电力系统稳定器(PSS).pdf

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1、电力系统稳定器（PSS）�及其在三峡机组的应用彭炜东（�三峡水力发电厂，�湖北宜昌443133）�PowersystemstabilizerandtheapplicationonthegeneratoroftheThreeGorgesProjectPENGWei-dong,XUEFu-wei(ThreeGorgesHydropowerPlant,YichangHubei,443133)摘要：�介绍了电力系统稳定器的基本原理及设计方法，针对全国联网对三峡机组PSS的要求，比较了不同类型的电力系统稳定器在三峡机

2、组上的使用情况及存在的问题，最终确定了一种适合的三峡机组的模型。关键词：�电力系统稳定器；阻尼；低频振荡；反调ABSTRACT:IntroducingthebasictheoryanddesignwayofPowersystemstabilizer,comparetheresultofapplicationofeverytypePSSonthegeneratoroftheThreeGorgesProject,pointingouttheproblemsofeverytypeandfindoutasuitab

3、leoneforTGP.KEYWORDS:Powersystemstabilizer；damping；oscillationoflowfrequency；anti-regulation1.�前言随着电力系统的发展，电网的规模不断扩大，大电网存在的问题也逐步显现出来，美国、英国、意大利等国都相继发生过大规模的停电事故，各国专家对大电网存在的问题也越来越关注，其中大电网的稳定性问题一直是专家们关注的焦点。低频振荡是影响电网稳定性的一个重要因素，对低频振荡的抑制早在70年代就有了比较成熟的方法，其中最典型的就是采

4、用电力系统稳定器(PSS)。2.�PSS�的基本原理电力系统产生低频振荡的原因很多，其中主要原因是电网构架薄弱，各区域电网之间的阻尼较小，当系统受到扰动时，会出现功率的振荡，弱阻尼系统不能依靠自身的阻尼来平息振荡，从而使得振荡得到进一步的放大。因此，要防止低频振荡，就要增加系统的正阻尼，减小负阻尼。有很多方法都可以达到这个目的，如改善电网结构、改变运行方式、减小联络线的输送功率、调整励磁调节器的相关参数等，但最为有效且经济的方法是采用电力系统稳定器（PSS）。发电机的励磁控制系统是一个由多个惯性环节组成的反

5、馈控制系统。从励磁调节器的信号测量到发电机转子绕组，每一个环节都具有惯性，其中主要的惯性是发电机转子绕组。因此，总体来看，励磁系统是一个滞后环节。正是由于这种滞后性，使得在系统低频振荡时，励磁电流的变化滞后于转子角的变化，加剧了转子角的摆动，也就是提供了负的阻尼。PSS的任务就是抵消这种负的阻尼，同时还要提供正的阻尼。为了便于说明PSS是如何提供正的阻尼的，建立一个δ－ω平面坐标系，在δ－ω平面上，和转子速度变化同相的力矩是正阻尼力矩，反相的是负阻尼力矩，和角度变化同相的力矩是正同步力矩，反相的为负同步力矩

6、。在电力系统中并联运行的同步发电机，它稳定运行的必要条件是具有正的阻尼力矩系数和正的同步力矩系数。当阻尼力矩系数为负时，将会因出现自发增幅振荡而最终失去稳定，而当同步力矩系数为负时，发电机将出现爬行失步。功率增量?P为机械功率Pm与电功率Pe之差，功率增量产生转子加速度，转子速度ω滞后于加速度90度，而转子角度δ又滞后于转子速度90度。在低频振荡中，电压的变化与有功功率的变化基本是反向的，�即?U与?P反向。由此可以确定各变量在δ－ω�平面的方向如图一所示。当电力系统中发生功率扰动时，�机组的转子角?δ�要

7、发生变化，�但是由于励磁调节器是采用按电压偏差信号?U进行调节的，�经过励磁系统这个滞后环节后，�其所产生的电磁力矩T1滞后于?δ�一个角度φ1，�从图中可以看出，T1在ω�轴上的分量是负值，�即其提供负的阻尼。为了消除这种负阻尼，�需要提供一个附加控制信号，�这个信号就是PSS信号。以取功率增量作为输入信号的PSS为例来说明其作用原理。功率增量?P与?δ�反向，�从图中可以看出，�要使机组稳定运行并使最后合成的电磁转矩T∑在ω�轴上的分量为正值，�即提供正的阻尼，�则由PSS调节信号产生的电磁力矩T2必须

8、落在第Ⅰ�象限，�因此，�必须对PSS的输入信号?P提供一个相位滞后。图中φ2为PSS环节本身对特定频率的输入信号产生的相位移，�是一个滞后角度，φ3是励磁系统对PSS调节信号?PSS产生的相位滞后角度。从图中可知，�只要适当调整PSS输出信号的相位及放大倍数，�就可以使最后的合成电磁力矩提供正的阻尼力矩及正的同步力矩。Δω�T2�ΔPSS�T∑�φ3�φ2�ΔP=Pm-Pe�Δδ�、Pe�、ΔU�φ1�T1�图