PSS阻尼在低频振荡中的影响分析-论文

下转第 ８ ４页 ） 里不 再进 行 Ｐ Ｓ Ｓ退 出和投 人波 形效 果分 析 ） 。下 面三 种 大和决速励磁系统 的普遍采川越来越突出。（
７２
综
述
Ｓ ｈ
ｕ ｉ ｄ ｉ ａ ｎ ｙ ｕ ｃ ｈ ｏ ｕ ｓ ｈ ｕ ｉ ｎ ｅ ｎ ｇ
水电与抽水蓄能
２ ０ １ ５年 ０ ８月（ 下半月）
一 一 。 Ｉ ～ 一 Ｉ ， ． 万 一
振荡 频
果的 ， 其 本质上 只 能检 查本 机振 荡 点 附近 的阻尼 ， 而 低 频 段 的 阻尼大 小更 多是 依靠 整 定 过程 中频率 响应特 性
角度 的正确 补偿来得 到保证 ［ ３ 】 。
无Ｐ Ｓ Ｓ时
阻 尼 比
２ ］ 。 尼 的励磁 调节 器 ， Ｐ Ｓ Ｓ通 过补 偿 系统 在低 频段 的滞后 相 电机 总 阻尼 中起着 举 足轻重 不可 或缺 的作 用［
能 源 与 技术
３ Ｐ Ｓ Ｓ阻尼 的确定方 法
Ｓ ｈ
ｕ ｉ ｄ ｉ ａ ｎ ｙ ｕ ｃ ｈ ｏ ｕ ｓ ｈ ｕ ｉ ｎ ｅ ｎ ｇ
详 细 的工程 实施计 划 ，由客 户 经理 进行 全 程 的监 督管
４ ． 考核 分析
理， 确保按时完成“ 订单” 。“ 订单式” 服务充分表现了供
提 供 了更 加方便 的 电力 服务 环境 。
在 工程 竣 工后 ， 客 户经 理需 要 根据《 “ 订单 式 ” 服务
结， 总结 ｝ ｌ — ｊ 业 扩工 程 的建设经 验 。
阻尼比增加值也全部满足导则要求。 种情 况下 的 阻尼 比。为 了分析 研 究 Ｐ Ｓ Ｓ阻尼 在低 频 振 求 ，
荡 中 的作用 ，每 次都 是 用两 台额定 有 功功 率 完全 相 同 或者 非 常接 近 的机组 进行 阻 尼 比 的对 比（ 限于 篇 幅 ， 这
５ 结 语
电力系统低频振荡的问题 ， 随着电力系统规模的 日 益扩
励磁调节器增加 Ｐ Ｓ Ｓ 是提高发电机 功率 （ ＡＰ ｍ） 和机 端 电压 频 率 偏 差 （ △ｆ ） 以及 它 们 的 组 气阻尼太小。因此 ， Ｓ Ｓ产生 的阻尼 作用 在发 合等。Ｐ Ｓ Ｓ 将输人信号进行移相和放大 ， 将输 出信号作 总 阻尼 最有 效 的方 法 ，通过 Ｐ 使发电机 的总阻尼为正并且足够大 ， 从而抑制 为励磁调节器的控制信号 ，使发电机的电磁转矩产生 电机上 ， Ｐ Ｓ Ｓ阻尼 在 发 阻 尼低 频振 荡 的 电气 转矩 增 量 。对 一 个 可能 引起 负 阻 低频 振荡 并使 低频 振荡 消 失 。 由此 可见 ，
关键词 ： 发 电机 ； 低 频振 荡 ； 励 磁 调节 器 ； 阻尼 ； 电力 系统 稳定 器（ Ｐ Ｓ Ｓ ）
０ 引 言
位， 使 其 提供 一 定 的正 阻 尼 ， 进而 实现 抑制 低频 振荡 的
低频 振荡 是指 在 小扰 动 的作 用 下 ，发 电机 转 子发 功能 ， 这就 是 Ｐ Ｓ Ｓ 最 基 本 的原 理 。Ｐ Ｓ Ｓ不 但补偿 了励 磁 生持 续摇 摆 ， 同 时输 电线 路 的功 率也 发 生 相应 振荡 ， 振 调节 器 的负 阻尼 ， 而且 还增 加 了正阻尼 ， 使 发 电机 明显
