电力系统稳定器(PSS)试验若干问题研究

电力系统稳定器(PSS)是励磁系统的一种附加功能，它抽取与低频振荡有关的信号并对其加以处理，产生的附加信号跌加到励磁调节器中，使发电机产生阻尼低频振荡的附加转矩，用于提商电力系统的阻尼。将电山系统稳定器(PSS)投入运行是解决电网低频振荡问题、提高电同动态稳定性诸多措施中最简单、经济前方法。对山东电网电力系统稳定器(PSS)现场试验中出现的跳机、PSS模型不理想、阶跃试验发电机有功功率波动不明显等问题进行分析，提出试验前后屏蔽白噪声输入通道、在励磁调节器配置通用的PSS模型、优化励磁调节器PID参数等改进措施，以期对电力系统稳定器(PSS)的使用和现场试验有所帮助。     

PSS参数误整定引起有功波动原因分析

随着电网供电区域不断扩大,电网结构日趋复杂,大型弱联系电网固有的自然阻尼有时会使电力系统之间发生有功低频振荡。通过发电机的菲利普斯-海佛容模型分析可知,在远距离、重负荷送电的情况下,加之快速励磁系统普遍应用,更是加剧了这一状况,为了改善新型电力系统动态安全稳定性影响,作为励磁系统的附加装置电力系统稳定器(PSS)发挥了高效且经济作用。目前应用广泛的双输入加速功率型电力系统稳定器PSS 2A,通过适当的环节参数整定,可以在特定的频段内对励磁系统滞后特性进行有效补偿,使励磁系统提供足够的正阻尼,使系统发生的低频振荡快速衰减。然而当PSS参数整定不合理,对励磁系统调节产生不正确的补偿,就有可能影响发电机稳定运行,严重情况下甚至会引发低频振荡。本文以发电机的Phillips-Haffron模型分析为基础,从发电机电磁转矩的角度分析,在Δδ-Δω坐标系中得到了励磁系统调节对发电机稳定性的影响。最后通过一起PSS参数误整定分析,验证了等效加速功率型PSS 2A模型仿真的正确性。     

有功型PSS抑制低频振荡机理及反调特性

介绍了MEC5220型励磁调节器的原理及系统产生低频振荡的原因,分析了励磁调节器的阻尼特性.通过对有功型电力系统稳定器(PSS)的研究发现,PSS虽能抑制振荡,但有功型PSS使用的前提是机械功率变化相对电气功率变化近似不变,当调节发电机原动机出力时,PSS得到的信号远大于需要的信号,就会造成励磁电压和无功功率大幅变化,即反调.通过实例证实了有功型PSS反调特性,并提出了防止其危害的对策.     

辅助励磁控制对电力系统稳定性的影响研究

在PSCAD环境中建立了PSS辅助励磁控制系统的仿真模型,并针对该系统进行PSCAD仿真验证。通过对比有无PSS辅助励磁控制的情况下,系统励磁电压以及发电机有功功率稳定性在不同扰动中的变化,分析了PSS辅助励磁控制对电力系统稳定性的影响。结果表明PSS对低频振荡有良好的抑制作用,能显著提高系统稳定性。     

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。     

有功型PSS抑制低频振荡机理及反调特性

介绍了MEC5220型励磁调节器的原理及系统产生低频振荡的原因,分析了励磁调节器的阻尼特性。通过对有功型电力系统稳定器（PSS）的研究发现,PSS虽能抑制振荡,但有功型PSS使用的前提是机械功率变化相对电气功率变化近似不变,当调节发电机原动机出力时, PSS得到的信号远大于需要的信号,就会造成励磁电压和无功功率大幅变化,即反调。通过实例证实了有功型PSS反调特性,并提出了防止其危害的对策。     

嘉兴电厂600MW机组励磁系统模型参数校核和PSS整定试验分析

通过对浙江嘉兴发电厂二期工程600MW机组Unitrol 5000励磁系统进行参数校核,采用对比发电机空载阶跃现场试验结果与仿真计算结果的方法确定励磁系统数学模型参数。应用在线频率响应法对该励磁系统的电力系统稳定器(PSS)参数进行了整定,并应用Prony方法对有功功率的阶跃响应进行了分析,得到了系统低频振荡的频率、振幅、阻尼等模态信息,试验验证了PSS投入对提高本机振荡模式阻尼的作用。     

