【正文】 ，去克服原勵(lì)磁電壓調(diào)節(jié)器中產(chǎn)生的負(fù)阻尼轉(zhuǎn)矩作用。我國(guó)是一個(gè)地域遼闊的大國(guó)，能源資源分布很不均勻，這就決定了我國(guó)的電力系統(tǒng)錯(cuò)綜復(fù)雜的特點(diǎn)。如2003的美加大停電，造成了美國(guó)東北的8個(gè)洲和加拿大的部分城市停電，整個(gè)城市都處于癱瘓狀態(tài)，給人民的生活帶來了很大的影響，同時(shí)對(duì)工業(yè)、農(nóng)業(yè)很多方面造成了巨大的損失。這次震害的一個(gè)主要特點(diǎn)是高壓輸電塔的破壞，這在以前的地震記錄中是非常少見的。發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁控制因?yàn)榫哂屑瓤晒?jié)約投資，又能在正常運(yùn)行是減少電壓和頻率的波動(dòng)，改善動(dòng)態(tài)品質(zhì)和提高系統(tǒng)的抗干擾能力等特點(diǎn)。電力市場(chǎng)的發(fā)展更增加了運(yùn)行條件的不可預(yù)知性。負(fù)反饋以提高電力系統(tǒng)阻尼，稱為PSS，開始主要在西部系統(tǒng)采用，近年來GE公司、西屋公司等制造廠生產(chǎn)的大型發(fā)電機(jī)都提供PSS，己成為勵(lì)磁裝置的一個(gè)必備的部分，廣泛用于各系統(tǒng)中。未明確提出低頻振蕩和阻尼力矩的概念。輸電線路阻抗增加大約30%。澳大利亞1973年在土木特電站發(fā)生了不衰減功率振蕩，當(dāng)時(shí)采取的措施是減負(fù)荷及增加發(fā)電機(jī)勵(lì)磁。 現(xiàn)在PSS己被認(rèn)為是發(fā)電機(jī)整體不可分割的一個(gè)部分，每臺(tái)大型發(fā)電機(jī)投運(yùn)時(shí)必須有PSS，并需進(jìn)行合適的調(diào)整。國(guó)內(nèi)第一臺(tái)PSS于1980年在八盤峽電廠投入運(yùn)行。PSS經(jīng)過多年的發(fā)展己經(jīng)在國(guó)內(nèi)外取的了廣泛的應(yīng)用，已先后有多種控制方法用于PSS的設(shè)計(jì)，如最優(yōu)控制、模式分析、根軌跡靈敏度分析或幾種方法的組合應(yīng)用等。文獻(xiàn)〔17]. [18]通過詳細(xì)的仿真分析和理論分析說明發(fā)電機(jī)電磁功率和勵(lì)磁參考電壓之間的傳遞函數(shù)具有較好的不變性。但是這些控制方法雖然適合電力系統(tǒng)的非線性特性，設(shè)計(jì)出來的穩(wěn)定器具有較好的魯棒性的特點(diǎn)，但由于各種方法本身目前還存在一定程度的不足，因此研究具有固定結(jié)構(gòu)和參數(shù)固定的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器仍有重要的理論和實(shí)際應(yīng)用意義。2001年，我國(guó)電網(wǎng)運(yùn)行與控制標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)制定的DL7552001《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》中將功角穩(wěn)定性分為下列三類：靜態(tài)穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定、動(dòng)態(tài)穩(wěn)定。暫態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)在某個(gè)運(yùn)行情況下突然受到大的干擾后，能否經(jīng)過暫態(tài)過程達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)或者恢復(fù)到原來的狀態(tài)。由此可以看出來，一個(gè)系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定情況和系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)以及干擾的情況有關(guān)系，也就是說，一個(gè)系統(tǒng)在某個(gè)運(yùn)行情況下和干擾情況下是穩(wěn)定的，但是換了一個(gè)運(yùn)行情況或者干擾情況，系統(tǒng)有可能就是不穩(wěn)定的。在這段時(shí)間里系統(tǒng)的保護(hù)和自動(dòng)裝置有一系列的動(dòng)作，例如切除線路的故障和重合閘、切除發(fā)電機(jī)等等。這時(shí)候動(dòng)力設(shè)備中的過程將影響到電力系統(tǒng)的暫態(tài)過程。諸如現(xiàn)在流行的高壓直流輸電；更廣泛的運(yùn)用并聯(lián)電容器；負(fù)荷的組成和特性在發(fā)生變化。這些工程給我們的生活帶來了很多的方便，同時(shí)它又向電力系統(tǒng)的穩(wěn)定提出了更高的要求，使我們面臨著更高的挑戰(zhàn)，特別是高壓穩(wěn)定和低頻區(qū)域間振蕩比以前更加重要。因?yàn)樽詣?dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置在總投資中所占的比例相對(duì)較小，在提高電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性時(shí)會(huì)優(yōu)先考慮自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置。首先，短路電流不能過大。這時(shí)電流、電壓相位關(guān)系的紊亂將引起某些保護(hù)裝置的誤動(dòng)作?？焖偾谐收蠈?duì)于提高電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性有這決定性的作用。電力系統(tǒng)的故障特別是高壓輸電線路的故障大多數(shù)是短路故障，而且都是暫時(shí)性的短路故障。說到提高發(fā)電機(jī)輸出的電磁功率先介紹一下電氣制動(dòng)。否則，會(huì)發(fā)生欠制動(dòng)，即制動(dòng)作用過小，發(fā)電機(jī)仍要失步；或者發(fā)生過制動(dòng)，即制動(dòng)過大，發(fā)電機(jī)雖在第一次振蕩中沒有失步，卻在切除故障和切除制動(dòng)電阻后的第二次振蕩中或以后失步了。