电力系统机电暂态过程：自动调节励磁对静态稳定的关键影响

电力系统暂态分析是电力工程中不可或缺的一部分，特别是研究电力系统在受到扰动后机电暂态过程中的行为。本文档详细探讨了自动调节励磁系统对电力系统静态稳定的影响，这是确保电网安全运行的关键因素。 首先，讨论了自动调节励磁对静态稳定的具体作用。通过线性化状态方程，我们理解了ΔPe（电枢电动势偏差）与ΔE'q（直轴磁通偏移）和Δδ（励磁绕组角度偏移）之间的关系，这些参数的变化反映了励磁调节对电力系统动态响应的影响。特别是当自动调节器介入时，静态稳定极限角通常能得到显著扩展，例如从90度提升到110度左右，这意味着系统能承受更大的扰动而不失稳。 接下来，劳斯判据被用来评估系统的稳定性。劳斯阵列中的系数K4通常大于零，而K5为负，这决定了系统的阻尼特性。当K4超过某一阈值Kemax时，系统可能出现周期性振荡，表明存在负阻尼，这要求对励磁放大倍数Ke进行限制，以确保系统不失稳并保持发电机功率输出的正常。 进一步考虑了励磁系统的时间常数Te对其稳定性的影响。Te值越小，系统稳定运行的范围越大，这表明及时的调节响应对于维持静态稳定至关重要。计算出的Kemax会随着Te的增大而增加，这对于优化励磁调节器设计具有实际意义。 电力系统稳定器（PSS）作为一种重要的改进措施，针对比例式励磁调节器可能产生的低频振荡问题，引入了正阻尼信号。PSS的加入不仅可以防止振荡，还能显著提升励磁调节系统的放大倍数，使得发电机端电压得以维持，从而增强系统的静态稳定性极限。 最后，总结指出，在没有励磁调节的情况下，静态稳定主要由直轴同步电抗（SEq）决定。然而，随着自动调节励磁技术的应用，静态稳定性的边界得到了显著扩展，使得电力系统能够在更宽的范围内保持稳定运行，这对于现代电力系统的高效、安全运行具有重要意义。