华东电网低频振荡计算和PSS配置研究

众所周知发生低频振荡将直接对机组产生扭矩,从而影响机组寿命。国外在超高压大电网发展过程中,由于高增益快速励磁系统的广泛采用都把电网的低频振荡研究放在极其重要的地位。60年代末,北美、美国西部和加拿大的机组都安装了抑制低频振荡的PSS(POWER SYSTEM STABI-LIZER)装置。70年代美国BPA在研究了太平洋500kV交流联络线发生的低频振荡之后,提出安装PSS,还提出采用HVDC输电。     

具有新型PSS的励磁系统建模与仿真

结合实际运行工况,在MATLAB/Simulink环境下,准确建立大型同步发电机励磁系统模型,包括采样单元、控制单元和功率单元等模型。以励磁调节器PID控制为主控制,以新型电力系统稳定器（PSS）为辅助控制,并在暂态条件下进行仿真,仿真结果表明：PID＋PSS控制的励磁系统具有满意的阻尼特性,克服了普通励磁调节器在抑制低频振荡等方面存在的不足,使发电机的抗扰动能力、抑制低频振荡、故障恢复等性能优于单纯的PID控制励磁系统。     

电力系统稳定器投入引起机端功率振荡的研究分析

电力系统稳定器（（power system stabilizer,PSS）是解决电力系统低频振荡有效而又经济的重要手段,有利于提高电力系统的动态稳定性,但是技术的复杂和设备本身的参数设置可能带来系统运行安全可靠性问题,为此,介绍某励磁系统在 PSS投入时引起发电机机端功率振荡事故的具体经过,根据 PSS实际应用的技术模型,分析导致系统功率振荡的具体细节,提出相应的解决方法,避免相似事件再次发生,减少经济损失和提高系统安全性。     

嘉兴电厂600HW机组励磁系统模型参数校核和PSS整定试验分析

通过对浙江嘉兴发电厂二期工程600MW机组Unitrol5000励磁系统进行参数校核，采用对比发电机空载阶跃现场试验结果与仿真计算结果的方法确定励磁系统数学模型参数。应用在线频率响应法对该励磁系统的电力系统稳定器（PSS）参数进行了整定，并应用Proy方法对有功功率的阶跃响应进行了分析，得到了系统低频振荡的频率、振幅、阻尼等模态信息，试验验证了PSS投入对提高本机振荡模式阻尼的作用。     

混流式水轮机跨振区时触发低频振荡特性分析与抑制策略

西南某大型混流式水轮机组在生产运行中,跨越振动区运行期间不时触发有功低频振荡现象,对电网稳定运行带来了一定的安全隐患.基于强迫振荡、扰动源定位及负阻尼等理论,分析了水力、机械等因素对低频振荡的影响,得出发生低频振荡的主要原因为水轮机跨振动区时停留在涡带工况区域,尾水涡带产生压力脉动,并且振荡符合强迫振荡机理.通过仿真优化励磁系统参数对抑制机组有功低频振荡所产生的不同效果,得出对励磁系统PSS参数进行优化可有效抑制混流式水轮机低频振荡现象.     

某电厂燃气轮机功率振荡事件分析和处理

对某电厂燃气轮机功率振荡事件进行分析。通过现场检查,发现燃气轮机输出的有功功率振荡是由燃气流量控制阀、燃气压力调节阀磨损、松动引起的。单机有功功率振荡还导致了无功功率的大幅振荡,其原因是励磁系统的PSS采用了PSS1A模型。为了避免类似事件再次发生,建议加强燃气流量控制阀、燃气压力调节阀的解体检修,此外,作为调峰或日起停的燃气轮机组,其PSS不适宜采用PSS1A模型。     