自并勵(lì)可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，元部件少，其勵(lì)磁電源來自機(jī)端變壓器，無旋轉(zhuǎn)部件，運(yùn)行可靠性高，維護(hù)工作量小。自并勵(lì)可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)的缺點(diǎn)是它的勵(lì)磁電源來自發(fā)電機(jī)端，受發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓變化的影響。為驗(yàn)證其正確性，通過穩(wěn)定計(jì)算研究了滿發(fā)時(shí)發(fā)電機(jī)組采用自并勵(lì)勵(lì)磁方式的穩(wěn)定情況，計(jì)算結(jié)果表明，發(fā)電機(jī)組采用自并勵(lì)勵(lì)磁方式可滿足系統(tǒng)穩(wěn)定的要求，但必須同時(shí)加裝電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS)。同樣，電力系統(tǒng)是一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的、維數(shù)很高的系統(tǒng)，MATLAB必將成為分析電力系統(tǒng)問題的強(qiáng)大而有效工具。MATLAB 的工作環(huán)境包括命令控制窗口、程序編輯器等，用戶既可以通過命令控制窗口直接執(zhí)行命令，也可通過建立MATLAB 腳本文件或函數(shù)文件執(zhí)行程序中的命令。（4）MATLAB數(shù)學(xué)函數(shù)庫(kù) 該庫(kù)收集了巨量的數(shù)學(xué)函數(shù)及算法，從簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)函數(shù)如sum、sine、cosine和復(fù)數(shù)運(yùn)算，到復(fù)雜的函數(shù)如矩陣求逆、求特征值、Bessel函數(shù)、FFT。（1）在查閱了大量參考文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，詳細(xì)分析了同步發(fā)電機(jī)的電壓方程和磁鏈方程。（3）分析了電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的作用。下面討論式（23）中這一項(xiàng)，將之化為坐標(biāo)下變量表示。（2）式（27）右邊第二項(xiàng)稱為速度電動(dòng)勢(shì)。物理上速度電動(dòng)勢(shì)項(xiàng)反映了由于轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)，使定子繞組切割磁力線而引起的電動(dòng)勢(shì)，它在定子、轉(zhuǎn)子間能量交換中起主要作用。（1） 定子繞組的自感與互感。 （212）式中，從而定子互感恒為負(fù)值。對(duì)于隱極機(jī)，從而。（3） 定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組間的互感和?？傻? （221） (222)以上二式中的定義同式（218）~式（220）。另外電感矩陣為定常稀疏矩陣，為分析計(jì)算提供了方便。 穩(wěn)態(tài)運(yùn)行矢量圖（）（1） 以空載電動(dòng)勢(shì)和同步電抗表示發(fā)電機(jī)時(shí) （225）發(fā)電機(jī)輸出的有功功率表示為： （226）將式（225）代入式（226）中，可得 （227）式中，發(fā)電機(jī)有功功率的功—角特性曲線為一正弦曲線，其最大值為，也稱為功率極限。 凸極發(fā)電機(jī)的相量圖 （1） 以空載電動(dòng)勢(shì)和同步電抗表示發(fā)電機(jī)：由圖（23）可見 （230）代入式（230）得 （231） （2）以暫態(tài)電動(dòng)勢(shì)和暫態(tài)電抗表示發(fā)電機(jī)：由圖（23） 得 （232） 將式代入式（227），可得 （233） 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程的研究意義同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程式，是電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析和計(jì)算中最基本的方程式，它用來描述系統(tǒng)在受擾動(dòng)情況下發(fā)電機(jī)組之間或發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，是判斷系統(tǒng)受到擾動(dòng)后能否繼續(xù)保持穩(wěn)定運(yùn)行的基本依據(jù)。3 電力系統(tǒng)穩(wěn)定器基本介紹 電力系統(tǒng)穩(wěn)定器簡(jiǎn)介 電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（pss）是為抑制低頻振蕩而研究的一種附加勵(lì)磁控制技術(shù)。 PSS結(jié)構(gòu)示意圖，PSS實(shí)質(zhì)上是關(guān)于P、n或f的反饋環(huán)節(jié)，使發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)構(gòu)成了雙閉環(huán)系統(tǒng)，其內(nèi)環(huán)是關(guān)于電壓的控制環(huán)；外環(huán)是關(guān)于P、n或f的控制環(huán)。限幅環(huán)節(jié)可確保大干擾時(shí)PSS的輸出不會(huì)造成電機(jī)端電壓的變化超標(biāo)。低頻振蕩是隨著電網(wǎng)互聯(lián)而產(chǎn)生的。一般來說，涉及機(jī)組越多、區(qū)域越廣，則振蕩頻率越低。（3） 受端系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)帶輕載情況下的自發(fā)振蕩,即在某種條件下,發(fā)電機(jī)定子電流具有助磁作用,而它產(chǎn)生的負(fù)阻尼會(huì)引起振蕩。它抽取角速度,功率或頻率等鎮(zhèn)定參量,經(jīng)過主要由放大、復(fù)位和超前滯后等環(huán)節(jié)組成的校正環(huán)節(jié)處理后將產(chǎn)生的附加勵(lì)磁控制信號(hào)和機(jī)端電壓一起作為勵(lì)磁系統(tǒng)的輸入。