殷修涛 郭春平
（国电南瑞科技股份有限公司 江苏南京 211106）
摘要：仙游抽水蓄能电站安装4台单机容量为250MW的混流可逆式水泵水轮发电电动机组，根据电站励磁系统设计要求，对其配置和控制策略等进行研究：主要包括励磁系统配置、机组多运行工况控制、四象限无功功率限制保护、全工况PSS控制、SFC启动控制、背靠背启动控制和全工况主辅环协调控制等专题，以期为工程应用提供理论依据。
关键词：抽水蓄能；无级调速；交流励磁；控制策略；
励磁系统配置
电站4台抽水蓄能机组励磁系统一次采用低压同期接线方式，配置也相同，均由励磁变压器、数字式调节器、阳极开关（交流断路器）、整流装置、灭磁开关（直流断路器）、灭磁及过电压保护装置、黑启动装置等7部分组成，其中1号机组励磁系统现场屏柜见图1所示。
图1 仙游抽水蓄能电站1号机组励磁系统屏柜
励磁系统控制策略研究
机组多运行工况控制
抽水蓄能机组运行工况较为复杂，励磁系统投入前，监控系统首先给励磁系统运行工况（发电、背靠背发电机启动、背靠背电动机启动、SFC启动、电气制动、黑启动模式）选择指令，励磁系统将依据该指令选择相应的运行控制策略，其控制流程见图2所示。
图2机组多运行工况控制
四象限无功功率限制保护
抽水蓄能机组有发电机和电动机两工况运行方式，具体有：发电机滞相运行、发电机进相运行、电动机滞相运行和电动机进相运行等四象限运行工况，所以励磁系统的无功功率限制保护控制应能保证机组在全工况下有效，均能够起到限制无功功率在机组和电网安全稳定范围之内。
全工况PSS控制
抽水蓄能机组无论运行于发电机工况还是电动机工况，在快速调节、重负载等情况下，均有可能引起电力系统的负阻尼，产生低频振荡。如何保证以上两工况下PSS控制的有效性，是PSS应用于抽水蓄能机组励磁系统中的难点。
抽水蓄能机组在发电机和电动机两工况下，励磁系统具有相近的无补偿频率特性，所以PSS参数整定方法可沿用常规发电机组参数整定方法；在电动工况下沿用原有发电机工况下的PSS参数，将所采样的有功功率值取反即可，这样就可以保证两工况下PSS都能够提供正阻尼来抑制低频振荡。
SFC启动控制
抽水蓄能机组兼有发电和电动两种运行工况，这两种运行工况下，励磁系统控制策略有所区别。在发电工况下，励磁系统以常规控制策略运行，在水泵电动启动及运行工况下，应采用不同的控制策略，以实现启动的快速性和平稳性，同时避免产生较大的启动电流，对电网稳定性产生不利影响。为解决此问题在国际上首次提出了机组低于10%额定转速阶段励磁系统采用变增益控制策略，见图3所示，以实现机组SFC启动方式低转速阶段励磁系统具有高起始特性，保证了机组低速启动的快速性和平稳性，提高了机组启动成功率。
图3机组SFC启动方式机组低于10%额定转速励磁系统变增益控制
背靠背启动控制
背靠背启动时两台机组励磁电流的取值大小，关系到对被拖动机组启动成功与否。励磁电流取值应在0.8～1.3倍额定值范围以内，详见表1。
（下转第347页）
表1 励磁电流取值对机组启动的影响
注： 表示发电机励磁电流设定值， 表示电动机励磁电流设定值。
全工况主辅环协调控制
励磁调节器分主调节环节和辅助调节环节（简称主环和辅环），为满足抽水蓄能机组在多运行工况下，对机组和电网控制的要求，励磁调节器既要保证各个环节具有良好的调节性能，又要处理好各个环节之间的协调问题，这是全工况主辅环协调控制的难点。
结束语
电站4台机组励磁系统自2013年12月全部投入商业运行以后，设备安全、稳定、高效运行，各项技术性能指标优于国家、行业等相关技术标准要求，系统整体技术处于国内领先、国际先进，部分技术达到国际领先水平。
作者简介：
殷修涛（1980.02.23），男，学历：哈尔滨工业大学电气工程及其自动化学士，，研究方向：同步发电机励磁
论文作者:殷修涛,郭春平
论文发表刊物:《电力设备》2015年7期供稿
论文发表时间:2016/2/16
标签：工况论文; 机组论文; 励磁论文; 系统论文; 发电机论文; 电动机论文; 策略论文; 《电力设备》2015年7期供稿论文;