【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)絡具有一個復位相，用來消除時滯 T0 以后的補償效應。這種方法將會在下一章介紹。n ?？梢灾苯诱{用 ,用戶也可以將自己編寫的實用程序導入到 MATLAB 函數(shù)庫中方便自己以后調用，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、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)絡的設計 輔助的網(wǎng)絡信號經(jīng)過 PSS 處理后送到電壓調節(jié)器的相加點，電壓調節(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，功角和汽輪機的轉速有關系，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： 江西理工大學應用科學學院畢業(yè)設計 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 汽輪機及其調節(jié)系統(tǒng)方框圖 汽輪機及其調節(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，江西理工大學應用科學學院畢業(yè)設計 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。 （ 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)建設落后于電源建設，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，所有圖紙應符合國家技術標準規(guī)范。除了文中特別加以標注引用的內容外，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外研究狀況，然后又對無限大系統(tǒng)的數(shù)學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)。它在勵磁電壓調節(jié)器中，引入領 先于軸速度的附加信號，產(chǎn) 生一個正阻尼轉矩，去克服原勵磁電壓調節(jié)器中產(chǎn)生的負阻尼轉矩作用 ,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 的設計與仿真 IV 學位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。 ：任務書、開題報告、外 文譯文、譯文原文（復印件）。 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，并需進行合適的調整。 PSS 經(jīng)過 多年的發(fā)展己經(jīng)在國內外取的了廣泛的應用，已先后有多種控制方法用于 PSS 的設計，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用等。但是這些控制方法雖然適合電江西理工大學應用科學學院畢業(yè)設計 3 力系統(tǒng)的非線性特性，設計出來的穩(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構和參數(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)先考慮自動調節(jié)勵磁裝置。這時電流、電壓相位關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，又有旋轉部件，可靠性相對較低，運行維護量大。推導了簡單系統(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 調速器 汽輪機電壓調節(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 的設計與仿真 10 ? ?? ?3 39。 06 39。qE ： 對應磁場磁鏈的定子電勢 FDE ：對應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 江西理工大學應用科學學院畢業(yè)設計 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) 汽輪機及其調節(jié)系統(tǒng)的數(shù)學模型 汽輪機及其調節(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的信號，如發(fā)電機有功功率、轉速或頻率，加以處理，產(chǎn)生的附加信號加到勵磁調節(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，其電平應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)絡的級數(shù) 線性化得： 561 12661TTuu?? ? ????? (41