因此,在長(zhǎng)線送電、負(fù)荷較重的情況下,若轉(zhuǎn)子角出現(xiàn)振蕩,電壓調(diào)節(jié)器提供的附加量的相位是落后于角度振蕩的,它的一個(gè)分量與轉(zhuǎn)速相位相反,產(chǎn)生了負(fù)阻尼轉(zhuǎn)矩,這就使得角度振蕩加劇。目前,提高電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性的重要措施之一是采用在電力系統(tǒng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器上附加電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS ( Power System Stabilizer)的附加勵(lì)磁控制方案。用于提高電力系統(tǒng)阻尼、解決低頻振蕩問題，是提高電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性的重要措施之一。 電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的設(shè)計(jì)原理由于使用的信號(hào)不同和元件的不同，電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS）可以有各種不同的電路。④ 電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的輸出的噪音電平應(yīng)盡可能的低。輔助信號(hào)具有補(bǔ)償這種滯后的相位的功能，PSS網(wǎng)絡(luò)必須有超前補(bǔ)償?shù)墓δ?。是?fù)位時(shí)間常數(shù)，：放大倍數(shù)。所以，用一般的方法難于求解系統(tǒng)的根軌跡。 汽輪機(jī)及其調(diào)節(jié)系統(tǒng)超前補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)由前面的圖26可以看出之間具有相位滯后，對(duì)于這種相位滯后我們可以運(yùn)用超前網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償。在下一章中，我們主要一些參數(shù)的計(jì)算，并介紹遺傳算法的相關(guān)計(jì)算。 發(fā)電機(jī)模塊參數(shù)變壓器參數(shù)如下：900MVA，50Hz，D1/Yg，20/230KV，R1=R2=1E6，L1=0，L2=，Rm=Lm=500pu線路參數(shù)：R1=，R0=， L1=，L0=，C1=，C0=,220KV,110KM,350MW。電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS 模塊需設(shè)置的參數(shù)包括量測(cè)時(shí)間常數(shù)、沖洗器時(shí)間常數(shù)、超前和滯后時(shí)間常數(shù)、增益及輸出限幅，本課題采用了PSS的默認(rèn)值。觀察加入PSS和不加入PSS時(shí)電機(jī)無窮大系統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)的pe和功角變化。 本章小結(jié)本章分析了低頻振蕩產(chǎn)生的原因,以及電力系統(tǒng)穩(wěn)定器抑制低頻振蕩的原理,并借助MATLAB 對(duì)PSS參數(shù)進(jìn)行整定,簡(jiǎn)單方便,并對(duì)在MATLAB 中建立的電力系統(tǒng)仿真模型進(jìn)行小擾動(dòng)實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明,參數(shù)整定合理,并且系統(tǒng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器上附加具有合理參數(shù)的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器后,對(duì)低頻振蕩的抑制有明顯的作用,能明顯地改善電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性能。聯(lián)網(wǎng)初期，同步發(fā)電機(jī)之間聯(lián)系緊密，阻尼繞組可產(chǎn)生足夠的阻尼，低頻振蕩少有發(fā)生。其基本原理是在自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上,輔以轉(zhuǎn)速偏差Δω、功率偏差ΔPe、頻率偏差Δf中的一種或兩種信號(hào)作為附加控制,產(chǎn)生與Δω同軸的附加力矩,增加對(duì)低頻振蕩的阻尼,以增強(qiáng)電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。電力系統(tǒng)穩(wěn)定器對(duì)于低頻振蕩具有良好的抑制能力,不但可以抑制低頻振蕩,而且可以改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì)。 展望未來 隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)供電的可靠性和穩(wěn)定性日益提高。ZHANG investigation on Power System Stabilizer design. School of Electrical and Electronic Engineering,North China Electric Power University.Received April 21,2011。 出版日期:1995年11月第1版[18] 《電力系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì)參考資料》作者:曹繩敏主編楊老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從查閱資料到設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)等整個(gè)過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。在此，我再說一次謝謝！謝謝大家！?。?7