1、2006 03 RCS-9400微机励磁系统培训微机励磁系统培训之电力系统稳定器介绍之电力系统稳定器介绍低频振荡产生机理低频振荡产生机理 随着电力系统的不断扩大、快速励磁系统的广泛随着电力系统的不断扩大、快速励磁系统的广泛采用，系统的阻尼变弱，致使不少系统的联络线出现采用，系统的阻尼变弱，致使不少系统的联络线出现了低频功率振荡。了低频功率振荡。低频振荡是发生在弱联系的互联电网之间或发电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，其振荡频率在有功振荡，其振荡频率在0.2-2.5Hz0.2-2.5H
2、z之间：之间：低频振荡种类低频振荡种类 1)1)系统弱阻尼时，受到扰动。系统弱阻尼时，受到扰动。2)2)系统负阻尼时，系统发生扰动而振荡或系统发生系统负阻尼时，系统发生扰动而振荡或系统发生自激而引起自激振荡。自激而引起自激振荡。3)3)第三种是系统振荡模与某种功率波动的频率相同，第三种是系统振荡模与某种功率波动的频率相同，引起特殊的强迫振荡。引起特殊的强迫振荡。4)4)由发电机转速变化引起的电磁力矩变化和电气回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。路耦合产生的机电振荡。低频振荡与低频振荡与PSS 低频功率振荡发生可能会引起联络线过流跳闸或低频功率振荡发生可能会引起联络
3、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，电力系统本身的固有自然阻尼小，成电网事故扩大化，电力系统本身的固有自然阻尼小，使用快速励磁调节器或使用自并激可控硅快速励磁系使用快速励磁调节器或使用自并激可控硅快速励磁系统，削弱了系统阻尼，甚至使系统产生负阻尼，电力统，削弱了系统阻尼，甚至使系统产生负阻尼，电力系统稳定器系统稳定器(PSS)(PSS)的作用是：利用附加控制，产生附的作用是：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。加阻尼转矩，增加正阻尼抑制低频振荡。快速励磁产生负阻尼原理快速励磁产生负阻尼原理
4、在正常运行条件，励磁系统电压为负反馈调节，在电在正常运行条件，励磁系统电压为负反馈调节，在电压与磁场电流之间存在滞后，且滞后时间与频率相关，压与磁场电流之间存在滞后，且滞后时间与频率相关，在低频时，产生振荡在低频时，产生振荡：00)0,(0000滞后qtEU同步电机小偏差模型同步电机小偏差模型K2K1D1TjSWSWMmMDK6K5K4G(S)EfdUFMSUPSSMeM+-Mex+EqK31+Td0K3S无励磁调节时转矩模型无励磁调节时转矩模型 D(Mo)ME K1(Ms)图三 无励磁调节时电磁转矩向量)sin()cos(0000005ssdqFFdssqqFFdUXXXUUUXXXUUK快
5、速励磁产生负阻尼机理快速励磁产生负阻尼机理UUF F=K=K5 5+K+K6 6EEq q当当K K5 50 0时时有上图的向量图有上图的向量图MMexex=D=DA AW+KW+KA A UL U K6Eq K5 g MEX DA KA 图四 励磁调节器产生的负阻尼转矩向量PSS产生负阻尼机理产生负阻尼机理ULUgMEXDAKA图 励磁调节器PSS产生的阻尼转矩向量-Pe1530UPSSMPSS振荡物理模型振荡物理模型电力系统低频振荡要素：1、输电线路长，联系弱2、有功功率大机械振荡：1、连杆长，弹性弱；2、物体重UsXLkPSSPSS实现的方法实现的方法 附加控制输入低频振荡相关的一个电气
