專利名稱：基于低頻振蕩阻尼靈敏度和等效交流增益的pss放大倍數(shù)優(yōu)化試驗方法
技術領域：
電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS)是大電網(wǎng)中普遍用來抑制危及系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的低頻 振蕩的重要手段，本發(fā)明涉及低頻振蕩阻尼對PSS參數(shù)變化的試驗方法，具體是指基于低 頻振蕩阻尼靈敏度和等效交流增益的PSS放大倍數(shù)優(yōu)化試驗方法。
背景技術：
大電力系統(tǒng)互聯(lián)是提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的重要措施，是解決能源和負荷分布 不平衡的戰(zhàn)略方針和電網(wǎng)削峰填谷的重要手段，為國際、國內(nèi)技術發(fā)展的大勢所趨。發(fā)電 機及其勵磁系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的慣性均帶來信號傳遞的相位滯后；當前的電網(wǎng)是典型的大系統(tǒng) (Large Scale System)，帶有分群及關聯(lián)的結(jié)構(gòu)特征，各機群之間振蕩相位錯動；這種由勵 磁系統(tǒng)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)特點等諸多因素混合作用就決定了電網(wǎng)中必然存在有各種模式的弱阻 尼振蕩和負阻尼自發(fā)振蕩發(fā)生，其模式(振型)極其繁多，頻率一般在0. 2-2. OHz范圍內(nèi)， 電網(wǎng)中絕大多數(shù)低頻振蕩都是因此而起。當電網(wǎng)中發(fā)生低頻振蕩時，會危及系統(tǒng)的安全穩(wěn) 定運行，限制聯(lián)絡線輸送功率的能力。由此可見，只有增加各種振蕩模式的阻尼，才有可能 減少或削弱低頻振蕩，提高電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性。發(fā)電機勵磁系統(tǒng)中的PSS就是專門為增強 低頻振蕩阻尼而設計的，尤其作為發(fā)電機本機振蕩和分區(qū)內(nèi)機群間振蕩的主要抑制手段。眾所周知，PSS作用的效果好壞、適應性強弱以及穩(wěn)定性好壞，完全取決于參數(shù)整 定的好壞，而參數(shù)的整定既是非唯一性的，又受到機組及其勵磁系統(tǒng)的模型與參數(shù)特性、運 行工況和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)變化等眾多因素的影響，因此，PSS參數(shù)的現(xiàn)場優(yōu)化整定試驗是非常困難 的。通常我們進行發(fā)電機組PSS現(xiàn)場優(yōu)化整定投運試驗時，首先進行無補償頻率響應 特性測量，了解機組的特性曲線；然后，據(jù)此設計PSS參數(shù)，使其提供的附加轉(zhuǎn)矩可以產(chǎn)生 較好的正阻尼；最后，進行有補償頻率響應特性測量，檢驗加入PSS后，附加轉(zhuǎn)矩在0. 2 2. OHz頻率帶寬上，均應該提供工程上最優(yōu)的正阻尼。典型的PSS模型的框圖如

圖1所示。 它的傳遞函數(shù)由放大倍數(shù)Kp、時間常數(shù)TR組成的慣性環(huán)節(jié)、時間常數(shù)TW組成的隔直環(huán)節(jié)、 時間常數(shù)Tl Τ6組成的多階超前滯后環(huán)節(jié)構(gòu)成，如果用G(S)表示除放大倍數(shù)Kp以外部 分的傳遞函數(shù)，則整組PSS的傳遞函數(shù)可以表達為Kp G (s)，其交流增益即為Kp IG (s) I，通 常時間常數(shù)TR的大小由設備本身決定、時間常數(shù)TW可以取經(jīng)驗值，故PSS現(xiàn)場參數(shù)優(yōu)化整 定試驗的目的主要就是優(yōu)化放大倍數(shù)Kp和多階超前滯后環(huán)節(jié)時間常數(shù)Tl Τ6。發(fā)電機電磁力矩可分為同步力矩和阻尼力矩，同步力矩與Δ δ同相位，阻尼力矩 與Δ ω同相位。同步力矩不足，將發(fā)生滑行失步；阻尼力矩不足，將發(fā)生振蕩失步。采用PSS 增強系統(tǒng)阻尼防止自發(fā)振蕩，關鍵是PSS環(huán)節(jié)產(chǎn)生的力矩在Δ ω軸上的投影為正。PSS相 位補償要求在該電力系統(tǒng)低頻振蕩區(qū)內(nèi)(0. 2-2. OHz)使PSS輸出的附加力矩向量對應Δ ω 軸在超前10°到滯后45°以內(nèi)，并使本機振蕩頻率力矩對應Δ ω軸在0°和滯后30°之 間。