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。     

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。     

励磁系统参数测试及其分析

对励磁系统主要参数的要求及其测试中的问题进行了分析。介绍了采用微机型多功能测试仪测试励磁特性一，发电机空载和负载阶跃响应等，从而计算励磁控制系统稳态和暂态增益，以及电力系统稳定器对阻尼低频振荡的影响。该仪器可打印输出动态过程中各量的响应曲线，可同时实测励磁电压，电流，发电机电压，电流，计算出有功，无功功率；测试简便，精度高，可满足建立励磁系统数据库的要求，为电力系统稳定计算提供可靠的励磁参数。     

双轴励磁发电机功率跟踪励磁控制系统研究

采用传统双通道励磁控制系统的双轴励磁发电机(简称为双励机)动态过程时间长,振荡幅值大,不利于电力系统的稳定运行。为此,在双励机的功率反馈环节增加不完全微分控制,提出了一种具有功率跟踪功能的励磁控制系统。对双励机动态过程中的有功功率、无功功率和励磁电流差值进行不完全微分,进而判断功率的变化趋势,调节d、q轴励磁电流的比例以改变励磁磁动势的方向,进而抑制功率的振荡,最终达到增加系统阻尼的作用。以转矩扰动和无功扰动为例,对比研究了功率跟踪励磁控制系统与双通道励磁控制系统对双励机动态过程振荡幅值和振荡时间的影响,结果表明,采用功率跟踪励磁控制系统可大幅减小系统的振荡幅值和振荡时间,有效提高系统的阻尼,为电力系统的稳定运行提供有力支撑。     

励磁系统及电力系统稳定器对发电机组次同步谐振阻尼特性的影响

采用时域仿真实现的复转矩系数法,测试信号法,以IEEEAC1A型、AC2A型以及ST1A型3种标准的励磁系统和IEEE单通道的电力系统稳定器(powersystemstabilizer,PSS)为研究对象,分析了它们对发电机组次同步谐振阻尼特性的影响。通过频率扫描计算发电机组在次同步频率下的电气阻尼特性曲线,从而对各种励磁系统在无PSS以及装设不同输入信号的PSS情况下对电气阻尼特性的影响进行了分析;并分析了PSS参数对电气阻尼特性的影响。分析结果表明,高起始响应励磁系统在与以发电机输出电磁功率作为输入信号的PSS配合使用时,能够减小谐振点附近的电气负阻尼,使得其在抑制低频振荡的同时,还有利于缓解次同步谐振。     

一种用于电力系统低频振荡抑制的新能源电站阻尼注入控制器设计及特性分析

提出了一种基于新能源电站本地阻尼注入的电力系统稳定器(power system stabilizer,PSS)。该稳定器设计的基本思想是通过检测新能源电站端口频率信息,构建调制其输出有功或端口电压的补偿控制,依据系统功率平衡的原理,从而间接调节同步机组电磁功率输出达到抑制系统低频振荡的目的。所提出的有功功率和电压的阻尼注入控制采用统一的“增益+滤波+相位补偿”结构,其中相位补偿环节仅补偿频率测量及滤波环节在低频振荡频段的相移,无须外部电网的信息。同时基于构建的两机系统的扩展Heffron-Phillips模型,通过阻尼转矩法分析说明了光伏电站与同步发电机不同电气距离及控制参数变化情形下所提控制器均能提供较好的阻尼。最后,在Matlab/Simulink中搭建了含高比例光伏发电的四机-两区系统的仿真模型,验证分析考虑不同光伏渗透率、光照强度、接入点等场景下,所提出有功和电压阻尼注入控制的正确性及有效性。     

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。     

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。     

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。     

电力系统阻尼特性规律探索

为了探索电力系统阻尼特性规律,给出了电力系统小干扰稳定模型的一般形式,推导了考虑发电机励磁控制作用、定子侧电阻及线路电阻等情况下单机-无穷大系统小干扰分析线性化数学模型.利用特征分析法,分析了定子侧电阻对振荡模式阻尼的影响,振荡模式总阻尼的守恒现象,阻尼守恒成立的基本条件,阻尼在不同振荡模式之间的传递规律.结果表明:随着励磁放大倍数的增加,系统机电模式阻尼减少,系统阻尼由机电模式流向非机电模式;系统引入电力系统稳定器(PSS)后,系统机电模式总阻尼随着PSS放大倍数的增加而增加,系统阻尼从非机电模式流向机电模式.     

基于Prony辨识的自适应PSS的设计及研究

目前区域间低频振荡正成为影响电力系统稳定以及限制电网传输能力的重要因素。然而作为系统中最重要的抑制低频振荡的设备电力系统稳定器(PSS),目前往往采用离线整定的方法,未能考虑实际系统多样的运行方式,往往不能很好地提供阻尼从而抑制振荡。本文提出了一种基于改进Prony分析的在线自适应PSS设计方法。本方法通过改进的Prony分析在线求取低频振荡中各状态变量的频率、阻尼、初始相位。在阻尼不满足要求的情况下,通过加入强制阻尼并计算其加入前后暂态电势与发电机转速之间夹角的变化,得出此运行方式下由励磁系统及发电机的励磁绕组产生的相位滞后相位信息,进而得出最佳的PSS整定参数。最后以一个两区域四机仿真分析充分表明了所设计控制器的有效性。     

The effect of load models on unstable low-frequency oscillationdamping in Taipower system experience w/wo power system stabilizers

