采用综合阻尼系数研究附加励磁控制系统参数的动态特性

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1、采用综合阻尼系数研究附加励磁控制系统参数的动态特性郭培源　冯世洪　郭思贞摘要　文章利用综合阻尼系数概念，就广州抽水蓄能水轮发电机组采用的以电功率偏差ΔPe及转速偏差Δω为输入信号的附加励磁控制系统参数动态特性进行了研究，确定了PSS最佳参数，其结果对现场参数调试和工程设计具有一定的实际意义。关键词　综合阻尼系数　阻尼特性　电力系统稳定器　最佳值RESEARCHONSUPPLEMENTARYEXCITATIONCONTROLPARAMETERCHARACTERISTICSADAPTINGCOMPREHENSIVEDAMPINGCOEFFICIENTGuoPeiyuanC

2、ollegeofElectronicsandAutomationEngineering,BeijingUnionUniversityBeijing,100101ChinaFengShihong　　GuoSizhenDept.ofE.E.,GuangdongUniversityofTechnologyGuangzhou,510090ChinaABSTRACT　Usingtheconceptofcomprehensivedampingcoefficient,thispaperanalyzesthedynamiccharacteristicsofsupplementarye

3、xcitationcontrolsystemappliedinhydraulicgeneratorofGuangzhouPumpedStorageStation,inwhichtheelectricpowerdeviationΔPeandtherotationratedeviationΔωareusedasinputsignals.ThedeterminationofoptimalparameterofPSSisofpracticalsignificanceforparameteradjustmentonsiteandengineeringdesign.KEYWORD

4、S　Comprehensivedampingcoefficient　Dampingcharacteristics　PowerSystemStabilizer(PSS)　Optimalvalue1　引言　　在研究同步发电机励磁控制系统动态特性时，采用不同的方法分析所得结论有所差异。特别是系统特征方程次数较高时不进行适当简化而能更准确地分析参数的动态性能更为重要。目前比较成熟的方法有两种［2］：一种是频率响应法，另一种是根轨迹法。但它们都有不足之处。频率响应法只适用于分析降阶的励磁机模型，在分析全阶模型时易出现错误结论。方程阶数较高时，往往采用局部简化方法予以降阶处理，全

5、阶微分方程意义下的正确性，只有靠现场调试或动模试验完成。根轨迹法由于只考虑主导极点的影响，不能考虑全部特征根的综合效应，因而不适合全局整个系统阻尼特性的大范围判定以及根据系统最佳阻尼选择参数。综合阻尼系数概念如下［1］：　　设n阶系统的高阶微分方程为　　a0sn＋a1sn－1＋a2sn－2＋…＋an－1s＋an＝0(1)则方程(1)的n－1阶Hurwitz行列式为　则系统的综合阻尼系数定义为　　(2)式中　i＝1，2，…，n－1；Δn－1为系统特征方程式中Hurwitz行列式；Ajj为Δn－1中对角线元素ajj的代数余子式；an－i－1为系统n阶特征方程的系数。　　根

6、据Olando定理　　(3)式中　Si、Sj为系统的特征根。显然式(2)右端可以表示系统振荡时的阻尼特性。η>0表明系统具有正阻尼，是动态稳定的。由于η与ω无关，比频率法分析的结果更接近于“线性定常系统”固有阻尼特性。　　用综合阻尼系数可以分析全阶励磁系统动态阻尼特性，在整个系统的最佳阻尼下选择不同的参数，具有较完善的物理意义，特别是系统特征方程次数较高时，原则上可不受方程阶数限制，可以准确分析系统参数变化对阻尼的影响和对阻尼的大范围判定。2　附加励磁控制(ΔPe及Δω输入信号)参数选择及阻尼特性分析　　由于电网规模扩大和互联系统的建立，大型发电机普遍采用集成电路和晶

7、闸管组成的快速励磁调节器，使自动励磁调节器(AER)的时间常数从过去的几秒缩短到20ms左右。快速励磁系统的广泛采用，降低了系统阻尼。对不断发展的电网，随时可能发生新的弱阻尼，甚至负阻尼。我国各大电网相继发生过多次由于弱阻尼而引发的低频振荡。国内新投产的主力发电机组都配置了PSS，大都采用ΔPe信号或ΔPe及Δω信号的附加励磁控制。以电功率偏差为输入信号，检测比较方便，稳定性好，得到了广泛采用，但有反调现象［3］。对于汽轮发电机，由于机械功率变化速度较慢，反调影响不大。对于水轮发电机，反调作用明显，但当取ΔPe及Δω两个输入信号时，机械功率增加，ΔP