随着我国能源转型的稳步推进,小容量火电机组由于其能源利用率低、污染严重正逐步被淘汰。同时,由于新能源发电大规模并网及高压直流输电的快速发展,交流侧系统变得愈发薄弱。在此背景下,筛选出满足启用要求的退役火电机组以调相机的运行方式重新运行,可在有效利用淘汰资源的同时为电网提供动态无功支撑,提高系统运行稳定性。故本文针对退役火电机组作调相机运行的站点筛选及励磁控制展开研究。对同步电机不同运行方式进行分析,明确退役火电机组以调相机方式运行的可行性。退役火电机组在作调相机运行后,给出其工作原理、系统结构和数学模型,并在此基础上对调相机的稳态特性、暂态特性及次暂态特性进行分析。针对退役火电机组内原三机励磁系统响应速度慢的问题,为其配置高起始响应的自并励静止励磁系统,以提高动态响应能力。在原机端电压控制的基础上加入无功外环控制,实现调相机在稳态情况下无功功率的稳定输出,提高其暂态过程中的无功出力裕度。为保证调相机在强励运行或深度进相运行过程中的安全稳定,为其励磁系统配置低励、过励限制环节,避免由于励磁绕组过热和端部漏磁引起的安全问题。为确定某一区域内退役火电机组是否需要作调相机运行,以节点间电气距离为依据,应用层次聚类算法实现系统分区;筛选分区内中心节点和最薄弱节点,依此计算各分区有效动态无功备用量及所需最小动态无功备用限值;通过对比有效无功备用量是否满足最小限值,明确该分区内退役火电机组作调相机运行的实际价值。针对调相机在传统励磁控制下动态调节能力不足的问题,为其设计一种基于协同控制理论的调相机励磁系统控制器。对调相机非线性模型进行分析,选取机端电压、无功功率以及转子角速度为状态变量,将上述三个变量与其参考值的偏差进行线性组合构成流形,并求解出控制律。结合电力系统的运行特性,对控制器参数进行分析,明确参数选取原则。调相机在所设计控制器作用下,动态响应能力和稳态恢复能力均得到了提高。