摘要：随着国家的发展、社会的进步，人们的生活水平得到了极大的提高，无论是日常生活还是工作中都需要电能的提供，因此电力系统占有十分重要的地位。然而越来越多生活设施的建设，对电力系统的电能供应要求也在逐渐提高，因此如何保障电力系统的稳定性则成为了电力企业在发展上面临的问题。对于同步发电机励磁电源而言，励磁系统是同步发电机励磁电源构成中的重要系统，励磁系统的存在，在很大程度上提升了电力系统的稳定性，为电力系统的正常工作运转提供了不容小觑的帮助。基于此本文将针对发电机励磁系统对电力系统稳定性的影响进行讨论。
关键词：发电机；励磁系统；电力系统；稳定性
同步发电机的组成元件中包含了励磁系统，励磁系统也是其中的核心部件之一，励磁系统的存在可以降低电力系统的故障发生率，同时系统整体的安全性也可以得到保障。在对远方负荷中心进行供电时，电力系统多借助多回高压输电线进行，然而这种供电方式的稳定性低，外界的影响因素均有可能降低其稳定性，从而使得供电线路出现问题。将励磁系统运用至电力系统的运转中，可以降低风险产生的概率，并且在故障发生时励磁系统可以通过加大励磁电流的方式来刺激保护装置开启，从而使得电力系统可以继续正常运作。
一、电力系统的稳定性分析
安全分析是电力系统稳定性分析工作的首要任务，安全分析指的是由工作人员进行一系列的数据采集与数据分析，对电力系统运行过程中容易出现的故障进行情景模拟，通过制定相应的预防措施降低故障发生率，当出现故障时保障电力系统正常运行。在电力系统工作的过程中极有可能出现短路等故障，此时电力系统的稳定性极有可能降低，整体的功率也会因为相应的解决措施而降低，通过对电力系统采取限负荷的措施可以维持系统的正常运作。
在故障发生过程中，电力系统最常遭遇的问题便是功率的降低，而励磁系统则可以有效解决这个烦恼。可以假设一个能量转换装置，其组成有蒸汽机、汽轮机、发电机以及调速器，在这个装置中，热能先是经过汽轮机产生机械能，机械能通过发电机从而变成电能，因此励磁系统可以直接进行功率的调控，只需要借助能量转换装置即可。
二、励磁控制基本原理
励磁机、发电机、电压调节器等元件是励磁系统的构建元素，对于励磁系统而言，励磁电流和转子电压都是直接受到发电机机端电压的影响，当机端电压上升，它们均会下降，经过这一系列的反应，机端电压也会得到有效控制从而开始降低，此时对系统产生的扰动也会消失，电力系统又可以继续稳定运行。励磁控制系统的存在降低了电力系统的管理和维修难度，当出现小故障时励磁系统可以自身做出反应来保障电力系统正常运转，居民的生活也不会因此受到影响，同时励磁系统还可以提升电机以及电力系统的功率。
直流、交流以及静止励磁系统，是我国目前常用的励磁系统模型。由于电力系统较为庞大，且建设成本昂贵，因此常采用各类模型来进行建设前规划，以及之后系统维修处理的分析。快速励磁方法可以在故障发生时对系统中的数据进行采集、分析和处理，采用这种方法可以控制发电机产生的转差摇摆，暂时保持电力系统运行的稳定性，因此快速励磁控制方法也常被加入在通用励磁系统中。
三、励磁系统对电力系统稳定性的影响
3.1 励磁系统对电力系统静态稳定性的影响
电力系统静态稳定性指的是当有微小的扰动对系统产生影响时，系统自身可以进行处理与修复，并且可以在短时间内恢复到之前稳定运行的状态。发电机端电压的变化直接影响定子电流和励磁电流的变化，励磁电流发生改变，则电力系统静态稳定性也会因此而消失。为了消除这种扰动使系统重新回到静态稳定，可以在系统中加入励磁调节器，励磁调节器的主要作用在于对励磁电流的大小进行控制。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆针对端电压的下降，励磁调整器会对励磁电流做出相应的调整，增大励磁电流，使得增加与消减的分量持平，这样就会使系统重回静态稳定。
3.2 励磁调节对电力系统动态稳定性的影响
电力系统的功率本应当随着故障的趋向于收敛的方向，然而由于一些因素的原因，功率趋向于发散状态或者是呈等幅振荡状态，这类现象的持续时间大约在几十秒之内，这就是常说的电力系统的动态稳定性。电力系统所配备的快速励磁系统产生的负阻尼，是导致功率呈等幅振荡状态的主要因素。系统的稳定性对社会的正常运转以及居民的生活工作都有十分重要的影响，因此为了提升系统的动态稳定性，可以通过加大正阻尼转矩来实现。加大正阻尼转矩其实就是在励磁调节器中添加附加信号，励磁系统通过对发电机的转速和功率的变化数据进行采集与分析处理，调节器根据数据分析结果对发电机进行相位补偿，发电机的制动能力因此增加，电力系统也将变得更加稳定和安全。
3.3 励磁调节对电力系统暂态稳定的影响
电力系统的暂态稳定实际是一段过渡期，当系统出现故障时，从故障修复到系统重新运作需要一段时间，在此期间系统通过之前的各类修复装置，可以达到自我进行修复的目的，从而使系统恢复稳态。由于电力系统较为庞大且构造复杂，故障的排查工作也较难开展，所耗费的时间也比较长，如果出现故障后系统不具备一定的自我恢复能力，这对社会运转会造成较大的危害，因此需要重视暂定稳态这项功能，在电力系统的日常检查维护是需要对这方面重点关注。提升暂态稳定也可以更好的保障电力系统的运作，而提升的方法主要有两种，分别为减小原动机的机械力矩，和增大发电机的电磁力矩。伴随着励磁电流的增加，电磁力矩也会因此增大。电力系统是一项十分大型的项目，其组成元件数量多，并且具有的特性也不同，因此稳态暂定的时间也会随之发生改变，为了将稳态暂定的时间确定在一个合适的范围内，在需要时会采用对强行励磁倍数进行提高的方法，来降低所耗时间。
四、励磁控制的策略
拉入再同步、滑过同步以及再同步失败是再同步控制策略的三个主要阶段。极值控制办法并不是任何地方都适用，将该种方法适用于同步振荡是造成再同步失败的主要因素，而通过增大同步振荡的阻尼可以降低这种状况的发生概率。增大同步振荡的阻尼可以依靠最优励磁控制、自适应励磁控制等方式进行，借助这些方式可以帮助系统引入正阻尼力矩，从而尽可能避免或降低上述状况重复发生的概率。
从同步附加断续励磁控制的角度而言，增大功率可以在发电机失步后将其拉入再同步，当电压达到负顶值时则减小电功率。发动机再次加速后，为了尽可能避免同步再失败的状况发生，可以再加速后增加阻尼力矩；当发动机再次减速时，仅仅通过常规AVR便可以实现，无需再次使用再同步附加断续励磁。
五、结语
在科技水平的不断发展之下，新型技术也被引入至励磁设备中，新型的数字自动调节励磁装置也被引用至电力系统中，当电力系统发生故障时，自动调节励磁装置可以自动检测并做出反应，根据端电压的变化进行励磁电流的相应调整，进而解决故障对电力系统所造成的威胁。
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论文作者:韩宏诚
论文发表刊物:《电力设备》2018年第19期
论文发表时间:2018/10/14
标签：励磁论文; 电力系统论文; 系统论文; 稳定性论文; 发电机论文; 端电压论文; 故障论文; 《电力设备》2018年第19期论文;