低励限制动态特性优化实用技术机理分析

在国内外主流励磁调节器低励限制(UEL)涉网性能测试及建模仿真的基础上,基于阻尼转矩方法推导了竞比型和叠加型UEL控制方式下的阻尼转矩公式。通过详细分析UEL中有功测量环节后的惯性滤波环节对于改善竞比型和叠加型UEL动态稳定性的作用机理,指出了竞比型方式下UEL动作后的系统阻尼转矩基本为正值;而叠加型方式下UEL动作后的系统阻尼转矩与UEL参数有关,增大比例增益可以增强阻尼,增大积分增益则降低阻尼。最后,以数字物理混合仿真测试及特征值分析验证了增加惯性滤波环节可以大幅增强UEL默认参数对接入系统适应性的结论。     

基于频率响应法的发电机低励限制与PSS协调控制

低励限制器(UEL)作为励磁系统的限制环节对系统稳定性有重要影响,但由于UEL参数设置不合理,UEL动作后恶化了电力系统稳定器(PSS)提供正向阻尼的作用,导致机组出现振荡甚至解列的严重故障在电网实际运行中多次发生。文中基于扩展Heffron-Phillips模型,从理论上推导出励磁系统加入PSS和UEL的简化模型,采用频率响应法,画出励磁系统分别加入PSS与UEL的开环传递函数的波特图,分析UEL与PSS的作用频段,并给出具体的UEL参数设置方案,方案可以使UEL与PSS协调配合。以云南电网数据为例,在PSASP和MATLAB仿真软件下建立单机—无穷大模型验证理论分析的正确性。仿真结果表明:采用频率响应法对UEL进行参数整定后,UEL动作不影响PSS的输出效果,二者可以协调配合以确保系统的稳态运行。     

异步联网下发电机低励限制与PSS协调控制参数优化策略

当发电机低励限制(UEL)参数整定不当,低励限制投入工作会与电力系统稳定器(PSS)多次相互切换,引发振荡现象。本文提出了一种低励限制与PSS的参数协调优化方法。目标函数兼顾机电振荡模式与非机电振荡模式的阻尼优化特性,在发电机不同作用工况下,给出基于粒子群算法对低励限制的超前滞后环节各个参数的求解优化方法,并通过特征值分析法分析优化参数以及系统加入UEL后的特征值研究低励限制曲线的斜率与截距对系统稳定性的影响。以异步联网下云南电网某电厂数据为例,优化设计了低励限制与PSS协调配合的UEL参数。在PSASP和Matlab仿真软件下建立单机无穷大模型验证理论的正确性。仿真结果表明,所提出的参数协调优化方法可以使UEL动作后不影响PSS的输出效果,二者可以协调配合确保了系统的稳定性。     

发电机叠加型低励限制对电力系统动态稳定影响机制

当前发电机励磁调节器广泛配置有叠加型低励限制功能,该功能对电力系统动态稳定性有着重要影响,但其影响机制并未获得充分认识。文中基于扩展Heffron-Phillips模型,分析了模型新增回路系数随低励限制参数和机组工况的变化规律;采用电磁转矩分析法,将机组的阻尼转矩分解为低励限制提供的阻尼转矩、电力系统稳定器(PSS)提供的阻尼转矩、系统固有阻尼转矩和D系数阻尼转矩;推导分析了低励限制参数和工况变化对各部分阻尼转矩的影响机制。研究结果表明,通常较大的低励限制边界线斜率会导致低励限制提供的阻尼转矩分量变为负值,并且恶化PSS提供正向阻尼转矩的作用。通过典型系统的算例仿真进一步验证了所得结论的正确性。     

系统阻抗对竞比型低励限制控制励磁系统的稳定性影响研究

推导了单机-无穷大系统在竞比型低励限制(UEL)动作后的扩展菲利普斯模型,并基于阻尼转矩法分析了发电机励磁系统阻尼转矩系数及同步转矩系数随系统阻抗的变化特性;采用小干扰稳定性分析法,从特征根分布、阻尼比大小以及参与因子等方面研究了竞比型UEL动作后系统阻抗对系统稳定性的影响。研究结果表明:当竞比型UEL代替励磁主环控制励磁系统时,系统阻抗的增加能够提高系统阻尼,增强系统稳定性,但同时会对无功功率的稳定性产生不利的影响,增加无功功率的波动次数;基于某实际励磁调节器厂家UEL模型详细分析了其与励磁主环发生反复切换的机理,验证了无功功率波动的死区范围配合不当时会引发系统振荡的结论。     

