电力系统稳定器与现场试验

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1、电力系统稳定器与现场试验马保军（天山电力玛纳斯发电有限公司，新媼玛纳斯830000）摘要：木文通过广泛使用的单机无穷大系统小干扰线性化模型，分析了发电机组应用快速高放大倍数的励磁调节系统后，系统产生低频振荡的原因。对电力系统稳定器（PSS）抑制低频振荡的原理即相位补偿原理进行了分析。同时分析了PSS各个环节功能及参数对阻尼低频振荡的影响，并给出了100MW发电机组PSS相位校正的实测数据，表明了PSS对低频振荡抑制的效果。关键词：电力系统稳定器PSS；低频振荡；相位补偿；AER发电机电磁鳩可分为H步加R和®尼〃

2、同步％码A§同相位，阻尼力矩与△3同相位。如果同步力矩不足，将发生滑行失步；阻尼力矩不足，将发生振荡失步。低频振荡是发生在弱联系的互联电网之间或发电机群与电网之间，或发电机群与发电机群之间的一种有功振荡，其振荡频率在0.2-2.0HZ之间，低频振荡发生的有四种可能的原因：1）系统弱阻尼吋，在受到扰动后，其功率发生振荡且长吋间才能平息。2）系统负阻尼时，系统发牛扰动而振荡或系统发生自激而引起自激振荡。这种振荡，振荡幅度逐渐增大，直至达到某平衡点后，成为等幅振荡，长时间不能平息。3）第三种是系统振荡模与某种功率波动

3、的频率相同，引起特殊的强迫振荡，这种振荡随功率波动的原因消除而消除。4）由发电机转速变化引起的电磁力矩变化和电气回路耦合产生的机电振荡，其频率约为0.2-2.OHzo低频功率振荡发生可能会引起联络线过流跳闸或造成系统与系统或机组与系统之间的失步而解列，造成电网事故扩大化，解决低频振荡问题是电网安全运行的重要课题。研究表明，大型弱联系的电力系统本身的固有自然阻尼小，现代电力系统中，大容量发电机组普遍使用快速励磁调节器或使用自并激可控硅快速励磁系统,这些设备的大量使用，其作用常常是削弱了系统阻尼,甚至使系统产生负阻

4、尼，为提高系统稳定性，在励磁系统中利用附加控制，产生附加阻尼转矩,增加正阻尼抑制低频振荡，这就是使用电力系统稳定（PSS）的目的所在。1系统低频振荡的产生H前大型发电机普遍采用了微机（单片机/DSP）和可控硅组成的励磁控制系统，使自动励磁调节器AER的时间常数大为缩短（〈20ms）,放大倍数大为提高，而且可控硅快速励磁系统（如口并励、两机他励系统）的普遍采用，使得电力系统的阻尼降低，这是造成低频振荡的直接原因。现用单机对无穷大系统来分析PSS作用原理，单机对无穷大系统可用图1的等值电路来表示。其小扰动的线性化数

5、学模型传递函数框图，如图2。图1单机对无穷大系统等值电路图△PmKiA6K2AK6K5K31+TMK3SAEqtKdIV针4Jt△EfdG(S)图2单机无穷犬系统小信号模型1.1不考虑励磁调节的作用在不考虑励磁调节系统作用时，发电机电磁转矩为：Xq+Xe»Xq一X(/.cEq()UsCOS/o△M尸/qO△Eq+(/qoSsinS0+Xd^XeXd'^Xe'Xq+Xc其中：“孕Sum几+Eq°UcCOS&Xcf~~XeXq+XeKr=/qOXd^Xeqt…K3K42AE；=AEfd-A61+K3%o\^K^

6、s甘宀“XdXe其中：k3=—K3X/+XX—xr.cK4=Ussmo()A7+X，△皓(四Seos几如乜二©sin几)A升血—JA

7、co,电磁转矩AMc可整理为:M=(KrK2K3K41+用叫22)A》+jK2K；KEa)1+k；t：3(5)图3电磁转矩矢量图=AA/ei+AA42为同步转矩AA＜与超前A»轴90。的正的阻尼转矩W2的合成，如图3所示。1・2考虑励磁调节的作用励磁控制系统为高放大倍数的快速响应系统，以P调节方式为例，传递函数为G』s)=Ke/(l+As),放大倍数Kc很大，时间常数Te很小，励磁系统的输入为•△口=一(心§+«6塚),输出为Efd=・K&U/(1+Tes),略去相对较小的项并整理，此时电磁转矩为沁=LKj

8、-K2K5KJEs+K6Ke)^A6,令s=yco,此时电磁转矩AMw可表示为：K2K5KKk：kW显)A》+jKiKsKeV^coK：K；+刀細2=Mel'+W(6)当发电机负荷较大，忌变为负值，所以电磁转矩为同步转矩AMf与滞后轴90。的负阻尼转矩的合成，如图4所示。乂由于励磁系统的增益位很大，使得系统的负阻尼增大,图4电磁转矩矢量图2电力系统稳定器PSS抑制低频振荡的原理产生低