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摘要：本文首先对励磁系统PSS模型进行简单介绍，重点分析励磁系统PSS存在的功能故障问题。在此基础上针对励磁系统存在的故障问题研究相应的措施进行处理，希望通过本文的研究能够更加全面的了解励磁系统PSS模型的基本特点及常见的功能故障，也为后期更好的处理相关故障，保证系统平稳运行提供参考。
关键词：励磁系统；功能故障；处理措施
1、前言
近年来随着电力行业的不断发展，相关技术也不断进步，励磁系统作为电厂广泛使用的重要系统，逐渐向快速励磁系统的方向发展，系统的反应和运行速度逐渐加快，调节精度也逐渐升高，同时更好的维持系统运行的稳定性，但是在励磁系统速度加快的同时也产生严重的滞后性，导致发电机出现负阻尼，造成发电机振荡。电力系统稳定器的作用主要是抑制0.1～2.6Hz的低频振荡。它从电力系统接受这些振荡信号，并按要求传递给励磁电压调节器，通过电压调节器的自动控制作用，对发电机转子之间的相对振荡提供正阻尼，以此实现对振荡的抑制。目前在电力行业中普遍使用附加自动控制即PSS的模式来增加正阻尼，抑制发电机低频振荡。但是在使用过程中会出现抑制失效甚至反效果的发生，以Pc作为输入信号，检测方便，所需超前角度小，稳定性好，已得到广泛应用，但存在反调现象。但以两种输入信号同为输入信号，就可以相互补偿，减小反调现象的影响。因此在现阶段加强对于励磁系统PSS模型功能故障的分析以及处理措施的研究具有重要的现实意义，能够更加全面的了解导致PSS功能故障的主要问题，从而制定针对性的措施进行处理，有效提高PSS的作用效果，保证励磁系统的稳定运行。
2、励磁系统PSS模型概述
PPS在励磁控制系统中引入一个附加控制信号，以增加发电机的阻尼，也就是提高整个电力系统的阻尼能力，消除电力系统发生低频增幅震荡的可能性。一般定值设定为有功的30%至40%，当有功负荷降到该定指标时候自动停用。励磁变装不装差动也有争论，不过一般不设差动保护，因为励磁变低压侧的电流由于受到可控硅整流的影响不再是标准的正弦波形，有时会造成差动保护误动，励磁变的保护配置一般是电流速断，过流，过负荷，再加上与励磁系统配合的非电量保护。
励磁系统整流工作状态，当控制角α=0度。在ωt0~ωt1期间，a相的电位最高，b相的电位最低，有可能构成通路。坐在ωt0以前工样机组的SCR6的触发脉冲Ug6还存在，在ωt0（α=0）时给共阴极的SCR1以触发脉冲Ug1，则可有SCR1与SCR6构成通路：交流电源的a相—SCR1—R—SCR6—回到电源b相。在负载电阻R上得到线电压Uab。此后只要按顺序给各桥臂元件以触发脉冲，就可依次环流。三相全控桥式整流电路输出电压Ud的波形在一个周期内为匀称的六段。即输出电压Ud的周期是阳极电压周期的六分之一，故计算其平均电压Ud，只须求电流电压U1cosωt在（﹣π/6+α）至（π/6+α）。
在同步电机运行过程中如果受到影响，就容易导致功角δ变化。δ变大，发电机的端电压会出现下降，需要通过励磁电流升高来弥补端电压。但是由于转子回路惯性大，励磁装置，会导致δ摆幅增大，出现负阻尼转矩。励磁系统PSS模型主要模型及参数如图1所示，经过多年的发展，励磁系统PSS模型功能愈加全面，系统愈发完善。
图1励磁系统PSS模型
3、PSS功能故障问题
3.1故障描述
故障前三个机组设备的运行状况如下：一号机组和二号机组都是处于有功负荷状态运行，而且负荷都为100MW，导叶开度都在60%多，无功都是-8MVA，而且；励磁系统PSS都是处于工作状态，对发电机组进行有效保护。不同的是三号机组，三号机组没有启用，处于停机备用的状态。整个系统中的电压紧急控制装置也按照机组运行的状况调整到退出状态。
在正常运行过程中，在距离某电厂90kM左右的位置，甲线发生A相单永接地的故障，导致A相电压迅速下降，故障电流达到6A，满足保护跳闸电流要求，自动跳闸，同时保护距离也呈现三相加速跳。由此可知机组的保护功能是正常作用的。
