【正文】 ? ?2 1 0 2 chM M M M T? ? ? ? (38) ? ?39。中， 0 , 10 , 20 , 25 , 30 , 50 , 10 0 , 20 0eK ? 。 這樣就給我們有所啟示 ，在后 面的研究 中我們運用 的是當 , 100eeT s K??時分析有 PSS 的情況下系統(tǒng)的狀態(tài)，而用其他的方法來提高后面 的搖擺阻尼。 電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的設(shè)計原理 由于使用 的信號不同和 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。 PSS 網(wǎng)絡(luò)具有一個復(fù)位相，用來消除時滯 T0 以后的補償效應(yīng)。這種方法將會在下一章介紹。n ?？梢灾苯诱{(diào)用 ,用戶也可以將自己編寫的實用程序?qū)氲?MATLAB 函數(shù)庫中方便自己以后調(diào)用，此外許多的 MATLAB 愛好者都編寫了一些經(jīng)典的程序，用戶可以直接進行下載就可以用。3039。 MATLAB 的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達式與數(shù)學(xué)、工程中常用的形式十分相似，故用 MATLAB 來解算問題要比用 C， FORTRAN 等語言完成相同的事情簡捷得多，并且 MATLAB也吸收了像 Maple 等軟件的優(yōu)點 ,使 MATLAB成為一個強大的數(shù)學(xué)軟件?？梢郧蟪?RmT? ? 的傳遞函數(shù)： ? ?? ?? ?? ?39。用 介紹的方法可以方便的求解出 1T 、 2T 以及 n ，但是 0K 求不出來。 PSS 網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計 輔助的網(wǎng)絡(luò)信號經(jīng)過 PSS 處理后送到電壓調(diào)節(jié)器的相加點，電壓調(diào)節(jié)器和發(fā)電機的勵磁繞組具有相位滯后。 電力系統(tǒng)的穩(wěn)定一般用發(fā)電機之間的相對功角來判斷，功角和汽輪機的轉(zhuǎn)速有關(guān)系，然而速度的變化又會引起加速功率的變化，所以說如果控制了加速功率就控制了功角。這個時候系統(tǒng)的特征值為： ， + + 畫出 ? ， 25eK? 和 ? ， 100eK ? 的根軌跡如下： 江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 19 圖 31 根軌跡圖 大擾動的定義是在 t=0 時，雙回 路線中某一處發(fā)生單相短路， t= 秒切除故障， t= 秒重合閘成功?？梢缘玫?16~KK為： 1 ? 2 ? 3 ? 4 ? 5 ?? 6 ? 調(diào)速器和汽輪機的參數(shù)： 20gK? ? ? 39。dE ：暫態(tài)電抗后的電勢 39。 39。 39。 2239。 39。2139。???3MmT??????? 圖 25 汽輪機及其調(diào)節(jié)系統(tǒng)方框圖 汽輪機及其調(diào)節(jié)系統(tǒng)的狀態(tài)方程如下： ? ?*1 31gsM k u M T? ?? (224) ? ?2 1 0 2 chM M M M T? ? ? ? (225) ? ?39。 03 31 ? 39。00|1 q dT I d q e I q eq T TV VVK K x x x K x RE V V??? ????? ? ? ? ??? (218) ? ?? ?239。11 I d d q eK K x x x x? ? ? ? (215) ? ? ? ? ? ? ? ?39。 39。因此電機的電動勢 E 基本上是沿著轉(zhuǎn)子的 q 軸。當然，要想電力系統(tǒng)能后經(jīng)濟的運行，每一個部件的經(jīng)濟運行是至關(guān)重要的問題，我們通過分析龐大電力系統(tǒng)的各個部分的數(shù)學(xué)模型，來找出讓各個部件經(jīng)濟經(jīng)濟運行的方式。 2. 研究了電力系統(tǒng)穩(wěn)定器抑制電網(wǎng) 低頻 振蕩的原理 ，分析了電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的作用。自并勵可控硅勵磁系統(tǒng)的缺點是它的勵磁電源來自發(fā)電機端，受發(fā)電機機端電壓變化的影響。否則，江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 5 會發(fā)生欠制動，即制動作用過小，發(fā)電機仍要失步；或者發(fā)生過制動，即制動過大，發(fā)電機雖在第一次振蕩中沒有失步，卻在切除故障和切除制動電阻后的第二次振蕩中或以后失步了。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，而且都是暫時性的短路故障。 此外，補償度過大還可能引起其他的問題，例如自勵磁現(xiàn)象。 采用串聯(lián)電容補償同樣也可以提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 1929 年瑞典（ ASES） 公司首創(chuàng)了（ HVDC） 技術(shù)。 （ 2）中間階段：在起始階段后，大約持續(xù) 5S 左右的時間段。