汽轮发电机电力系统稳定器的反调

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1、汽轮发电机电力系统稳定器的反调浙江省电力试验研究院竺士章陈皓摘要：本文按照汽轮发电机机械功率变化的规定和实测数据，设计了一次调频调速器模型和反调计算条件，计算了电力系统稳定器的反调，对严重的反调进行了分析，提出了减少反调的技术措施，提出了运行人工干预要点。关键词：电力系统稳定器反调电力系统稳定器（powersystemstabilizer）简称PSS，它引入电力系统功率振荡信号，经过相位和增益调整，借助于自动电压调节器控制同步电机励磁，产生阻尼电力系统功率振荡的效果。引入反映功率振荡的信号有加速功率或转速。加速功率等于机械功率减去电气功率，由于不能直接获得加速功率而采用电气功率，显然它

2、的前提是机械功率不变。而实际机械功率在变化，因此采用电气功率信号的PSS当原动机输出功率增加（或减少）时引起励磁电压、同步电机电压和无功功率减少（或增加），这个不希望出现的现象称为反调。本文按照汽轮发电机机械功率变化的规定和实测，设计了一次调频调速器模型和反调计算条件，计算了电力系统稳定器的反调，对严重的反调进行了分析，提出了减少反调的技术措施，提出了运行人工干预要点。1汽轮发电机机械功率变化分类汽轮发电机机械功率变化一般考虑有以下几种：1）负荷变动。对直吹式机组负荷变动速率为（2%～3%）PN/min，对中储式机组为（3%～[1]4%）PN/min，负荷变动为15%PN。[1]2）A

3、GC、二次调频。负荷变动速率为（1.5%～2%）PN/min，负荷变动为10%PN。3）主要辅机故障引起大幅度减负荷的RB（RunBack）方式。控制减出力的速度，一般为(5%～13%)PN/min，出力减到50%左右。以上三种负荷变动均为长时间等速率变动。4）一次调频。电力系统频率波动需要承担一次调频任务的机组利用蒸汽容积能力短时由调速器按照系统频率偏差自动进行出力调整。最大负荷变动限为机组额定有功出力的±6%，电网调度对转速不等率、响应目标作出了规定，见2.3节。5）事故程序停机方式。快速关闭汽门和调门，由逆功率保护动作解列灭磁。2PSS反调计算与分析2．1采用有功功率信号的PSS

4、采用有功功率信号的PSS一般结构见图1，顺次为信号测量环节、隔直环节、超前滞后环节（两级）、增益调整环节和输出限幅环节。Umax1sTW1+sTP11+sTP3−Pe(pu)KUpss(pu)P1+sTP1+sTW1+sTP21+sTP4Umin图1采用有功功率信号的PSS一般结构2．2汽轮发电机机械功率以等速率变化时的反调汽轮发电机机械功率以等速率变化可以视为一个阶跃信号加到积分环节。该积分环节与1sTWTWPSS的隔直环节组合就有⋅=。当原动机以等速率变化时相当于一个阶跃s1+sT1+sTWW信号加到该惯性环节，经PSS超前滞后环节和放大Kpss倍，引起PSS持续的定值输出。机械功

5、率停止变化，即阶跃信号复零，PSS输出也恢复到零，见图2。PSS输出与机械功率变化速率、隔直环节的时间常数和PSS的增益成正比。1.61.551.51.451.4Q(100Mvar)1.35050100150s图2某机组机械功率以5%PN/min速度减少时的无功功率变化对浙江汽轮发电机机械功率以5%PN/min速度变化下的反调计算结果看到不同机组的PSS反调相差很大，ΔQ/QN从1.08%～45.4%，ΔV/VN从0.126%～3.92%，部分三机励磁系统的汽论发电机引起严重的反调反调主要来自PSS的输出，系统联系电抗不是影响反调的主要因素。减少反调的技术措施有：1）减少隔直环节时间常

6、数TW。根据浙江电网小干扰稳定性计算振荡频率不小于0.4Hz，某机组PSS的TW由4s调整为2s，TW参数调整对相频和幅频特性几乎没有影响，也就是对PSS作用几乎没有影响。反调计算结果见图3，ΔQ/QN由31.3%减少到15.7%。0.9Tw=4s0.80.7Tw=2sQ(pu)0.6双隔直Tw=4s0.50.4s050100150图3PSS的TW调整或PSS采用双隔直环节机械功率以5%PN/min速度减少时的无功功率变化2)采用两级隔直环节。sTsTW1W2采用两级隔直环节（⋅）后机械功率恒定输出部分被隔离，仅输出变1+sT1+sTW1W2化部分，从而减少反调。反调计算结果见图3，Δ

7、Q/QN由36.9%减少到5.82%，反调持续时间大为缩短。2．3程序停机时的反调计算了40%和1%额定有功功率自动退出PSS、汽门开度下降曲线为0.5s下降到20%，之后每秒减少1/2直至为零。浙江机组快关汽门、PSS自动退出的有功功率为1%PN的反调ΔQ/QN从32.4%～162.3%，PSS自动退出的有功功率为40%PN的反调ΔQ/QN从10.5%～43.9%。图4和5为某机组反调计算结果ΔQ/QN分别为84.9%和17.9%。可见，PS