汽机调门重叠度非线性引发有功功率振荡原因分析

针对机组运行过程中出现的发电机有功功率异常波动导致电网低频振荡现象进行了现场试验。通过在现场试验中再现发电机有功功率振荡现象,对机组参与一次调频过程中汽轮机阀门在不同运行区域对发电机有功输出的影响进行分析,发现引起发电机有功低频振荡的原因为汽轮机调门配汽方式不当造成了调门重叠度的呈非线性。调整调门配汽运行区域后发电机有功功率异常波动现象消除。提出了调门优化以提高重叠度线性度、负荷闭环控制方式退出、汽轮机调门工作区域与重叠度非线性区错开等防止发电机有功功率振荡的应对措施。     

基于ETAP的电力系统低频振荡仿真研究

低频振荡是远距离、重负荷、弱联系的互联电网中常见的故障,目前抑制电力系统低频振荡最常用、最有效、最经济的方法是在励磁控制中加装电力系统稳定器(PSS)。分析了低频振荡的成因与校正原理,采用ETAP建立了以PSS为励磁系统辅助控制的同步发电机组及励磁系统模型,并以4机2区系统的低频振荡仿真模型进行仿真校验,分析系统运行方式对PSS的控制效果及PSS参数配置对电力系统低频振荡的抑制效果。为发电机组、励磁系统及PSS的设计提供了依据,同时给电力系统稳定性分析提供了准确的仿真模型及有效的PSS配置参数。     

某水电站3号发电机电力系统稳定器参数整定试验分析

基于电力系统稳定器(PSS)现场测试结果,验证PSS对某水电站3号发电机组具有增强正阻尼的效果,同时对机组负载阶跃试验时发电机有功功率振荡不明显现象进行分析。     

基于储能控制的低频振荡抑制方法及作用机理

为深入分析储能装置抑制系统低频振荡的作用机理,建立了含储能的单机无穷大系统线性化数学模型,利用阻尼转矩分析法和特征值分析法,分析了有功功率调制的储能稳定控制(P-control)和无功功率调制的储能稳定控制(Q-control)的作用路径及作用机理,并与常规电力系统稳定器(PSS)进行对比。分析结果表明,在改变励磁增益、发电机功角以及线路阻抗变化等情况下,P-control的机电模式阻尼比均保持在较高水平;相比Q-control和传统的PSS,P-control具有更大的稳定运行区间。通过MATLAB/Simulink时域仿真,验证了分析结论的准确性。     

水电机组超低频振荡小信号模型及影响因素分析

近年来,水电机组占比较大的电网多次发生振荡频率低于0.1Hz的超低频振荡事件,严重影响了系统的安全稳定运行。为明晰超低频振荡发生场景,首先,建立单机无穷大系统和单机带负荷系统模型,分别推导了两系统在考虑与不考虑励磁和电力系统稳定器(power system stabilizer,PSS)时的线性化状态空间模型,求解出不同的振荡模式。然后,基于振荡幅值计算,提出用振荡能量级理论来评估系统主导振荡模式的方法,解释了受端为非无穷大系统时更容易产生超低频振荡的原因。其次,根据建立的单机带负荷系统状态空间模型,从机理上分析了励磁调节和PSS对系统超低频振荡的影响并确定了影响超低频振荡的因素,得出适当增加调速器比例与积分环节增益比值可以有效抑制超低频振荡。最后仿真验证了调速器、励磁系统和PSS对超低频振荡的影响,同时在单机无穷大系统中验证所提评估主导振荡模式方法的正确性。     

北仑电厂3号发电机励磁系统仿真计算

本文依据北仑电厂3号机现场试验数据和制造厂设计参数,构成励磁系统模型（包括励磁限制和PSS）及其参数。发电机空载阶跃仿真和PSS仿真计算结果与现场试验结果一致。证明该模型参数具有良好的可信度,PSS参数合适,能有效增强励磁系统对低频振荡的阻尼作用。     

调速系统异常引发低频振荡实例及机理分析

对某火电厂汽轮发电机组发生的有功功率低频振荡事件进行了分析研究,通过广域测量系统(WAMS)记录的振荡波形进行了Prony分析并基于能量函数方法进行扰动源定位分析,认为低频振荡属于强迫振荡,与机组调速系统密切相关。本次低频振荡的原因是发电厂调速系统的逻辑控制参数设计不合理以及汽轮机调门的非线性漂移。为防止该类低频振荡的发生,需要合理设置调速系统参数,加强发电机网源协调管理。