电力系统稳定器原理g.ppt

励磁与PSS 什么是PSS(Power System Stabilizer)  电力系统稳定分为三个电量的稳定： 电压稳定（电压恒定、无功充裕、否则恶性循环电压崩溃，强励） 频率稳定（频率恒定、有功平衡、安稳装置切机、自动减载） 功角稳定（P、Q变化）。 励磁系统提高电力系统的稳定主要是提高电压的稳定，其次是提高功角稳定。频率稳定由调速器负责。 功角稳定又分为三种：静态稳定、暂态稳定和动态稳定。 静态稳定系统受到小扰动后系统的稳定性（稳定余度大、极限功率大、阻尼大）； 暂态稳定大扰动后系统在随后的1－2个周波内的稳定性（继电保护） 动态稳定微小扰动或者是大扰动1－2周波后（暂稳后期），因自动调节作用产生的稳定性（PSS）。 什么是电力系统低频振荡 电力系统振荡是电力系统在遭受扰动时，有关电气量（电流、电压、功率）所表现出来的一种周期性变化行为。在系统受到小扰动时，它表现为这些电气量在其稳态运行值附近的周期性变化。 按照振荡频率的不同，一般可将低频振荡分为三种: 区间振荡inter-area，频率范围约为0.1Hz至1.0Hz 区内振荡local，频为范围约为 0.8Hz 至 1.5Hz 站间振荡inter-plant，频率约为 1.2Hz 至 2.0Hz 低频振荡的危害 电力系统的低频振荡属于小扰动情况下的功角稳定性问题，这时系统仍然保持同步运行。由于出现的不平衡功率在系统内的发电机组间来回传播，导致发电机转子间的相互摇摆。同时也导致系统电流、电压、功率的振荡。但是在电力系统发生低频振荡时，如果不及时采取有效的措施，可能导致系统的严重事故，造成重大的损失。 产生低频振荡的原因 系统在负阻尼时产生的自发功率振荡。 系统在受到扰动，由于阻尼弱其功率振荡长久不能平息。 系统振荡模与系统中某种功率波动的频率相同，且由于弱阻尼，使联络线上该功率的波动得到放大，产生了强烈的功率振荡。 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0.2～2.5Hz。 无论什么原因,这种振荡的特点是频率低（在0.2～2.5Hz之间），阻尼转矩不够或为负值。 研究表明：励磁的电压调节通道会产生一个负阻尼作用，从而会导致电力系统低频振荡。 电压调节通道为什么会产生负阻尼？ 电力系统的有功发生变化，运行中的功角也会变化，进而引起△Ut的微小变化 自动电压调节器按照发电机端电压偏差△Ut进行调节 现代自动电压调节器，放大倍数高且反应灵敏 励磁输出电流所产生的转矩相对于输入信号△δ必然有一定的延时 把电力系统的有功或频率引入自动电压调节器，通过PSS附加控制使调节器不产生负阻尼而产生正阻尼。 1 基本关系式 考虑在暂态电势变化的单机无穷大母线系统（图2-1）的数学模型如图2-2所示。 模型对应下面方程式 通过励磁回路产生的电磁力矩△Meu 以低频振荡频率ωd代入式（6-16），即令s＝jωd ，得： KDu＜0时，电压调节器产生的阻尼作用为负阻尼作用，KD＞0时则为正阻尼作用。 KEX和φEX都是励磁控制系统参数（增益和时间常数）及系数K3、K6的函数，因此，阻尼力矩系数KDu既是励磁控制系数的函数又是同步电机运行工况（K2、K5、K6）的函数。 电力系统稳定器原理及参数选择 对电力系统稳定器的基本要求 有良好的相频特性，以合理、正确补偿励磁系统的相位滞后； 电力系统稳定器的投入与退出，均不影响发电机正常稳态电压水平； 在电力系统稳定器的工作过程中，不要过大的引起发电机电压的波动； 电力系统稳定器的输出的噪音电平应尽可能的低； 有一定保护措施，以保证在各种运行状态下（包括PSS故障）不会引起励磁失控； 对于在原动机功率调整速度较快的机组（例如燃汽轮机、水轮发电机）上使用的电力系统稳定器还应有防止“反调”的措施。 PSS1A型电力系统稳定器（简称PSS1A模型） PSS2A型电力系统稳定器（简称PSS2A模型） PSS2B型电力系统稳定器（简称PSS2B模型） PSS现场试验内容和方法 1、 PSS的频率响应特性测量 将动态信号分析仪的白噪声信号作为PSS的输出信号， 接入到励磁调节器的PSS接入口处，测量发电机端电压对PSS的输出信号（即白噪声信号）的频率响应特性，即是励磁系统无补偿频率响应特性。 根据励磁系统滞后特性和PSS的传递函数计算PSS相位补偿特性要求和PSS的参数。 在PSS投入运行的情况下，在PSS的信号输入端输入白噪声信号，用动态信号分析仪测量发电机电压对于PSS信号输入点的相频特性，校验PSS补偿特性的正确性。 2.PSS临界增益测量 逐步增加PSS的增益，观察发电机转子电压和无功功率的波动情况，确定PSS的临界增益。 PSS的实际增益取临界增益的20