近半个世纪以来.doc

近半个世纪以来,同步发电机励磁控制一直是学术界关注和研究的热点,仅国内学者在这一领域所发表的研究论文已有数百篇之多。几乎所有先进控制理论,如线性最优、非线性最优、鲁棒控制、人工智能等,都被引人到励磁控制的研究中。任何一种新近提出的控制算法,都在某一些方面取得了进展和突破,这为实际系统励磁控制水平的提高积累了较多资料,也为稳定控制研究的继续深人提供了理论准备。但是,应该看到,励磁控制的目标是多重的,而不是单一的不同发电机的励磁调节回路之间又是藕合的、交互影响的,电力系统的高维、非线性特点更增加了控制的复杂性。因此,励磁控制至今还是一个挑战性的难题。虽然学术界已经取得了一定成果,但是,实际电力系统中大量运行的仍然是传统AVR+PSS,所占比例高居以98%上。可见,励磁调节在控制算法层次上的应用水平并没有实质性提高。在“西电东送”和“全国互联”的推进中,大区电网的低频振荡现象时有发生,虽未形成灾难事故,但其潜伏的隐患令人担忧,很多棘手的问题有待解决。众多学者也因此而对励磁控制更加关注。很多同行已经认识到这一事实截止目前,没有任何一种励磁规律能够圆满解决电力大系统的稳定控制问题,励磁控制的研究仍然任重道远。大型同步发电机励磁控制研究长期以来是一个非常活跃的领域,成为各种控制理论和方法的“试金石”,经过多年的探索,在理论和实践上,都已取得了丰硕的成果;而在目前和将来,随着电网规模的不断扩大及其对安全稳定性水平要求的提高,以及控制理论的推陈出新,这一领域的研究将继续深入发展。作者认为,在当前,应该对此进行一些实事求是和“承上启下”的分析和小结,以明确:哪些问题已得到了比较圆满的解决,不需要再花精力去研究了;哪些关键问题还没有得到满意的解答,是今后研究的着力点;哪些问题仍然模糊不清,亟待明确;而哪些问题乃细枝末节,不必沉溺于其中等等,将是大有裨益的事。诚然,想完成这件有益的事并非一两个研究组发表一两篇文章所能胜任的。需要不同学派同仁各抒己见、集思广益,方能奏效。文章尝试对大型发电机组励磁控制发展的历史和现状作一简要概括,并从工程角度对已经比较好地解决了的问题、尚存在的问题以及未来大致走向发表拙见。“疑义相与析”,仅供广大电力科研人员特别是长期从事励磁控制研究的学者参考。1 主题描述现代大型同步发电机励磁控制的主要目标包括:高精度的电压调节功能;机组无功功率分配功能;提供适当的人工阻尼和提高系统稳定性和传输功率的功能,其中稳定性主要指功角稳定性(包括静态、暂态和动态稳定性)和电压稳定性。励磁控制设计需要解决的关键问题有;1)为简化控制器设计所需的多机系统降阶动态等值问题;2)控制规律构造问题;3)系统非线性问题——包括可微非线性和不可微强非线性(如控制限幅)的处理及机端电压的处理问题;4)多机或多子系统间关联的处理,即分散与解耦控制问题;5)多控制目标的协调问题;6)励磁控制器之间及其与别的控制手段的协调问题;7)系统不确定性问题;8)适应性问题,励磁控制器对不同运行点、运行方式和扰动模式的适应能力和优化程度;9)控制系统的特性分析,包括闭环系统的稳定性、鲁棒性等。2 历史与现状下面以励磁控制所基于的设计模型为线索简单概括一下对该问题研究的历史与现状。 线性传递函数数学模型上的单变量设计20世纪50年代出现的自动电压调节器(AVR)即是体现了这一设计理论的励磁