在甲线出现线路跳闸之后，环回乙线的有功潮流也从原来的82MW迅速增加到200MW。正常情况下线路稳定运行电压的最高值为175MW，200MW远大于175MW，导致乙线出现线路不稳定的现象，最终引发整个电厂机组运行中有功功率和无功功率的波动，具体故障现象如下：一号机组稳定的有功功率呈现上下波动，波动幅度在50MW左右，最低约为50MW，最高为153MW。导叶开度变化不大，在小范围内浮动。变化最大的是无功容量，从原来的-8MVA迅速下降到-44MVA，然后开始在8MVA到31MVA的区间内上下波动。机组的机端电压变动较小，从原来的15kV降为13kV，随后在14.5到15.8kV的区间内上下波动，变化较小。二号机组与一号机组的变化基本相似，有功功率整体偏低约14MW，无功波动区间更低，最低约为-44MVA，机端电压的波动基本相同。电厂系统中220kV的一号母线电压出现电压波动，最低为220kV，最高达到240kV.通过故障录波器显示，系统的频率约为50Hz左右。
3.2故障分析
从振荡波形图以及现场情况分析可知，当系统的振荡频率在1.4Hz以上时，系统中的励磁系统PSS功能能够正常作用，稳定电厂系统的运行，输出正阻尼，维持电厂系统振荡的稳定。但是当电厂甲线出现跳闸故障后，乙线中的稳定容量超过系统规定最值，系统振荡频率变为0.9Hz，在这种振荡频率下，励磁调节器的PSS功能不能正常作用，无法输出正阻尼来抑制振荡，最终导致振荡在系统中出现扩散，引发系统故障。通过试验研究发现，励磁调节器的PSS功能之所以不能在低频率振荡时发挥作用，主要与系统设定的与转速相关的Komeg有关系，Komeg设置不合理导致PSS的转速输出出现问题。在对Komeg值调整后发现，PSS功能仍然异常，不能及时输出正阻尼。经过深入研究发现，励磁调节器的系统程序存在一定的问题，在低频率状态下，Komeg值始终为0.2进行工作。针对这一问题进行程序优化，再次试验发现，PSS功能在低频率下也能正常作用。最低在0.8Hz的频率段，励磁调节器的PSS功能都能正常作用，输出相应的正阻尼，维持系统的稳定。
4、针对故障问题采取的措施
4.1软件程序修改后，组织有关人员在现场进行励磁系统的试验，最终试验结果表明优化后的PSS软件能够满足各种频率段下的工作需求，即使在0.9Hz的频率下也能正确输出相应的正阻尼来抑制系统振荡的扩散。
4.2由于系统振荡异常时会伴随负荷的剧烈变化，加重振荡。因此，电厂在系统中增设安稳减载装置，能够在很短的时间内实现机组负荷的减载，最短能够在10S的时间内将机组负荷降低50MW，从而保持线路功率始终维持在175MW的极限范围内，进而保证系统运行的稳定。
4.3加强对于励磁系统中定值的规范管理，一方面要严格执行统一下发的励磁系统PSS定值单，另一方面要不断对励磁系统中的限制参数、PTD参数和功能参数等进行定值规范管理，有效提高对于励磁系统的定值管理的范围和程度。邀请专家讲解PSS模型的辨识，掌握励磁系统与PSS参数的密切关联，进一步了解不同参数对于整个励磁系统的影响，从而有效提高整个电厂从业人员的PSS理论水平，为励磁系统PSS功能的发挥奠定良好的基础。
5、结语
励磁系统PSS功能的发挥与电力系统的稳定运行有重要的关联，本文研究发现原来使用的励磁系统PSS功能在低频率下不能发挥作用，无法有效维持系统运行的稳定，存在一定的缺点。励磁机的缺点包括轴系加长，因为励磁机侧有功负荷小，轴的质量也小，振动较难解决。与此同时，励磁系统PSS功能还具有显著的优点，其优点包括励磁机的优点：可以做成主励电流不走碳刷架和滑环，碳刷滑环故障率比励磁机故障率高，所以这种励磁方式也叫无刷励磁。还有个优点是可以适当提高机组的容量，因为发电机容量是首先确定的，励磁变的容量可以算出。因此，本文通过研究如何能够更加全面的了解励磁系统PSS模型的基本特点及常见的功能故障，为后期更好的处理相关故障，保证系统平稳运行提供参考，同时对系统程序进行科学合理的优化，将PSS功能的作用范围扩大到0.8Hz的最低频率。未来随着电力行业的不断发展，对于系统运行稳定的要求会更加严格，励磁系统PSS功能必将发挥愈加重要的作用，同时也会遇到更多更复杂的问题，需要励磁系统工作人员不断研究解决。
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