目前,我国正在形成“西电东送、南北互供、全国联网”的现代特大型电力系统格局,电力系统及其主要大型电力设备的安全稳定运行已成为当前的主要研究课题。特别是三峡水利枢纽建成投产发电和西部大型发电站的建设,各电站机组单机容量增长迅猛,发电机组的运行稳定对整个电力系统的安全运行起着越来越大的影响。本文从电力系统安全稳定的客观要求出发,结合三峡工程建设,围绕发电机失步保护及励磁系统应用技术相关问题进行论述,重点讨论新型失步保护改进方案,励磁系统灭磁电阻参数选择以及励磁系统运行参数优化方面的研究工作和进展。论文首先通过对三峡电厂及三峡电力系统安全稳定运行特点的分析,明确指出了大型电厂的大型发电机应用失步保护及失步预测技术的基本观点和要求,对目前常用的失步保护判据和失步预测算法进行了分析。在此基础上,提出了一种带有自适应功角测量启动元件的发电机失步保护改进方案:采用成熟的反映机端测量阻抗动态轨迹的三阻抗型特性构成失步保护的主判据,增设基于自适应功角检测判据构成失步保护的启动元件(兼失步预测告警元件)和跳闸时机控制元件,以改善失步保护的适应型、安全性和可靠性。论文结合某大型发电机的具体情况对该改进方案的特性进行了分析,研究了算法和实现方案。然后论文阐述了三峡发电机励磁系统灭磁电阻参数选择问题,主要包括两个方面工作,即从正确换流的必要条件出发探讨了灭磁电阻阻值选择的要求和计算方法;探讨了发电机灭磁电阻吸能容量问题,针对发电机空载失控误强励及定子出线端突然短路二种最严重的工况进行了分析和计算。论文进一步论述了三峡发电机励磁系统运行参数优化及应用问题。在分析励磁系统运行参数优化必要性和参数优化工作步骤基础上,针对三峡两种机组实际情况,通过仿真,提出了运行参数优化方案。仿真结果表明,主要运行指标较优化前均得到改善,大大提高了发电机组运行的稳定性。该优化参数已经成功应用于三峡机组,实践表明针对现场的励磁运行参数优化工作值得大力推广。