3 双机系统运行方式

该运行模式是采取功能和结构完全相同的主机和备用机双机系统。当主机启动运行时，系统仅对主机发出的信号给以回应。一旦主机发生故障，备用机会马上启动，并进入运转状态。此外，主机和备用机可通过人工操作实现切换。为了在实际运行中快速切换，两者具有互相跟踪工作状况的功能。并且，备用机具有在电压、电流给定和对应的控制环节保证规律和输出值等内容相同就能实现无扰动切换功能。多数调节器在通信口采用RS-232串行方式或其他通信方式来实现双机通信功能，即备用机可及时接受到在线机的实时数据。

数字式励磁调节器在双机系统运行中，会以循环周期为单位改变控制命令，從而快速准确跟踪数据，实现无扰动切换。其可以保障备用机能在在线机发生故障时及时完成无扰切换，由备用状态切换到在线运行。此外，在线机出现软件出轨且复位无效时，备用机能迅速准确切换至在线状态，确保发电机稳定有效地运行。

4 三机系统运行方式

三机系统运行方式和双机系统运行方式的运行原理大体相同，区别在于，为了提高装置的可靠性，三机备用系统升级了硬件配置。三机系统运行的机理为：A、B两台机器可以互为备用，并能自动切换，此外还把C机作为备用机器。当系统在运转中出现A、B机均发生故障的情况时，C机可以及时运作实现在线运行。C机具有的功能与A、B机相同，也可以为C机设计励磁控制功能。

三机系统运行也可以采取三取二表决运行方式。在这种运行方式下，三套功能装备同时工作、接收外部信号。在三者结构相同，且三者中有两个输出结果相同的情况下，数字式励磁调节器会选择此结果输出。当三者中有两套发生故障时，整个系统将无法运转。三取二表决方式的最大优点在于能保证机器设备安全稳定持续运行，大大降低了发电机误励磁、失控等故障发生的可能性。这种运行方式常见于继电保护和安全自动装置领域。

5 结语

随着信息时代的飞速发展，各个学科在各自领域快速前进的同时也在交汇发展。从诞生至今，数字式励磁调节器装置的理论和实践互相促进，已经取得了重大进展。在当前，其能适应电力系统发展需求，同时保证励磁系统安全有效运行;因此将成为励磁系统未来的发展主体。

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