相位的調(diào)節(jié)主要是通過調(diào)整時間常數(shù)Tl Τ6來實現(xiàn)的。當時間常數(shù)確定后，PSS的放大倍數(shù)Kp就成為決定PSS提供阻尼的效果和投運后機組穩(wěn)定與否的關鍵因素了，通常為了 保證提供良好的阻尼效果，放大倍數(shù)必需足夠大；而為了保證勵磁控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，PSS 的放大倍數(shù)又必需足夠?。伙@然，兩者是相互矛盾的，這就必需有一套科學的放大倍數(shù)的優(yōu) 選試驗方法，一般取極限放大倍數(shù)的1/2 1/3(相當于開環(huán)頻率特性增益裕量為6dB 9dB)。本文為PSS放大倍數(shù)的現(xiàn)場整定試驗提供一種全新、有效、通用、完善的試驗方 法，它應該是對傳統(tǒng)方法的有益補充和完善。它不僅可以用于現(xiàn)場試驗，還可以用于電力系 統(tǒng)分析計算中的PSS參數(shù)、效果優(yōu)化檢驗方面。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于低頻振蕩阻尼靈敏度和等效交流增益的PSS放大 倍數(shù)優(yōu)化試驗方法。本發(fā)明采用如下技術方案來實現(xiàn)放大倍數(shù)優(yōu)化試驗的，該方法包括如下步驟步驟一等效交流增益對比優(yōu)選試驗法步驟首先，根據(jù)機組的典型特性設計時間常數(shù)，得到初始的在低頻振蕩帶寬上所需的 頻率補償特性；其次，選定頻段在Tl T6中選擇對應時間常數(shù)來進行優(yōu)化調(diào)整，參數(shù)的調(diào)整按照 在主振頻率下PSS的交流增益KpnX IG(S)nI保持恒定不變的原則，如公式(ι)所示；等效交流增益計算公式
權(quán)利要求
1.基于低頻振蕩阻尼靈敏度和等效交流增益的PSS放大倍數(shù)優(yōu)化試驗方法，該方法包 括如下步驟步驟一等效交流增益對比優(yōu)選試驗法步驟首先，根據(jù)機組的典型特性設計時間常數(shù)，得到初始的在低頻振蕩帶寬上所需的頻率 補償特性；其次，選定頻段在Tl T6中選擇對應時間常數(shù)來進行優(yōu)化調(diào)整，參數(shù)的調(diào)整按照在主 振頻率下PSS的交流增益KpnX IG(S)nI保持恒定不變的原則，如公式(ι)所示； 等效交流增益計算公式KpOX |G(s)0| =KplX IG(S)Il =...... = KpNX |G(s)J(1)式中KpO =PSS在主振頻率下的初始放大倍數(shù)； Kpl =PSS在主振頻率下經(jīng)過第1次參數(shù)修改后的放大倍數(shù)； IG(S)Ol :PSS在主振頻率下傳遞函數(shù)部分的初始交流增益； IG(S) 11 =PSS在主振頻率下經(jīng)過第ι次參數(shù)修改后傳遞函數(shù)部分的初始交流增益； Kpn =PSS在主振頻率下經(jīng)過第N次參數(shù)修改后的放大倍數(shù)； IG(S)nI =PSS在主振頻率下經(jīng)過第Ν次參數(shù)修改后傳遞函數(shù)部分的初始交流增益； 然后，分別在上述條件下進行發(fā)電機有功功率的小階躍擾動試驗，檢驗其對低頻振蕩 的阻尼效果，阻尼比的大小用公式(2)來表示； 阻尼比計算公式
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于低頻振蕩阻尼靈敏度和等效交流增益的PSS放大倍數(shù)優(yōu)化試驗方法，該方法包括等效交流增益對比法試驗步驟以及以低頻振蕩阻尼靈敏度為目標函數(shù)的放大倍數(shù)優(yōu)化步驟，其中等效交流增益對比法試驗步驟保證了在不同時間常數(shù)下，PSS環(huán)節(jié)產(chǎn)生的附加轉(zhuǎn)矩均相等，從而實現(xiàn)了在相同大小PSS附加轉(zhuǎn)矩條件下，不同相位補償角時的PSS作用效果比較，由此可以得知如何選擇或進一步調(diào)整放大倍數(shù)；以低頻振蕩阻尼靈敏度為目標函數(shù)的放大倍數(shù)優(yōu)化方法依據(jù)從發(fā)電機有功功率的小階躍擾動試驗得到的阻尼比數(shù)值和現(xiàn)場整定的放大倍數(shù)計算低頻振蕩阻尼對放大倍數(shù)的靈敏度；然后根據(jù)阻尼比的大小和變化趨勢調(diào)整參數(shù)。
文檔編號G01R31/00GK102147438SQ201110020230
公開日2011年8月10日 申請日期2011年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月18日
發(fā)明者彭波, 曾艷, 盛超, 陳迅 申請人:廣東電網(wǎng)公司電力科學研究院