一种新型电力系统稳定器模型研究

针对电力系统低频振荡问题,本文提出一种新型低频段抑制增强的电力系统稳定器模型。该模型基于发电机机械运动模型,转速变化量经微分环节相位超前,加速功率变化量相位超前Δω轴90°,解决了PSS2B相位补偿主要为超前环节而造成的低频段增益小于高频段的问题。RTDS试验证明,该模型能够增强低频段系统阻尼,提高低频段有功振荡的抑制效果。     

发电机励磁低励限制与PSS协调控制研究

电网系统故障时发电机励磁系统辅助控制环节之间的协调配合对励磁系统调节会产生一定影响.结合励磁系统主环及低励限制、PSS环节模型,通过仿真系统阶跃扰动等方法分析了励磁低励限制和PSS控制之间的协调工作特性,为优化励磁系统限制环节模型参数提供参考.     

汽轮发电机最低励磁限制及其仿真研究

本文研究了低励限制的作用和存在的问题。文中阐明了具有良好性能的调节器(包括PSS)的快速励磁系统,不采用低励限制器可以吸收更多的无功。数字仿真是研究励磁系统性能和选择低励限制的有效工具。     

励磁系统PSS2A模型的负阻尼案例分析

对广西平班电厂机组发生低频振荡事件进行了现场调查,并在电力系统分析软件(BPA)和实时数字模拟仿真系统(real time digital simulator,RTDS)上对事件过程进行了仿真重现。通过对平班电厂的实际励磁调节器装置与RTDS互连闭环仿真试验,暴露了PSS2A模型由于计算不准确而产生在高频段(1 Hz以上)提供正阻尼、低频段(1 Hz以下)提供负阻尼的现象,从PSS2A模型的机理上分析了该现象产生的原因,并确定本次事件的主要原因是PSS2A模型的角速度信号被误屏蔽,导致了PSS在投入状态下提供负阻尼。     

PSS2A 模型的负阻尼案例分析及检测方法

2010年12月2日平班电厂发生低频振荡事件,振荡前广西百色地区220 kV平百线曾发生A相故障,线路重合不成功后三跳,现场调查及分析结果为PSS2A模型的角速度信号被误屏蔽,导致了电力系统稳定器(PSS)在投入状态下提供负阻尼。对此次振荡事件分别在电力系统分析软件BPA和RTDS上进行了仿真重现。通过将平班电厂的实际自动电压调节器装置与RTDS仿真模型互连进行闭环仿真试验,不但重现了此次低频振荡事件,而且暴露出PSS2A模型由于计算不准确而产生在高频段(1 Hz以上)提供正阻尼、低频段(1 Hz以下)提供负阻尼的现象。从PSS2A模型的机理上分析了此负阻尼现象产生的原因,探讨了现场试验检测方法在检测PSS2A模型在低频段阻尼效果的局限性,阐述了进行PSS2A模型RTDS入网检测的必要性。     

发电机励磁辅环控制参数对电力系统阻尼的影响分析

现有电力系统稳定分析主要考虑励磁系统主环电压控制,而忽略励磁辅助控制环节(简称励磁辅环控制)的影响。现场运行经验表明,励磁系统辅环控制对发电机组动态品质及电网稳定性有着重要影响。以国内主流励磁调节器EXC9100为例,在分别建立了含欠励限制、伏赫兹限制和过励限制这三种辅环控制的扩展Heffron-Phillips模型的基础上,采用阻尼转矩分析方法从理论上推导了这三种辅环控制的重要参数对电力系统稳定器(Power System Stabilizer, PSS)所提供的附加阻尼转矩以及其自身所提供的阻尼转矩的影响规律。最后结合发电机组实际运行工况,通过典型算例的仿真测试验证了所得规律的正确性和有效性。     

