PSS原理

第48卷 第4期 电力系统保护与控制 Vol.48 No.4 2020年2月16日 Power System Protection and Control Feb. 16, 2020

DOI: 10.19783/ki.pspc.190356

应用开环补偿原理整定PSS参数的准确性分析

刘翔宇1，李晓明1，李世辉2，鲁 鹏2，程 伦2，何玉灵3，王一峰2

(1.国网河北省电力有限公司电力科学研究院，河北 石家庄 050021; 2.国网河北省电力有限公司，

河北 石家庄 050000; 3.华北电力大学设备故障诊断与检测技术研究所，河北 保定 071003)

摘要：通过开环条件和闭环条件的对比，研究了应用开环补偿原理进行PSS参数整定方法的准确性。首先通过简化得到单一电功率输入信号的PSS模型。应用开环补偿理论分析方式研究了控制参数变化对幅频特性、相频特性的影响。然后采用实际电网仿真方式，闭环条件下研究了参数变化对临界增益和阻尼效果的影响。通过对比开环和闭环的结果，发现了开环补偿理论不能精确分析PSS阻尼效果。分析结果表明PSS参数整定需考虑幅频特性、相频特性协调配合。仿真结果发现了隔直环节参数对临界增益参数、阻尼效果存在影响，临界增益未受幅频增益最大值影响。最后通过对比分析，给出了参数整定工作的改进建议。该成果对于PSS参数的优化配置具有参考价值。 关键词：PSS；临界增益；相位补偿；幅频特性；开环补偿

Accuracy analysis of using the open-loop compensation principle for PSS parameter setting

LIU Xiangyu1, LI Xiaoming1, LI Shihui2, LU Peng2, CHENG Lun2, HE Yuling3, WANG Yifeng2

(1. State Grid Hebei Electric Power Research Institute, Shijiazhuang 050021, China; 2. State Grid Hebei Electric

电力系统PSS的作用就是抑制电力系统的低频振荡，由李雅普诺夫小干扰分析法可知电力系统中如果存在负阻尼则系统易发生振荡，由转子运动方程，自动励磁装置的方程，我们将方程进行处理，得到线性化状态方程，之后可画出带有励磁调节器的框图，将框图进行分析，可分析励磁调节部分具有负阻抗（滞后相位），为此需要串接PSS进行抵消其负阻尼，其实PSS就是具有超前相位的部分，另外调速器也是产生负阻尼的一个重要因素，同上分析即可。

，PSS可以为电网系统提供一个正的阻尼，

有效地增强电力系统的静态和动态稳定性，防止低

频振荡的产生，同时，由于它是附加在数字式励磁调

节器的一个软件程序，不需增加任何硬件设备，具有

投资小、物理概念清晰，现场整定方便等优点，因此，

近几年来，在全国各大电网中已得到了大力推广，几

乎所有大中型电厂的励磁系统均被要求配置PS

（1）积极参与对电力系统继电保护仪的检测工作，完成了对桂林供电局，贺州供电局等单位的继电保护测试仪的检测任务。通过上述工作，我熟悉了保护仪的检测步骤，报告的编写以及继电保护测试仪智能检定系统的使用。此外还对各个厂家，如昂立，继保之星，博阳等的保护仪的性能及其使用方法有了初步的了解。

（2）认真学习总结了电力系统稳定器（PSS）的基本原理，组成部分及其主要作用。电力系统稳定器是励磁系统的一个附加部件，用于抑制系统的低频振荡、提高电力系统阻尼。它通过提取与振荡有关的信号，如发电机有功功率、转速或频率，加以处理，产生的附加信号加到励磁调节器中，使发电机产生附加阻尼力矩，从而达到抑制低频振荡的目的。PSS 装置包括信号处理单元、隔直单元、超前-滞后单元、放大单元和限幅单元。信号通过 PSS 时经信号处理单元滤波后接入隔直单元，隔直单元负责滤掉小于等于 0.01Hz 的直流次要信号，这个单元只有输入的频率大于 0.01Hz 时，才输出信号，否则它自动闭合，处于待命状态；超前-滞后单元用于补偿传感器、高频滤波器及其它单元对主要信号所造成的相位滞后，这个单元是由多级组成的，根据需要可以有不同的级数；放大单元把补偿后的信号放大；PSS 的限幅单元的作用是防止故障时发电机的机端过电压。

电力系统稳定器（PSS）投入、退出:

1、电力系统稳定器可以阻尼发电机的磁极，和电网系统的低频振荡。平时不影响励磁调节，对AVR来说是一个附加通道。

2、发电机的有功功率达到200MW（额定负荷为600MW的机组）以上就可以手动投入电力系统稳定器PSS，并且发电机的电压限制在设置的范围之内（90%-100%U0）.电力系统稳定器投入不需任何设定。

3、PSS可以在任意时间手动切除，同时，如果发电机有功功率及电压超出设定值或者与电网解裂，PSS自动切除。PSS因故退出后要向调度汇报退出原因，如因工作需要应向调度申请同意后方可进行。

4、按照（电网电力系统稳定器PSS运行暂定规定）的要求确定PSS的投切，原则上PSS退出相应机组应当解裂备用。

PPS在励磁控制系统中引入一个附加控制信号，以增加发电机的阻尼，也就是提高整个电力系统的阻尼能力，消除电力系统发生低频增幅震荡的可能性。一般定值设定为有功的30%至40%， 当有功负荷降到该定指标时候自动停用。

励磁变装不装差动也有争论，不过一般不设差动保护，因为励磁变低压侧的电流由于受到可控硅整流的影响不再是标准的正弦波形，有时会造成差动保护误动！励磁变的保护配置一般是电流速断，过流，过负荷，再加上与励磁系统配合的非电量保护而已。

转子包括转子绕组和转子铁心，两者是相互绝缘的，发电机的汽端大轴处，通过接地碳刷把大轴感应交流电导入大地。而转子绕组投转子一点、两点接地保护，励磁回路中。

一期两台无刷永磁副励磁机机头上的2个碳刷，主要是用来检测励磁机回路是否接地的。在励磁调节器柜内，有发电机、励磁机励磁回路接地检测试验回路，每24小时一次。当需要碳刷接触时，举刷电源供电（在励磁接地检测保护柜内有专门的举刷交流电源开关），将碳刷和大轴相接触。

一期发电机三机励磁原理

副励磁机（永磁机）经AVR整流，事给励磁机励磁的小机， 励磁机输出的其实是交流电，经旋转二极管整流后输出给发电机转子绕组，这种励磁方式叫三机励磁。

电力系统稳定器（PSS）

1、电力系统稳定器简称PSS，其作用：

a．提高电力系统静态稳定能力；

b．提高电力系统动态稳定能力；

c．阻尼电力系统低频振荡。

2、电力系统稳定器（PSS）的原理：

在励磁系统中采用ΔP、Δω、Δf等一个或两个信号作为附加反馈控制，增加正阻尼，它不降低励磁系统电压环的增益，不影响励磁控制系统的暂态性能。

3、电力系统稳定器（PSS）是EXC9000励磁调节器的一个标准软件功能。我们开发的PSS，采用加速功率作反馈信号（即双变量ΔP、Δω），有效克服了采用单电功率反馈信号时的无功“反调”问题。PSS的数学模型如下图所示，属于PSS2A模型。

图 1 PSS传递函数模型

说明：

V1 电角速度mω

V2 电功率Pe TW1 隔直环节1时间常数 调试软件设定

TW2 隔直环节2时间常数 调试软件设定

TW3 隔直环节3时间常数 调试软件设定

TW4 隔直环节4时间常数 调试软件设定

Ks2 电功率积分计算值补偿系数 调试软件设定

T7 电功率积分时间常数 调试软件设定

Ks3 信号匹配系数 调试软件设定

M 陷波器阶数 调试软件设定

N 陷波器阶数 调试软件设定

T8 陷波器时间常数 调试软件设定

T9 陷波器时间常数。 T9=0 时，陷波器输出为0 调试软件设定

Ks1 PSS增益 调试软件设定

T1 PSS超前/滞后环节1时间常数 调试软件设定

T2 调试软件设定

T3 PSS超前/滞后环节2时间常数 调试软件设定

T4 调试软件设定

PSS_uk 有效的PSS输出控制信号

USTmax PSS输出正限幅值，+10％以下 调试软件设定

USTmin PSS输出负限幅值，-10％以上 调试软件设定

PSS投入功率 默认40％，以发电机视在容量为基准 调试软件设定

PSS退出功率 默认35％，以发电机视在容量为基准 调试软件设定

PSS输出控制信号PSS_uk，通过附加控制端引入AVR相加点，与反馈电压Ug的相加方式一致。