6、量，如附加控制输入低频振荡相关的一个电气量，如-pepe。超前或滞后的相位校正，增益放大，叠加到励磁调节超前或滞后的相位校正，增益放大，叠加到励磁调节环节，该附加控制分量在发电机中产生一附加转矩，环节，该附加控制分量在发电机中产生一附加转矩，使与使与同相。传递函数框图如下图同相。传递函数框图如下图 UpssTwpS1+TwpS-PeKpss1+T1S1+T2STGRG(S)+-URUG+UfUpss+TwwS1+TwwSwK21+T7S1+T8S1+T9SK11+T6SPSS作用作用 电力系统稳定器（电力系统稳定器（PSSPSS）是附加于励磁调节器的控制）是附加于励磁调节器的控制手段。随着自并
7、激静止励磁系统的广泛应用，手段。随着自并激静止励磁系统的广泛应用，PSSPSS附附加控制更成为励磁系统不可缺少的功能之一。加控制更成为励磁系统不可缺少的功能之一。好的好的PSSPSS附加控制能够增加弱阻尼或负阻尼励磁系统附加控制能够增加弱阻尼或负阻尼励磁系统的正阻尼，能够有效的抑制电力系统低频震荡，从的正阻尼，能够有效的抑制电力系统低频震荡，从而提高发电机组（线路）的最大输出（传输）能力而提高发电机组（线路）的最大输出（传输）能力PSSPSS试验步骤试验步骤试验前准备试验前准备q 由于PSS试验涉及到电网稳定和有功调度，甚至有可能迫使机组退出运行，所以做PSS试验时，试验人员应通过运行处与省调
8、、网调联系，获得批准后方可进行试验。q 进行PSS试验时，要求被试机组尽可能带满负荷运行，功率因数尽量接近1。PSSPSS试验步骤试验步骤机组参数及试验工况机组参数及试验工况机组参数：试验时：UN=kV U=kVPN=MW P=MWQN=Mvar Q=MvarCosN=cos=单机试验时，试验机组不供厂用电。励磁系统的模型参数：KP=Tc1=s Tb1=s Tc2=s Tb2=s PSSPSS试验步骤试验步骤试验时保证：试验时保证：励磁调节器运行状况完好过欠励限制退出功率柜运行状况完好其他励磁设备运行状况完好被试机组调速系统性能正常有关保护退出，防止误动PSSPSS试验步骤试验步骤白噪声通道测
9、试：白噪声通道测试：在励磁定值中设定“试验信号”采样系数为1.0，在白噪声试验接口（面板插座）加入小电压信号，在模拟量菜单之测量电压电流中“白噪声测量”处观察显示值变化，说明此通道正常。如有条件，在静态试验或空载试验时最好测试此通道是否正常。在测试时，定值中“白噪声输入选择”设为0。PSSPSS试验步骤试验步骤试验所需仪器：试验所需仪器：q 波形记录仪 q 频谱分析仪或动态信号分析仪一台 q 较精确的指针型有效值电压表 q 低延迟时间交流电压变送器 q 其他试验过程中需要的设备、仪器仪表PSSPSS试验步骤试验步骤测量无补偿相频特性：测量无补偿相频特性：q 无补偿频率特性即励磁控制系统滞后特性
10、，为励磁调节装置电压相加点到发电机端电压的相频特性。q 在PSS试验通道加入白噪声电压，并调整最大电压幅值,观察菜单中的噪声测量值的变化。PSSPSS试验步骤试验步骤测量无补偿相频特性：测量无补偿相频特性：q 可通过调整采样系数菜单中“试验信号采声系数”定值或调节输入的白噪声幅值，调整白噪声试验测量值。q 白噪声测量值显示的最大值，一般达到机端额定电压的1-2%即可，不要大于5%。PSSPSS试验步骤试验步骤测量无补偿相频特性：测量无补偿相频特性：q 将频谱输入信号调为零，修改定值菜单中“试验信号输入选择”值为33，逐渐增加白噪音测量输入，观察发电机励磁电压波动情况。注意：此时观察发电机运行工