Coordinated design of under-excitation limiters and power systemstabilizers

The inherent dynamical relationship between the under-excitation limiter (UEL) and the power system stabilizer (PSS) control loops in synchronous generators is studied using the frequency response technique. While the stabilizers are effective in introducing electromechanical damping torque components into the generators, it is shown that the limiters should be designed to effect a much slower response characteristics as their main function is to prevent excessive stator end-core heating. The analysis also shows that a reduction in the values of the slope of the boundary curves, which prescribe the operating region of the limiters, is accompanied by a decrease in the damping level of the closed-loop excitation control systems. A method which decouples the design procedure of the UEL from that of the PSS is then proposed     

抑制频率振荡的电力系统稳定器参数优化

超低频频率振荡是有功频率控制过程的小扰动稳定问题。由于负荷电压调节效应使得无功电压控制和有功频率控制产生耦合,传统用于抑制低频振荡的电力系统稳定器(PSS)可用于抑制频率振荡。提出了在多机系统中选择抑制频率振荡的PSS的方法,该方法综合了PSS对低频振荡和频率振荡的影响大小。构建了抑制频率振荡的PSS参数优化模型,该模型仍然以低频振荡模式阻尼比作为优化目标,但加入频率振荡对应频段发电机励磁系统相位要求作为约束,保证机组励磁系统为频率振荡提供足够的正阻尼。采用粒子群优化算法对模型进行求解得到PSS最优参数。仿真结果验证了所提方法的有效性。     

多机系统调速侧电力系统稳定器GPSS的设计

低频振荡是一种不利于电力系统安全和稳定运行的现象，而电力系统稳定器(PSS)可以有效抑制低频振荡。由于励磁系统和电力系统运行方式及工况之间的密切关系，致使电力系统中PSS的协调设计和安装地点的选择成了PSS能否用于电力系统的关键。作者设计了一种调速侧电力系统稳定器，其设计原理和传统的PSS一样简单，且具有较好的鲁棒性，同时还具有多机解耦特性，给本机带来阻尼的同时不会给其它机组带来负阻尼，避免了参数协调和安装地点的选择。最后利用算例仿真验证了调速侧电力系统稳定器不仅可以抑制低频振荡，还可以提高电力系统暂态稳定性。     

电力系统稳定器相位补偿的理论研究

电力系统稳定器(PSS)广泛应用于抑制低频振荡,其传统理论基于负阻尼机理,通过补偿信号经励磁系统产生的相位滞后为系统提供正阻尼转矩。本文通过推导机端电压和励磁电流产生的磁链间传递函数,对现有的PSS相位补偿法的整定方式进行了讨论。理论上PSS应补偿的相位即为从参考电压点到励磁电流产生的磁链间传递函数的相位滞后,实际应用中,常用易于测量的机端电压与参考电压之间的相位差来代替。本文讨论了参考电压扰动和机械功率扰动对上述相位关系的影响,并作了仿真分析,指出传统的PSS相位补偿方法不能适用于任何工况,需要进一步研究其适用条件。     

电力系统稳定器抑制次同步谐振的效果

采用时域仿真实现的复转矩系数法--测试信号法,基于IEEE次同步谐振第一标准测试系统及IEEE ST1A型励磁系统,研究了电力系统稳定器(PSS)对次同步谐振的抑制效果.根据励磁系统的相位滞后特性,对PSS的相位补偿环节进行设计,利用多个串联的超前滞后环节补偿低频段及次同步频段的相位,从而实现缓解次同步谐振的目的.通过频率扫描计算出发电机组在次同步频率范围内的电气阻尼特性曲线,进而分析所设计的PSS对电气阻尼特性的影响,并分析了PSS放大倍数、相位补偿环节对阻尼特性的影响.此外,采用并联结构的PSS,对低频段和次同步频段的相位分别进行补偿,并研究此结构对电气阻尼特性的影响.结果表明,文中设计的这两种结构的PSS,均能大大减小系统谐振点附近的电气负阻尼,说明通过对励磁系统在次同步频段的相位滞后进行补偿,可以使PSS在提高低频振荡稳定性的同时,实现缓解次同步谐振的目的.