電力系統(tǒng)一旦發(fā)生停電故障,就會(huì)帶來較大的經(jīng)濟(jì)損失,所以驗(yàn)證發(fā)電機(jī)保護(hù)及控制的協(xié)調(diào)性是一項(xiàng)具有深遠(yuǎn)現(xiàn)實(shí)意義的工作。特別是在電力系統(tǒng)振蕩期間,發(fā)電機(jī)保護(hù)很可能發(fā)生誤動(dòng),加強(qiáng)發(fā)電機(jī)保護(hù)及控制的協(xié)調(diào)性可以有效解決這些問題。在實(shí)際工作中,對(duì)于協(xié)調(diào)的技術(shù)方法的掌握,很多工程師都有工作盲點(diǎn),缺少實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)。當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)短路故障或者主負(fù)荷切換的情況時(shí),可能會(huì)導(dǎo)致瞬時(shí)振蕩的出現(xiàn)。兩大發(fā)電機(jī)主控制系統(tǒng)即發(fā)電機(jī)調(diào)速器和勵(lì)磁系統(tǒng)共同協(xié)作和推動(dòng)作用下,電力系統(tǒng)會(huì)重新建立回歸一個(gè)新的穩(wěn)態(tài)。調(diào)速器和勵(lì)磁系統(tǒng)對(duì)于電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性起到至關(guān)重要的作用,前者主要控制系統(tǒng)頻率,后者主要控制電壓。
調(diào)速器控制主要是為發(fā)電機(jī)組維持適合的速度調(diào)節(jié)和負(fù)荷分配。同步發(fā)電機(jī)的頻率和轉(zhuǎn)速密切相關(guān)。當(dāng)發(fā)電機(jī)突然失負(fù)荷,那么轉(zhuǎn)速加快的同時(shí)頻率也會(huì)加大。此時(shí),調(diào)速器主要通過封閉導(dǎo)葉等方式減少機(jī)械力和輸出功率。反之亦然,當(dāng)發(fā)電機(jī)在過載的狀態(tài)下工作時(shí),轉(zhuǎn)速會(huì)相應(yīng)減小,同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)頻率也隨之下降。發(fā)電機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行并處于低頻狀態(tài)的時(shí)候,現(xiàn)有的控制顯然還不具備糾正這種過載的能力,低頻甩負(fù)荷也需要在整個(gè)系統(tǒng)負(fù)荷匹配時(shí)才會(huì)發(fā)生。例如,在大型系統(tǒng)發(fā)生振蕩時(shí),電力系統(tǒng)將解列成幾個(gè)典型的由數(shù)個(gè)電廠構(gòu)成的孤網(wǎng)。在這些孤網(wǎng)里,存在著典型的負(fù)荷失配,如果在一個(gè)孤網(wǎng)上發(fā)生過載,頻率將減小,導(dǎo)致發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速減緩。這個(gè)時(shí)候,就要求系統(tǒng)低頻甩負(fù)荷運(yùn)行,這種應(yīng)用在北美一些國家的電網(wǎng)中較為常見。通常,水輪發(fā)電機(jī)在低頻狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)并不會(huì)引發(fā)事故,所以在水輪機(jī)組中通常不需要特別配置低頻保護(hù)裝置。實(shí)際上,由于持續(xù)的低頻運(yùn)行會(huì)對(duì)用戶或者同一孤網(wǎng)的設(shè)備造成損害,所以有些發(fā)電廠還是會(huì)設(shè)置低頻運(yùn)行保護(hù)。