电公 司重 点客 户享受 的差异 化 服 务特 点 ，为 广大 客 户 考核 标 准》 制 定 回访 计 划 ， 将 回访 的意 见进行 收 集与 总
响应 特 性示 意 曲线 。其 大小 可 以用 公 式 （ １ ） 或（ ２ ） 来 表
振荡频
无Ｐ Ｓ Ｓ时 有 Ｐ ８ ￥时
阻 尼 比
Ｏ ， ２ ３ ５
示。当波形沿着时间轴对称衰减时 ， 使用公式 （ １ ） 来表
示； 否则 用公 式 （ ２ ） 来 表示 。 南于控 制 系统 的作 用 在达 到 第 一 个波 峰 （ 或谷 ） 点 Ｐ ０之前 还 不 能 够 完 全 表现 出 来， 故通 常该 值不带 人公 式进 行计 算 。
退 出和投 入 可 以得到 两 种情 况下 的负 载 电压 阶跃 试验
Ｓ Ｓ的阻 尼 比非 常接 近 ，不 同电厂不 同类 型 录波 图 。通 过录波 软件对 有功 功率 进行 通道 分析 ， 可 以 机组 没有 Ｐ Ｓ Ｓ的阻尼 比有所 差 别 ，但 所有 电厂 投入 分别得到有功功率波峰和波谷的数据。利用这些数据 ， 的机 组没 有 Ｐ Ｓ Ｓ后 阻尼 比效 果 非 常好 ，都 符 合 以上 三个 标 准 的要 再套用公式（ ５ ） 可 以得 到 机 组 在 没 有 Ｐ Ｓ Ｓ和 有 Ｐ Ｓ Ｓ两 ￣
有Ｐ Ｓ Ｓ时
阻 尼 比
－ 『 一 功率（ ＭＷａ ） 率
。 一 （ Ｈｚ ）
水 电厂＃ ｌ
广 西 乐 潍
ｌ ５ Ｏ １ ． ５ ０． ０ ７ ９ Ｏ ． ２ ４ ９
水 电厂＃ ２

表 ２ 水 电厂与 火 电厂两 台机 组阻尼 比对 比
额 定 有 功 电厂 机 组
荡频率在 ０ ． ２ ２ Ｈ ｚ 之间。电力系统低频振荡在国内外 提高抑制低频振荡 的能力［ １ ］ 。
均有发生 ， 通 常 出现 在远 距 离 、 重 负荷 输 电线 路 上 ， 或
２ Ｐ Ｓ Ｓ阻尼 在发 电机 总 阻尼中 的作 用 发 电机 总阻 尼包 括 ： 发 电机 的机械 阻尼 、 阻尼 绕 组
快速 发展 的 电力 电子 技 术 ，缩 短 了快 速励 磁 调节
本身所固有的正阻尼 ，使 系统总阻尼减少甚至变为负 值， 一旦系统出现扰动有功功率振荡长时间不能平息 ， 很容易引发低频振荡。
通 过对 传 统励 磁 系统 进行 了改 进 ，这 样可 以利用 高 放 大倍 数 的励磁 调 节器 同时 又不 会 引起 其 负 阻尼效 应 。Ｐ Ｓ Ｓ作 为一种 附加励 磁 控制 环节 ， 通 过产 生一 个正
】 ． １机械 阻尼
发 电机的机械阻尼系数 Ｄ与机械阻尼转矩的关系为 ：
Ａ Ｔ Ｄ ＝ ＤＡｃ ｏ １ ． ２ 阻尼 绕组 阻尼 （ １ ）
效抑制低频振荡影响的相应结论。
１ Ｐ Ｓ Ｓ工作原 理
阻尼绕组 的阻尼可以考虑在 Ｄ中， 或考虑在发 电 器的时间常数 。这种技术很好地提高 了系统的暂态稳 机模 型 中。 定水平和改善 了电压调节特性 。 但其也有不好的一面， １ ． ３ 电气 阻尼 ‘ 励 磁 调节 器产 生 的 附加 阻尼 为 负值 ，大大 减 弱 了系统
其中： Ｕ ０为初 始值 ， ｕ１ 为最 终稳 态值 。
阻尼 比 ∈可通 过 阶跃 扰 动试 验 测 出 ， 见 罔 １阶跃
