摘要：本文主要从3个角度来分析探讨并网发电机组的网源协调原则，并根据分析结果得出一种新型的协调方法，能够保证低励无缝配合以及进相运行。就本文的研究结果显示，要想实现并网发电机组与励磁体系的无缝配合，这二者最好使用相似的动作特征，然后留存一定的时间差距，从而保障励磁体系的有关限制作用能够比继电保护功能运行更快。
关键词：并网发电机组；网源协调原则；探讨
容量较大的输电渠道的接收端以及发送端的机组性能直接与电量的输送能力以及是否稳定密切相关，所以，人们必须要对这一部分的内容提起足够的重视。对全球范围内已经发生的多起大型断电故障进行分析探索，结果显示大多数原因都是由于并网机组的涉网保护和励磁系统的设置不够恰当，从而致使电力系统误判，使得开关跳闸，并使得停电事故的牵涉范围增大，给社会的生产活动和人们的正常生活带来了诸多不便。
1.机组励磁系统过励限制与转子绕组超负荷保护的配合
一般情况下，转子绕组的超负荷防护可以划分为固定时限以及反时限这两种类型，此类防护措施能够保证励磁绕组的运行安全，防止因为温度过高而被烧毁。反时限的超负荷防护措施通常依照转子绕组所能够承受大最大温度值设定，在中国，各个防护厂商都使用相同的动作特值。
并网发电机组的励磁调节装置的过励限定值通常依照励磁电流能否可以超过限定值对调节设备的输出功能进行调控，同样可以分为两类，即瞬时电流限定以及反式电流限定。而不同的厂商所生产的励磁调控设备，互相之间的过励控制数值存在很大的区别，特别是国外生产的励磁调控设备，过励控制与转子绕组所能承受的热度数值不相同。比如说，在我国使用较为广泛的励磁调控设备便是UNITROL 5000，而这一设备所设置的反时限过励控制值为
依据继电防护的相关条例可知，励磁控制设备的过励调控功能需要在并网发电机的转子绕组产生超负荷防护之前运作。对上述两个式子进行对照，可以观察得知二者之间存在着十分大的区别，为了可以更加直接地得知二者之间的配合联系，接下来以某个550 MW的水电发电机机组作为实例，将其反时限的过励控制特性与转子绕组的超负荷防护特性表示在下图之中，一直改发电机组的转子绕组的产热系数为28．45。
对图1进行分析可以得知，UNITROL 5000励磁调控设备的过励控制的运作时间，除去在强励系数靠近2的时候可以和发电机组转子绕组的超负荷防护进行协调运转之外，在另外的状态下，其运行的时间都显著超过了转子绕组的超负荷防护，所以，二者不能协调运转。上述问题在发电的现场较为常见，不过以前却并未得到关注。
在上述分析探究下了解到，要想实现励磁体系的过励控制和转子绕组的超负荷防护二者之间的良好配合，那么励磁控制设备的反时限过励控制就需要使用和转子绕组超负荷防护一致的特性值，并保持一定量的时间差值，从而确保其能够先行运作。
2机组低励限制与失磁保护的配合
对励磁系统进行低励控制的目的在于避免并网发电机由于电流太低而变得不够稳定。以前的励磁控制设备所使用的低励控制措施普遍使用P-Q平面坐标系来表现其坐标位置，但是并网发电机机组的失磁防护阻抗动作公式使用R-X坐标系表示。因为二者使用的坐标系存在区别，也就不能直接对二者的组合关系进行分析，以前因为组合关系不合理而致使并网发电机失磁防护运行失误的事故也是常常出现。
为了更好的探究二者之间的组合原理，将二者放置到相同的坐标系之中，然后比较。由于失磁防护阻抗的特性由R-X坐标系转换成P-Q平面坐标系较为方便，而且各个防护厂商所使用的特性较为统一，这里就把异步阻抗圆以及失磁静稳阻抗圆都投射到了P-Q平面坐标系之中，然后再将其与励磁体系的低励控制特性进行对比，具体如下图所示。
所以，对上图观察可以得知，在将两圆投射到P-Q平面坐标系之后仍然属于圆形，并且二者的位置关系为相切关系。