This paper uses the eigenvalue analysis approach to observe the impact of load models on an unstable low frequency oscillation damping, which recently occurred in the Taiwan power system. In order to enhance oscillation damping, the effect of load models on power system stabilizers is also investigated. Three kinds of the derived load models (a dynamic model, a composite model, and an exponential model) based on the component approach with the measured characteristics of power system loads are used in this paper. Time simulation results are extensively used to verify the eigenvalue analysis results with and without power system stabilizers. One set of field test data obtained from the Taiwan power nuclear plant with power system stabilizers is used to determine which load model provides a more accurate result in enhancement of oscillation damping. Depending on the results, the effect of load models on electromechanical oscillation damping with and without power system stabilizers is verified     

考虑多振荡模式的多频段电力系统稳定器参数整定方法

安装电力系统稳定器是增强电网小干扰稳定性的有效手段。相较于传统单频段电力系统稳定器,多频段电力系统稳定器具有更多的频段支路与更高的控制自由度,可更好地抑制频率较低的振荡模式,但其整定流程与方法未见广泛研究。文中提出了一个基于多输入多输出系统频域裕度指标的多频段电力系统稳定器参数整定方法,该方法在性能指标中考虑了多个弱阻尼振荡模式,同时调整了多个多频段电力系统稳定器的幅频特性与相频特性,使它们在提供合适相位补偿量的同时最大化系统稳定裕度,且能保证各机组励磁模式稳定。所提方法的有效性通过云南电网算例得到了验证。     

基于傅里叶分析的高压直流输电次同步振荡控制研究

当高压直流输电遭受短时扰动时,电气量变化产生的电磁转矩变化量所包含的电气负阻尼转矩,加剧了汽轮发电机的转速变化,使得输电线路中产生次同步振荡现象。文中通过傅里叶分析方法计算得出电网次同步振荡频率,在汽轮发电机的转子转速控制系统中通过调节励磁系统锁相环的频率合成,减小励磁电流波动,生成一个新的附加电磁转矩量,使最终的电气阻尼转矩分量为正,实现对转子转矩控制。仿真结果表明,在电网出现短时扰动时,汽轮发电机的转速没有出现大波动,实现了对次同步振荡的有效抑制。     

基于在线频率响应分析的发电机电力系统稳定器(PSS)参数整定试验

用在线频率响应分析方法对徐州华润发电厂300MW发电机励磁系统的电力系统稳定器(PSS)参数进行了优化.根据无PSS时的励磁系统频率响应特性试验结果对PSS的参数进行了整定,并对整定后的系统进行了负载阶跃和反调试验.试验结果表明,整定后的PSS参数有很强的适应性,对0.1～2.0Hz的低频振荡有很好的抑制作用,具有较好的阻尼效果,而且将仿真与现场试验相结合的频率响应特性分析方法的物理概念清晰,是设置和优化微机励磁调节器参数的一种有效方法.     

励磁系统动态增益对凸极发电机暂态稳定的影响

由于励磁系统动态增益对凸极发电机动态稳定性有显著影响,为改善电力系统阻尼,多需要调整该动态增益,进而配置电力系统稳定器。但在动态增益对发电机暂态稳定的影响方面,存在某些模糊认识,妨碍了相关工作的开展。文中首先分析了发电机暂态稳定与同步转矩的关系,将研究励磁控制系统动态增益对暂态稳定的影响转化为研究对同步转矩的影响,以便于数学推导。然后,对励磁控制系统动态增益影响凸极发电机同步转矩的机理进行了推导和算例计算,继之以单机系统、两机系统和实际系统仿真。计算和仿真结果表明,励磁系统动态增益在正常范围内变化时,对凸极发电机暂态稳定的影响很小,可以忽略。当为了改善电力系统阻尼而在正常范围内调整励磁控制系统动态增益时,不会对凸极发电机暂态稳定带来明显影响。     

新型外挂式电力系统稳定器装置的设计与实现

针对电网对发电机励磁系统配置电力系统稳定器的应用要求,分析了电力系统稳定器(power system stabilizer,PSS)装置功能需求,提出一种以Power PC+DSP为控制核心的新型外挂式电力系统稳定器装置。阐述了装置的软硬件设计方案,提出了一种发电机转子转速实时快速测量方法,通过动模仿真试验验证了装置设计的实用性和功能的正确性。该装置提供了一种通过外加装置实现励磁系统PSS功能改造、升级的途径,能够增强投运机组抑制系统有功低频振荡的能力,提高电网的稳定裕度。     

基于直观线性化模型的同步发电机电磁力矩解析

含阻尼绕组同步发电机电磁力矩系数的传统算式忽略直轴阻尼绕组与励磁绕组的互感,且不考虑自动励磁调节(AVR)的作用。为提高电磁力矩系数计算的准确性,细化关于AVR和阻尼绕组对机组稳定性影响的认识,基于计及阻尼绕组作用的c1-c12模型,采用微振荡法建立了计及AVR以及直轴阻尼绕组与励磁绕组互感的同步发电机电磁力矩系数表达式。基于这些表达式,按是否与AVR有关,将电磁力矩划分为固有分量和受控分量,对交、直轴阻尼绕组,励磁调节主通道等对机组同步能力特别是阻尼能力的影响以及低频振荡的机理进行了详细分析。分析表明,AVR总是削弱机组阻尼;在AVR作用下,交轴阻尼绕组的阻尼作用得到增强,而直轴阻尼绕组反而可能提供负阻尼;外部电抗和有功负载的增大导致固有阻尼能力下降;AVR削弱阻尼的强度不仅与其增益有关,而且随着固有阻尼能力的下降而增强。根据c1-c12模型与Phillips-Heffronk1-k6模型下阻尼力矩系数之差,给出了k1-k6模型等效阻尼系数算式。