计算电力系统稳定用的励磁系统数学模型(1)
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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:
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。
通过调节器人机界面,可选择投入或退出PSS。
当选择投入PSS时,只有在发电机有功大于PSS投入功率后,PSS输出才有效。
当选择退出PSS时,则PSS输出无效,恒等于0。
电力系统暂态稳定性分析的数学模型及其求解方法电力系统暂态稳定性是电力系统运行中一个重要的问题,它涉及到了电力系统的可靠性和安全性。
在电力系统中,由于各种原因(如电力故障、突发负荷变化等),系统会发生暂态扰动,这会对系统的稳定性产生影响。
因此,对电力系统的暂态稳定性进行分析和求解具有重要的实际意义。
一、电力系统暂态稳定性的数学模型电力系统暂态稳定性的数学模型是对电力系统进行描述和分析的基础。
其核心是用一组偏微分方程描述电力系统的动态行为。
通常,电力系统暂态稳定性的数学模型可以分为两个方面,即电力系统的动态方程和控制方程。
1. 电力系统的动态方程电力系统的动态方程描述了电力系统各个元件(包括发电机、负荷等)的动态行为。
其中,最重要的是发电机的动态方程,其模型可以采用不同的形式,如压敏调压器模型、电压控制器模型等。
此外,还需要考虑负荷、传输线和变压器的动态方程等。
2. 电力系统的控制方程电力系统的控制方程是为了描述系统中各种控制装置的动态行为。
常见的控制方程包括励磁控制方程、电压和功率控制方程等。
这些方程描述了控制装置对电力系统的调控作用,能够稳定系统的运行。
二、电力系统暂态稳定性的求解方法为了求解电力系统的暂态稳定性问题,需要采用一些数值计算方法。
以下介绍几种常用的求解方法。
1. 时域法时域法是一种基于系统动态方程的求解方法。
它通过数值积分的方式,迭代求解系统的动态响应。
这种方法适用于电力系统的小扰动和中等扰动情况,可以得到系统的暂态过程。
2. 频域法频域法是一种基于系统频域响应的求解方法。
它可以通过系统的频率响应特性来分析系统的暂态稳定性。
常见的频域法有等效系统法、阻抗法等。
这些方法适用于长时间尺度上的电力系统分析。
3. 优化算法优化算法是一种基于优化理论的求解方法。
它通过优化问题的数学模型,寻找系统的最优运行条件,以提高电力系统的暂态稳定性。
常见的优化算法有遗传算法、粒子群算法等。
4. 强化学习算法强化学习算法是一种基于智能系统的求解方法。
电力系统稳定器PSS模型简介按照标准技术语言:电力系统稳定器Power System Stabilizer 简称PSS,是励磁调节器通过一种附加控制功能,借助于AVR控制励磁输出,阻尼同步电机的低频功率振荡,用以改善电力系统稳定性能的一个或一组单元。
按照陈小明理解的技术语言:PSS是励磁调节器自动通道(自动电压调节器AVR)的附加环节或者附加装置,以低频0.2∼2.5Hz的有功功率摆动作为输入,经过放大和调整相位后叠加在AVR输出上,产生同发电机阻尼绕组一样效果的正阻尼,抵消单纯电压偏差调节的AVR所产生的负阻尼,防止电力系统出现低频振荡,提高电力系统动态稳定性。
显然,PSS只有一个叠加到AVR的输出量,至于输入量最少一个。
按照PSS输入的不同可以划分出不同的PSS模型。
按照其他方式划分,又有其他模型。
无论什么理论,只要一说到分类,张三李四王麻子各有各的爱好,分类也就越来越多。
幸好PSS源于美国,且数学模型研究不是中国人的特长,因此,PSS模型的划分还是比较简单的,美国电气和电子工程师协会(IEEE)1992年将PSS划分PSS1A型(单输入)和PSS2A型(双输入),2005年版的IEEE为将PSS划分PSS1A(单输入Single-input PSS)、PSS2B(双输入Dual-input PSS)、PSS3B (双输入Dual-input PSS)、PSS4B(多频段Multi-band PSS),这是目前PSS模型最权威的分类,也是学习和交流PSS技术的重要依据。
PSS1A,单输入PSS,两级超前滞后环节。
最早的输入量是频率,现在普遍采用功率P,利用隔直环节得到ΔP,再对ΔP进行超前滞后处理,以达到抑制低频振荡之目的。
PSS1A主要适用于火电厂,因为火电机组调负荷很慢,其有功变化频率不在PSS1A的频率范围,不会产生机组无功反调。
PSS1A,简单可靠。
所谓反调,就是发电机无功随有功增减而减增,显然不利于电力系统稳定,需要避免。
励磁系统中的各种定值介绍一、励磁系统中各种定值的分类励磁系统中的各种整定值主要是在励磁调节器(AVR)中。
本次重点介绍励磁调节器中的定值。
1、发电机的励磁形式一般有直流励磁机系统、三机常规励磁系统、无刷旋转励磁系统、自并励励磁系统等。
(1)自励直流励磁机励磁系统:(2)三机常规励磁系统:(3)无刷旋转励磁系统(4)自并励励磁系统2、华北电网各个电厂所用的励磁调节器有吉思GEC系列、南瑞电控SAVR2000系列、NES5100系列、SJ800系列、武汉洪山的HJT系列、ABB公司的UN5000系列、GE公司的EX2100系列、英国R-R的TMR-AVR、日本三菱等。
各个厂家的励磁调节器中的定值数量各不相同。
少的几十个(如吉思、南瑞),多的上千个(如ABB、GE)。
3、针对各种励磁调节器中的定值按照使用功能可以分为(1)控制定值(控制参数)控制定值包括自动方式控制参数、手动方式控制参数、PSS控制参数、低励限制控制参数、过励限制控制参数、过激磁限制控制参数等(2)限制动作定值包括过励限制动作定值、过激磁限制动作定值、低励限制动作定值等(3)其他定值包括励磁调节器模拟量测量的零飘修正、幅值修正、励磁方式定义、起励时间设定、调压速度设定、调差率等。
励磁调节器内部的控制参数励磁调节器作为发电机的一种自动控制装置。
在正常运行或限制动作时,用来控制发电机的运行工况不超过正常运行范围的参数。
这些参数在运行中,是时刻发挥作用的。
控制参数整定的合理,直接影响整个励磁系统的动态特性的好坏及各种限制功能的正常发挥作用。
一、自动方式下的控制参数(电压闭环)1、自动方式是以机端电压作为控制对象的控制方式,是励磁调节器正常的工作方式。
也是调度严格要求必须投入的运行方式。
华北电网调度部门下发的《华北电网发电机励磁系统调度管理规定》中规定:(1)各发电厂机组自动励磁调节装置正常应保持投入状态,其投入、退出和参数更改条件应在运行规程中作出规定,并应得到调度部门和技术监督部门的批准。