电力系统稳定器(pss)

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1、电力系统稳定器（PSS）南京申瑞电力电子有限公司江苏省南京市江宁开发区双龙大道1706号211100一、概述随着电力系统规模的不断扩大，以及自并励等快速微机励磁系统的广泛应用，动态稳定问题（低频振荡问题）已成为影响电网系统安全、稳定、经济运行的最重要的因素之一。研究表明，在互联的电力系统中一般都存在两种振荡模式，即地区性振荡模式（localmodel，频率一般在0.5～2.0Hz）和区域间振荡模式（interareamodel、tielinemodel，频率一般在0.1～0.5Hz）。要解决属于地区性振荡模式的弱阻尼或

2、负阻尼低频振荡问题，可以通过在一个或少数几个电厂配置电力系统稳定器来完成；要解决属于区域间振荡模式的弱阻尼或负阻尼低频振荡问题，仅靠在一个或少数几个发电厂配置PSS是不够的，需要在一大批与该振荡模相关的发电机上配置电力系统稳定器（PSS），才能有效地解决区域间振荡模式的弱阻尼或负阻尼低频振荡问题，保证连网系统的安全、稳定、经济运行。电力系统稳定器(PSS)作为励磁调节器的一种附加功能，能够有效地增强系统阻尼，抑制系统低频振荡的发生，提高电力系统的稳定性，目前在大多发电机的励磁系统上已得到广泛的应用，成为现代励磁调节器不

3、可缺少的功能之一。二、PSS基本原理单机无穷大母线系统图如图一所示，其小信号模型如图二所示：图一、单机无穷大系统图图二、单机无穷大系统小信号模型如果忽略线路电阻，那么K1～K6可以简化成如下公式：式中，Xd、Xq、X'd分别为发电机纵轴电抗、横轴电抗、纵轴暂态电抗；Xe为线路电抗；Ut0、UC分别为发电机端电压和无限大母线电压当发电机在重负荷下运行受到干扰时，转子角将产生增量变化Δδ，但是由于励磁系统提供的励磁电势增量ΔEq滞后Δδ，使Δδ有进一步变化的趋势，助长了负阻尼。即如下式所示：ΔUt=K5Δδ+K6ΔE′q≈

4、K5Δδ，当发电机在重负荷下运行时K5＜0，则ΔUt与Δδ反相。如果励磁系统为简单的比例式调节器，增益为Ke，时间常数为Te，则如图三所示，在△δ－△ω平面上，和转子速度变化同相的力矩是正阻尼力矩，反相的是负阻尼力矩，和角度变化同相的力矩是正同步力矩，反相的为负同步力矩。在电力系统中并联运行的同步发电机，它稳定运行的必要条件是具有正的阻尼力矩系数和正的同步力矩系数。当阻尼力矩系数为负时，将会因出现自发增幅振荡而最终失去稳定，而当同步力矩系数为负时，发电机将出现爬行失步。PSS的功能是要提供一个正的阻尼力矩分量以补偿AV

5、R所产生负阻尼，从而提高系统的动态稳定性。要实现PSS功能的基本原理是要生成一个与转子转速同相的信号。由于功率增量产生转子加速度，所以与电功率相关联的任何量，包括Δω、Δδ、Pe、ΔP、Δf等都可以作为PSS的输入信号。由于励磁系统具有滞后特性，故用超前、滞后补偿环节来补偿角度。从PSS模型框图来看，PSS由信号输入，信号测量，隔直，超前滞后，比例放大，输出限幅几个环节单元组成。如下图所示,图a为AVR产生负阻尼时，各相量之间的关系图，图b为加入PSS后，PSS产生正阻尼，各相量之间的关系图。图三、AVR及PSS产生的

6、阻尼力矩三、AVR及PSS模型框图GER3000励磁调节器的PSS模型框图采用的是PSS2A模型形式，为满足现场需要，经过适当调整参数，不需要修改程序，也可以将PSS2A模型简化为PSS1A模型使用。PSS2A模型输入信号为：转速和功率。PSS2A模型的实现方式是：用转速作为输入以产生等值的机械功率信号，使总信号对机械功率的变化不敏感；在系统振荡的频率范围内，PSS起电气功率输入稳定器的作用。为了整定各个参数，使补偿后的特性满足要求，必须先测量AVR、功率部分、转子以及发电机整体环节的相频特性，从而得到需要补偿的角度，

7、然后再适当整定TS1、TS2、TS3、TS4、TS5、TS6。测量这个部分AVR、功率部分、转子以及发电机整体环节相频特性的试验就叫做无补偿特性测量试验。做该项试验时从A点加入噪声信号，然后测量A点和B点之间的相频特性。四、PSS现场试验下面以山东××电厂使用GER3000励磁调节器PSS1A模型现场试验为例介绍PSS现场试验项目及方法：1、励磁系统滞后特性测量（无补偿特性）1.1试验方法发电机有功功率尽量接近额定（要求大于额定有功功率的80%），无功功率尽量接近零（要求发电机滞相运行，无功功率小于额定无功功率的20%

8、）。励磁调节器单柜自动运行，PSS退出，微机励磁调节器对HP35670A频谱分析仪输出的白噪声信号进行采样并将采样信号与AVR的给定参考电压相加.缓慢增加白噪声信号的电平使发电机电压出现不超过2%左右的波动。用HP35670A频谱分析仪测量频谱仪输出的白噪声信号与发电机电压之间的频率特性即为励磁系统本身的滞后特性，又称无补偿特性,