火 电 广＃ｌ
表 ３水 电厂 与燃 气 电厂两 台机组 阻尼 比对 比
额定 有功 电厂机 组
功率 （ ＭＷ ） 率 （ Ｈｚ ） 阻尼 此
０ ． ０ ７ ２
（ ５ ）
Ｐ Ｓ Ｓ的负载阶跃响应 的阻尼 比提高 ０ ． ０ ５或 ０ ． １ ，其 中
． ０ ５ 值对应无 Ｐ Ｓ Ｓ的阻尼 比大于 ０ ． １ 的情况 ， ０ ． １ 值对 式中 ： Ｐ ０ 、 Ｐ １ 、 Ｐ ２ 、 Ｐ ３ 、 Ｐ ４分 别 为扰 动 波 形 相对 于最 ０
Ｓ Ｓ的阻 尼 Ｌ ｋ ￣ ４ ， 于０ ． １ 的情 况 。” 终稳 态值 的第 一 、 二、 三、 四、 五个 波 峰 （ 或谷 ） 点差 值 的 应 无 Ｐ 绝对 值 。
功率（ Ｍｗ ） 率 （ Ｈｚ ） 阻 尼 比 阻 尼 比
振 荡 频
无 Ｐ Ｓ ｓ时
有 ｐ Ｓ ｓ时
广 西岩 潍
３０ ０ １ ． ３ ０ ０４ ２ ０． ２ ４８
水 电厂 ＃ ６
图 １ 阶跃响应 特性 示意 曲线
广西 含 山
３３０ １． ４ ０． ０８６ ０． ２ ６１
ｏｅ
㈩
山。 为 工频 角速 度 ， ∞ 为振荡 模式 的角频率 。 当未计 算 Ｐ Ｓ Ｓ产生 的附加 阻尼 时 ， 发 电机总 的阻尼为 ：
Ｄｚ ＝Ｄ＋Ｄｅ （ ３）
由转 子方 程 可 以得 到 Ｄ∑ 的特 征方 程 ，通过分 析
阻尼转 矩 ， 克 服励磁 调节 器 引起 的负 阻尼 。控制 量可 以 特 方 程 的特 征 根在 复 平 面 的分 布情况 ，可 以推 导 出 ＜ ０ ，即 电 采用发电机轴速度偏差（ △ ｗ ） 、 电功率偏差 （ △Ｐ ） 、 过剩 产 生低 频振 荡 的实质 是 发 电机 总 的 阻尼 Ｄ
４ Ｐ Ｓ Ｓ阻尼数 据分析 与研 究
３ ） 导则 ５ ． ７ ． ３系 统 挠 动 检 验 的 方 法 ： “ …… 有 Ｐ Ｓ Ｓ
的振荡 次 数应少 于 元 Ｐ Ｓ Ｓ的振 荡次 数 ，且有 Ｐ Ｓ Ｓ时本
通 过 三种 不 同情 况 的对 比 ，可 以发现 相 同电 厂 的
． １ 。” 在发 电厂机 组进行 Ｐ Ｓ Ｓ参 数整定 试 验 时 ， 根据 Ｐ Ｓ Ｓ 机振荡 的 阻尼 比应大 于 ０
２ ） 导则 ５ ． ６ ． ２ 对 电力系统稳定器增益 的整定要求
） ： “ Ｐ Ｓ Ｓ 应 提供适 当的 阻尼 ， 有Ｐ Ｓ Ｓ时发 电机 负载 阶跃 所谓 系统 有效 阻 尼 比 ，是 指 当 系统 对某 个 振 荡模 ａ ． １ 。” 式具 有 大 于该 值 的阻尼 比时 ，就 可 以认为 系 统不 会发 试验 的有功 功率 波动 衰减 阻尼 比应 不小于 ０ 生该 频率下 的低频 振荡 ［ ４ ］ 。
者互联系统的弱联络线上 ，在采用快速响应高放大倍
系统 稳定 器 （ Ｐ Ｓ Ｓ ） 阻尼 在 低频 振 荡 ｒ ｆ １ 的作用 ， 在 此 基础
上通 过相关 数 据对 比分析 ，得 ｆ Ｕ Ｐ Ｓ Ｓ阻尼 可 以快 速有
数 励 磁 系统 的条件 下 更容 易 出现 。本 文 主要研 究 电力 阻尼 、 电气 阻尼 、 Ｐ Ｓ Ｓ产生 的 附加 阻尼 。