這里所說的大干擾是區(qū)別與前面說說的小干擾而言的，比如短路、突然斷開線路或發(fā)電機等。 電力系統(tǒng)穩(wěn)定 電力 系統(tǒng)穩(wěn)定性問題就是當系統(tǒng)在某一正常運行狀態(tài)下受到某種干擾后，能否經(jīng)過一定的時間后回到原來的運行狀態(tài)或者過渡到一個新的穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)問題。這些方法著重于單個額定運行點的考慮，而不計系統(tǒng)運行的魯棒特性，因此，對于像電力系統(tǒng)這樣的高度非線性系統(tǒng)難以保證其在較寬運行范圍內(nèi)的穩(wěn)定，因此使 PSS 具有魯棒性成為近年來得研究重點。他們對新機組勵磁系統(tǒng)的要求是 :①高響應(yīng)勵磁系統(tǒng) 。為了解決系統(tǒng)電壓波動，采用了高增益的快速電壓調(diào)節(jié)器以改善系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定及電壓穩(wěn)定，并在所有的大機組上都配置了 PSS，之后電網(wǎng)運行穩(wěn)定。近年來又研制了微機 PSS，用在來克丁頓抽水蓄能電站的 6 臺 325MVA 機組上。 我國電網(wǎng)建設(shè)落后于電源建設(shè)，現(xiàn)代化大機組的高放大倍數(shù)快速勵磁系統(tǒng)采用之后，振蕩現(xiàn)象更加明顯。在我 國 20xx 年初的冰災(zāi)也因大范圍、長時間的停電造成了巨大損失。 、圖表要求： 1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯別字，不準請他人代寫 2）工程設(shè)計類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計算機繪制，所有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標準規(guī)范。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。 本文首先分析了電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的研究背景和國內(nèi)外研究狀況，然后又對無限大系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型進行了具體的分析，然后又分析了系統(tǒng)帶 PSS 和不帶 PSS 時系統(tǒng)的運行情況，最后對兩種情況進行了比較，分析了 PSS 的優(yōu) 點和缺點，同時對電力系統(tǒng)的未來提出了更高的挑戰(zhàn)。它在勵磁電壓調(diào)節(jié)器中，引入領(lǐng) 先于軸速度的附加信號，產(chǎn) 生一個正阻尼轉(zhuǎn)矩，去克服原勵磁電壓調(diào)節(jié)器中產(chǎn)生的負阻尼轉(zhuǎn)矩作用 ,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)動態(tài)穩(wěn)定性的重要措施之一。 作者簽名： 日 期： 電力系統(tǒng)穩(wěn)定器 PSS 的設(shè)計與仿真 IV 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得的研究成果。 ：任務(wù)書、開題報告、外 文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。 英國、澳大利亞、馬 來西亞、芬蘭、丹麥、瑞典和意大利等國也有類似的大停電事故發(fā)生。新型的勵磁控制器能在小干擾的情況下改善穩(wěn)定性，而且同時適用于大 干擾的情況 下，可靠性高的勵磁系統(tǒng)是保證發(fā)電機安全發(fā)電，提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性所 必須的，對保證國民生產(chǎn)的安全進行、保證 人民生活的安全和有序，具有重大 的 意義。負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)電機都提供 PSS， 己成為勵磁裝置電力系統(tǒng)穩(wěn)定器 PSS 的設(shè)計與仿真 2 的一個必備的部分，廣泛用于各系統(tǒng)中。輸電 線路阻抗增加大約 30%。 現(xiàn)在 PSS 己被認為是發(fā)電機整體不可分割的一個部分，每臺大型發(fā)電機投運時必須有 PSS，并需進行合適的調(diào)整。 PSS 經(jīng)過 多年的發(fā)展己經(jīng)在國內(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，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。但是這些控制方法雖然適合電江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 3 力系統(tǒng)的非線性特性，設(shè)計出來的穩(wěn)定器具有較好的魯棒性的特點，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際應(yīng)用意義。 