pss配置、构成、参数计算及投运试验

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1、PSS配置、构成、参数计算及投运试验中国电力科学研究院方思立华北电力科学研究院苏为民摘要本文介绍了PSS的配置要求及各种输入信号的PSS的特点及适用范围,论述了PSS相位补偿及增益选取的计算方法,以及PSS的现场试验方法等.1PSS配置PSS是采用励磁附加控制，增加对低频振荡的阻尼，提高电力系统稳定的装置，对于数字式AVR，它不需要增加设备，又有很好的阻尼效果，因此近年来在电力系统中得到了广泛的采用。经验表明，不仅快速励磁系统采用PSS增大系统阻尼的效果良好，即使常规励磁系统，采用PSS也有良好效果。美国西部和加拿大联合

2、电力系统(WSCC)建议60MW及以上机组，励磁控制系统迟后角小于（1）式三阶典型系统时应配置PSS。(6.28)3Ts=(S+0.628)(S+6.28)(S+62.8)(1)+式（1）的迟后特性见表1。表1三阶典型系统迟后角频率特性振荡频率(Hz)0.160.30.480.641.12迟后角(度)6590100115135163某快速励磁系统的传递函数如式2F(ex)=[30/(1+0.03S)][1+(1/2S)](2)如发电机时间常数Tdo=6s,其励磁控制系统的迟后特性见表2a，某常规交流励磁机励磁系统的传递函

3、数如式3F(ex)=300[(1+1.6S)/(1+16S)][(1+0.5S)/(1+0.05S)][1/(1+0.03S)][1/(1+0.8S)](3)　同上发电机采用式（3）励磁的迟后特性见表2b.式（3）中励磁机简化为一阶惯性环节虽有较大的时间常数，因采用较强的超前补偿，其迟后特性仍小于1式。快速励磁系统的迟后特性则较1式小很多.因此要求励磁系统性能良好的发电机，普遍采用PSS。我国励磁系统行标ＤL/T650—1998，DL/T843—2003均将PSS作为必备的附加单元，并规定其投入率分别不低于99%（自并励

4、）及90%（交流励磁机励磁）。2PSS输入信号及其数学模型2.1PSS各输入信号的优缺点PSS是在AVR输入附加控制信号，如转速偏差Δω（或频率偏差Δf），功率偏差ΔＰe（或加速功率偏差ΔＰa）或两个信号的综合，使发电机产生Δω轴方向的阻尼力矩（ΔＴe）以抑制电力系统的低频功率振荡，各输入信号的优缺点如下：2.1.1Δω或Δf因为励磁控制系统是一个迟后环节，有较大的迟后角，要求以Δω10为输入信号的PSS，有很大的超前角补偿，以便PSS的输出使发电机产生的附加转矩与Δω同相位，从表2可见，当振荡频率为1Hz时，超前补偿角

5、在100o左右，超前补偿角大，微分作用强，控制回路就容易发生谐振，临界增益就较小，限制了使用增益.此外Δω信号的测取比较困难，这也限制了Δω为输入信号的PSS的采用。Δf为输入信号的PSS，与Δω有相同的缺点，也需要大的超前补偿。而且Δω信号是在发电机轴上测取，是轴功角的变化,而Δf从机端电压测取，是机端电压功角的变化，因此Δf较Δω的灵敏度低，一般很少采用Δf作为PSS单一的输入信号，通常与ΔPe组合使用。2.1.2ΔPa或ΔPe加速功率ΔPa的相位超前Δω90°，因此它减小了PSS所需要的超前相位校正，设ω=ω0时励

6、磁迟后角为90°，则ΔPa为输入信号的PSS,所需相位校正,在ω＜ω0时为迟后校正，ω＞ω0只需进行很小的超前校正.所以电路稳定，可采用较大的增益，充分发挥PSS的作用.ΔPa为机械功率Pm与电功率Pe之差，采样很困难，当Pm不变时,ΔPa=-Pe，测取Pe比较方便，因此一般都以Pe代替Pa，但Pe为输入信号的PSS有反调的缺点，当Pm增大,PSS的输出使励磁减小，这可能影响电力系统静态稳定，但对汽轮发电机影响不大，由于其电路简单，效果良好，除美国外，大都采用以ΔPe为输入信号的PSS。2.1.3ΔPe与Δf（Δω）组合

7、对于快速励磁系统，如自并励或高起始励磁，其励磁控制系统迟后角较小如表2，当f=1.1Hz时，迟后角为93°仍不需超前补偿，而采用ΔPe及Δf信号相加，可得到0～90°之间任何需要的超前相位，因此快速励磁系统可采用ΔPe与Δf直接相加的PSS,其数学模型及超前相位组成,如图1所示在考虑将ΔPe的输出Vp及Δf的输出Vf相加时，要考虑信号Δω=-ΔPe/MS，因为S=jω，所以Δω的信号较ΔPe的信号小Mω倍，因此增益Kω应为Kp的Mω倍，才能使两通道的输出相当，如M=6，ω=5，Kp=1，则Kω=30时，Vω=Vp，PSS

8、的超前角为45度.图中θ=tan-1Vp/Vω=KpMω/Kω由ΔPe和Δω相加作为PSS的输入信号，不但在某一频率时得到要求的超前相位，还可以改善PSS的补偿频率特性。因为当频率改变时Vp与Vω的比例也随之改变.振荡频率减小，超前角也减小，这与励磁控制系统迟后角的变化是一致的，因此可改善PSS的相频补偿特性。此外采