11、况，如果励磁电压波动过大，切换从通道运行。PSSPSS试验步骤试验步骤测量无补偿相频特性：测量无补偿相频特性：q 在机端电压摆动在1左右的情况下，通过白噪声加入点（AVR电压相加点）迭加不同频率的小干扰信号，用动态信号分析仪测量发电机端电压对AVR电压相加点的相频特性即励磁系统滞后特性q 记录励磁电压和机端电压的波动范围PSSPSS试验步骤试验步骤相频特性曲线PSSPSS试验步骤试验步骤PSSPSS环节参数整定：环节参数整定：q 完成相频特性测试后，将“试验信号采样系数”更改为0，并将“试验信号输入选择”更改为0。根据PSS传递函数和无补偿相频特性的测试结果，整定计算PSS超前滞后环节相频特性
12、参数。计算被试机组PSS的补偿参数（T1、T2、T3、T4）。PSSPSS试验步骤试验步骤在低频范围校核相位特性：在低频范围校核相位特性：q 有补偿频率特性由无补偿频率特性与PSS单元相频特性相加得到，其应有较宽的频带，在该电力系统低频振荡区内使PSS输出的力矩向量对应轴在-15o45o以内，并使本征振荡频率力矩对应 轴在0o30o之间。PSSPSS试验步骤试验步骤测量临界增益：测量临界增益：q 将B套调节装置PSS参数定值之增益系数整定一个较小的值（0.5）。q 投入PSS，观察B套调节装置有无异常。（注意：若有任何异常情况，立即退出PSS，或者切换至A套）q 逐渐增加PSS的增益系数，直到
13、发电机励磁电压或机端电压出现轻微持续的振荡为止，此时的增益系数即为PSS的临界增益。PSSPSS试验步骤试验步骤测量临界增益：测量临界增益：q 测得临界增益系数为：q 实际整定增益系数为：注：根据DL/T 650-1998，PSS增益系数实际整定值一般为临界增益的1/31/5。PSSPSS试验步骤试验步骤PSSPSS投切试验：投切试验：q 整定主通道投入PSS功能，从通道不投入PSS功能。q 在主通道投、切PSS，观察被试机组有关各量应无扰动。q 注意：当试机组出现不正常情况时快速将该机组的励磁调节器切换至从通道运行。q 试验过程中若出现机组或系统某一线路跳闸或其它事故，应立即停止试验，并根据
14、事故情况迅速按运行规程规定及时进行处理PSSPSS试验步骤试验步骤不投入不投入PSSPSS时阶跃试验：时阶跃试验：q 发电机电压阶跃1-5，记录发电机有功功率波动情况，以了解本征振荡特性。q 在满足录波装置灵敏度要求的前提下，阶跃量可尽量取小些。q 将这些电压阶跃响应的试验结果进行录波，以备和投入PSS的情况下做对比，观察PSS对抑制有功振荡的效果。无无PSSPSS时有功振荡时有功振荡PSSPSS试验步骤试验步骤投入投入PSSPSS时阶跃试验：时阶跃试验：q 主通道投入PSS功能，从通道暂不投入PSS功能。q 在投入PSS情况下，先做1%电压阶跃试验。q 在做投入PSS的电压阶跃试验的时候若发
15、现有任何问题，即可迅速切至从通道，避免发生严重问题。在试验过程中注意无功波动范围。q 若无问题，可根据情况做2%电压阶跃响应试验，作对比分析时，投入PSS和不投入PSS阶跃试验幅度应相同。有有PSSPSS时有功振荡时有功振荡PSSPSS试验步骤试验步骤PSSPSS效果分析及定值整定：效果分析及定值整定：q 录波分析有功的振荡情况。q 调整PSS环节有关参数，重复上述试验。q 录波分析无功、有功振荡情况，重点检验有功振荡情况，检验PSS抑制振荡的效果。q 整定PSS环节定值参数PSSPSS试验步骤试验步骤阻尼比计算阻尼比计算q 阻尼比表示控制系统调节品质的一个量，可通过阶跃扰动试验测出。q 可以用公式计算：2121PPLnPSSPSS试验步骤试验步骤PSS“PSS“反调反调”测试测试q 投入PSS，按最快的有功功率变化速度调节机组出力变化10或更多，在增、减负荷过程观察无功功率的变化。q 观察调节有功功率时的“反调”作用。不应出现低励或过励限制，无功变化平稳。