暫態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)在某個運行情況下突然受到大的干擾后，能否經(jīng)過暫態(tài)過程達到新的穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)或者恢復(fù)到原來的狀態(tài)。在這段時間里系統(tǒng)的保護和自動裝置有一系列的動作，例如切除線路的故障和重合閘、 切除發(fā)電機等等。諸如現(xiàn)在流行的高壓直流輸電；更廣泛的運用并聯(lián)電容器；負荷的組成和特性在發(fā)生變化。因為自動調(diào)節(jié)勵磁裝置在總投資中所占的比例相對較小，在提高電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性時會優(yōu)先考慮自動調(diào)節(jié)勵磁裝置。這時電流、電壓相位關(guān)系的紊亂將引起某些保護裝置的誤動作。 電力系統(tǒng)的 故障切除時間等于繼電保護裝置的動作時間加上斷路器的動作時間。 運用電氣制動提高暫態(tài)穩(wěn)定性時，制動電阻的大小及投切時間要選擇得恰當。另外它勵可控硅勵磁系統(tǒng)與自并勵可控硅勵磁系統(tǒng)相比較，元部件多，又有旋轉(zhuǎn)部件，可靠性相對較低，運行維護量大。推導(dǎo)了簡單系統(tǒng)中同步發(fā)電機的電磁功率方程以及同步發(fā)電機的轉(zhuǎn)子運動方程。 下圖是一個單機無限大母線系統(tǒng)的示意圖 調(diào)速器 汽輪機電壓調(diào)節(jié)器TVTV ?V? 圖 21 單機無限大母線系統(tǒng)示意圖 電力系統(tǒng)是一個非常 龐大的系統(tǒng)，以比較低的成本來使系統(tǒng)的順利運行是一個非常復(fù)雜的問題，如果能解 決這一問題，將給我國的國民經(jīng)濟做出很大的貢獻。它感應(yīng)一個電動勢落后與該磁鏈90 度。 39。 |e I e q a q e q eqTK K R E I R x xE ??? ????? ? ? ? ????? (214) 電力系統(tǒng)穩(wěn)定器 PSS 的設(shè)計與仿真 10 ? ?? ?3 39。 06 39。qE ： 對應(yīng)磁場磁鏈的定子電勢 FDE ：對應(yīng)磁場電壓的定子電勢 ? ： 角頻率 mT ： 發(fā)電機的輸入機械功率 下面是發(fā)電機的線性化模型方框圖 江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 11 ? ? ?FDE?? STKK d39。65 1e R T F D ee e eq F D Re e e eK V V E TFDK K K K KE E VT T T TE??? ? ?? ? ? ?? ? ?????? ? ? ? ? (223) 汽輪機及其調(diào)節(jié)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 汽輪機及其調(diào)節(jié)系統(tǒng)的方框圖可以用下列的表示 R??*3uSTKSg?1 ST rh?111M0M2C1C2MST ch?1139。39。q q q d dV E rI x I? ? ? (232) 由以上的式子可以得到： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2239。 39。 39。0d d q q q qE E x x I T? ??? ? ? ??? (31) ? ?39。m d d q q q d d q JT D E I E I x x I I T??? ??? ? ? ? ? ??? (33) 1??? ?? (34) 其中 39。?? secJT ? ? SSP360000/220 型發(fā)電機的參數(shù)為： ? ? 200 公里雙回路線的參數(shù)為： ? ? 0. 06 36 6e T LR R R? ? ? 0. 48 78 5e T LX X X? ? ? 穩(wěn)定運行參數(shù) 如下 ： 發(fā)電機的輸出功率 ?eP 功率因數(shù) ? 機械功率 00852646mTM?? 定子電勢 ? 功角 ? ?? 轉(zhuǎn)速 0 1 , 2 31 4. 15 92B f? ? ?? ? ? 端電壓 0 1TV ? 0 ?? 0 ? 電力系統(tǒng)穩(wěn)定器 PSS 的設(shè)計與仿真 18 無限大母線電壓 ? ? 0 ?? 0 ? 把以上的數(shù)據(jù)帶入。這個時候，系統(tǒng)的全部特征值為： + + 當 ? ， 100eK ? 時 的特征值計算 當 ? ， 100eK ? 是系統(tǒng)的特征值全部位于右半平面，所以系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。它抽取與此振蕩有關(guān)的信號，如發(fā)電機有功功率、轉(zhuǎn)速或頻率，加以處理，產(chǎn)生的附加信號加到勵磁調(diào)節(jié)器中，使發(fā)電機產(chǎn)生阻尼低頻振蕩的附加 力矩。包括信號檢測和隨機噪聲在內(nèi)，其電平應(yīng)不超過正常輸出范圍的 10%。所以，用一般的方法難于求解系統(tǒng)的根軌跡 。n 是超前網(wǎng)絡(luò)的級數(shù) 線性化得： 561 12661TTuu?? ? ????? (41