附加励磁阻尼控制与励磁辅助功能的相互影响.doc

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1、附加励磁阻尼控制与励磁辅助功能的相互影响赵大伟，仲旻，许其品，赫卫国，曾继伦（国网电力科学研究院/南京南瑞集团公司，江苏省南京市210003）10摘要：附加励磁阻尼控制器（SEDC）是抑制次同步谐振的一种经济且有效的方法。SEDC作为励磁系统的附加功能，研究其与励磁PID调节、各种限制、PSS、调差控制等的相互影响具有重要的意义。目前尚未见到全面的SEDC与励磁辅助功能相互影响的研究。文中基于实用励磁系统详细模型，采用RTDS实时数字仿真工具搭建了具有实际工程背景的研究系统，对此进行了大量的仿真研究。结果表明：SEDC对强励限制之外的其余辅助功

2、能影响很小，而对强励限制的影响可以通过设置动态限幅等措施避免；除强励限制外，励磁其余辅助功能对SEDC基本没有影响。研究结果对于SEDC装置开发及现场应用具有一定的指导和借鉴作用。关键词：附加励磁阻尼控制；励磁限制；电力系统稳定器；调差；实时数字仿真0引言近年来，随着我国电力事业的不断发展，大容量、远距离串补输电工程和高压直流输电工程不断增多，由此面临的次同步谐振/振荡（SubsynchronousResonance/Oscillation,缩写为SSR/SSO）问题受到了越来越多的研究和关注[1-3]。IEEE的次同步谐振工作组曾提出一系列抑

3、制措施[4]，其中通过同步发电机励磁系统实现的附加阻尼控制[5-7]（SupplementaryExcitationDampingController,缩写为SEDC）得到了较多研究，并由GE公司在美国Navajo电站实施了工程应用[8]。应用结果表明SEDC是一种抑制次同步谐振的经济且有效的方法。类似于电力系统稳定器（PSS），SEDC的控制输出也是通过叠加在励磁调节器原有控制信号上发挥作用[9-10]。是否能与励磁系统原有功能互不影响，成为其应用的关键问题之一。目前PSS已在国内外得到了广泛采用，有关PSS与励磁系统辅助功能如欠励限制[11

4、]、强励（转子电流）限制、过无功限制、伏赫（V/F）限制和调差控制等之间的相互影响和协调也得到了不断研究，但是已有文献对SEDC与励磁辅助功能（包括PSS）之间的相互影响的研究较少。为此，本文基于实用励磁系统详细模型，采用RTDS实时数字仿真工具搭建了具有实际工程背景的研究系统，通过大量的RTDS仿真试验，研究SEDC与励磁各种限制、PSS、调差控制等的相互影响，研究结果对于SEDC装置开发及现场应用具有一定的指导和借鉴作用。1系统模型本文的研究采用了国网电力科学研究院已大量实用的第五代励磁系统NES5100的详细模型，限于篇幅，仅列出部分简化

5、结构，如图1~图3所示：图1NES5100励磁+SEDC基本模型Fig.1BasicmodelofNES5100excitationsystemandSEDC图1中，为机端电压，为机端电压测量值，0.0048为测量时间常数，为电压给定值，为过无功限制输出，为欠励限制输出，为PSS的输出，为调差控制输出，、、10分别为比例、积分、微分参数，0.0033为励磁系统自身时间常数，为SEDC控制输出，为励磁电压，、分别为励磁电压上、下限。PSS模型采用IEEE421.5中标准2B模型[12]。图2过无功限制基本模型Fig.2Overreactivepo

6、werlimiter’sbasicmodel图2中，为有功功率测量值，为过无功参考值，为无功功率测量值，为比例放大倍数，和为超前滞后时间常数。图3欠励限制基本模型Fig.3Underexcitationlimiter’sbasicmodel图3中，欠励限制考虑机端电压影响，一般数学表达式为：（1）式（1）中，a，b为比例系数，均为正值。为欠励参考值，为比例放大倍数，和为超前滞后时间常数。强励限制模型包括转子电流反时限限制和瞬时强励限制，转子电流反时限限制采用热量累积算法，一般表达式为：（2）式（2）中，为转子电流值，为强励转子电流倍数。为发电机

7、组长期运行允许的负载额定转子电流倍数，一般设置为1.1。为强励时间。瞬时强励限制设置2.1、2.2、2.3倍额定负载转子电流三段限制。调差控制模型考虑有功功率影响；伏/赫（V/F）限制设置1.06、1.1、1.15倍三段限制；限于篇幅，不再一一列出。2物理原理探讨励磁系统模型一般由自动电压闭环调节（AVR）、PSS及各种限制、保护器组成，其中AVR产生励磁电压的直流分量；PSS产生励磁电压的低频分量（一般是0.2~2.5Hz），抑制系统可能产生的低频振荡模态；SEDC则产生励磁电压的次同步频率分量（一般是10~40Hz），抑制系统可能产生的SS

8、R模态。三者的控制输出在频域上是独立的，稳态下应该互不影响。另一方面，励磁系统本质上是通过励磁电流形成的磁链对发电机进行控制。励磁绕组电感参数一般较大