励磁体系的低励控制类型较为丰富，通常较为常见的有功角式低励控制、模拟静稳圆式低励控制、P—Q折线式低励控制和P—Q直线式低励磁控制。如上图所示，要想保证低励控制的运作早于失磁防护，那么低励控制的特性就需要全部处于静稳P—Q圆的中间。但是这一条件若是使用上述低励控制特性十分难以达成，而且难免会出现交叉配合失调的状况。所以，若是从先满足配合失磁防护阻抗的方向思考，低励控制的特性最好使用多点折线的类型以及模拟静稳圆类型，这样可以保证其与静态稳定边界更加符合。
一类以阻抗特性为基础的低励控制措施，通过将失磁防护阻抗与低励控制的判断使用相同的特性，并设置一定的级差，且动作特性如下所示：
以上述式子为基础的静稳阻抗圆以及低励控制阻抗圆二者的圆心相同，并且后者直径要比前者大，大约为K倍左右（如下图），运行时间延长值为50毫秒左右。
使用上述控制特性之后，能够保证励磁调控设备的低励控制能在失磁防护之前运作，当前这一措施已经正式投入使用，且使用效果较佳。
3.机组低励限制与进相能力的配合
失磁防护的目的是为了保证并网发电机的安全，而低励控制的目的在于对励磁系统进行保护，尽管以往的整定计量上二者之间并不存在直接关联，不够对它们的构造理念分析便可得知，低励控制能够使得发电机机组在进行进相运行时能够控制自身保持低于静稳限制值的状态，而失磁防护则是具有在发电机机组低励或者失磁之后能够立即进行跳闸处理，使得发电机其系统之间不会产生不同步运作的问题。所以，二者在机组进行进相运行的时候应当仔细思量组合的关系，要保证低励控制先运作，失磁防护后运作。
应该使得低励控制曲线与进相运行的深度边界的位置关系调整为前者下，后者上，并使得静稳边界和低励控制曲线的距离保持相对稳定的幅度。而静稳边界的位置处于异步阻抗圆的上方，并且异步阻抗圆不可以和低励控制曲线产生交叉关系。在进相运行持续加深的状态下，低励限制曲线会率先发挥控制功能，保障静稳储备如上面的图2所示，并且异步特性圆与静稳特性圆共有的圆心也与发电机目前的电压量存在一定联系。在进相运行的不断加深过程中，机端电压不断减小，静稳边界不断缩小，并且异步阻抗圆也开始朝着P轴的方向逐渐移动（如下图）。
这时，低励控制曲线需要电压的降低而朝上不断移动，且应当保持与静稳边界之间的距离较为充裕。在进相运行的过程中，进相能力会伴随机端的电压值的减少而减少，进相深度不可以依照额定电压值的进相限度来考虑分析，若是这时低励控制曲线并未岁电压的改变而自发调节，依旧依照额定电压的理论进相点持续运转，那么就有可能使其进入异步圆的内部，从而引发失磁保护运作。
为了避免上述现象的发生，可以使用以下预警方法：用发电机的有效功率以及机端电压来对当下的稳定无功边界值进行计算，若是进相无效功率与静态稳定无效界限值较为相近，那么就会直接开启报警反应，对电厂内的工作人员提供警示，防止由于进相太深致使失磁防护无法运作。
结束语：
要想有效强化并网机组的稳定性管控、提高网源运作调整的能力，需要进行广范围的并网发电机组的网源协调核心要素的考察和研究，并将重点聚焦于机组涉网保护的能力能否满足电力输送网络的稳定运行需求，分析机组励磁体系的相关参数的设计能否符合电网的运转条件，以及并网发电机组的辅助系统是否足够安全。
参考文献：
[1]李中玉，孙胜洪，王睿.并网发电机组网源协调原则的探讨[D].华东电力，2013，41（3）：673-675.
论文作者:李大志,王卫,黄立华,张绍峰,王腾飞
论文发表刊物:《电力设备》2018年第22期
论文发表时间:2018/11/28
标签：机组论文; 防护论文; 绕组论文; 励磁论文; 阻抗论文; 转子论文; 发电机论文; 《电力设备》2018年第22期论文;