【正文】 運(yùn)行受到威脅。由于一個(gè)開(kāi)關(guān)站、多個(gè)變電站以及 345kV 輸電線路的破壞，使得臺(tái)灣的南電北送受阻，造成臺(tái)灣彰化以北地區(qū)完全斷電，社會(huì)和經(jīng)濟(jì)損失難以估計(jì)。 加拿大用改進(jìn)勵(lì)磁系統(tǒng)性能作為提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定的基本措施，采用高增益快速勵(lì)磁系統(tǒng)以提高系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定和電壓穩(wěn)定，采用 PSS 以提高動(dòng)態(tài)穩(wěn)定。此后在湖南鳳灘電廠 4 臺(tái) l00MW 機(jī)組上安裝了 PSS，使鳳灘至益陽(yáng)間線路輸送功率從 160MW增至 273MW 以上。 電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定是 指電力系統(tǒng)受到小干擾后，不發(fā)生自發(fā)振蕩或非周期性失步，自動(dòng)恢復(fù)到初始運(yùn)行狀態(tài)的能力。另外，系統(tǒng)中還將由于頻率和電壓的下降，發(fā)生自動(dòng)裝置切除部分負(fù)荷等操作。當(dāng)補(bǔ)償度過(guò)大時(shí)，在裝在離電源較近的高壓輸電線路上的電容器后方短路時(shí)，電容器的容抗可能大于變壓器和電容器前面輸電線路的電抗之和。說(shuō)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)。為驗(yàn)證其正確性，通過(guò)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)PPⅠa00?cr? ?PⅡPⅢbcdek ’lim?c?PTfgP’Ⅱ 6 穩(wěn)定器 (PSS)。 （ 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。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。 （ 3） 定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組間的互感 SRL 和 RSL 。dx 表示發(fā)電機(jī) 圖 暫態(tài)空間矢量圖 在分析暫態(tài)穩(wěn)定或近似地分析某些有自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置的靜態(tài)穩(wěn)定時(shí)，往往以交軸暫態(tài)電動(dòng)勢(shì) 39。39。39。同步發(fā)電機(jī)是電力系統(tǒng)最主要的電源，對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性起主導(dǎo)作用。低頻振蕩是隨著電網(wǎng)互聯(lián)而 產(chǎn)生的。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。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，反饋控制是一種最基本的方法，如果把這種方法用在電力系統(tǒng)中，用輔助的穩(wěn)定信號(hào)來(lái)控制電力系統(tǒng)的加速功率，那么就可以控制速度，這樣就對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定行有了很大的改善。它抽取角速度 ,功率或頻率等鎮(zhèn)定參量 ,經(jīng)過(guò)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。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)。從式（ 236）中可看出，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)情況取決于作用在其軸上的不平衡轉(zhuǎn)矩，而不平衡轉(zhuǎn)矩又取決于原動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)械轉(zhuǎn)矩與發(fā)電機(jī)輸出的電磁轉(zhuǎn)矩之差。 凸極式發(fā)電機(jī)的電磁功率方程 圖 23所示為一凸極發(fā)電機(jī)的相量圖，由此圖可導(dǎo)出以不同電動(dòng)勢(shì)和電抗表示凸極發(fā)電機(jī)時(shí)的電磁功率方程。39。 圖 穩(wěn)態(tài)運(yùn)行矢量圖（ 0?r ） （ 1） 以空載電動(dòng)勢(shì) qE 和同步電抗 dx 表示發(fā)電機(jī)時(shí) ????? ?? ??dqdddqq xIU xIUE0 （ 225） 14 發(fā)電機(jī)輸出的有功功率表示為： qqddqddqqqddqdqdEIUIUIUIUjIUIUjIIjUUIUP q?????????? ??)]()R e [ ()])(R e [ ()R e ( （ 226） 將式 （ 225） 代入式 （ 226） 中，可得 ?s i ndqd dqddqd qqdE x UExUExUUx UEUP q ????? （ 227） 式中， ?sinUUd ? 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dqE xUEPq ?(max)，也稱 為功率極限。對(duì)于隱極機(jī) 0?tL ，從而 qd LL? 。 （ 2） 式 （ 27） 右邊第二項(xiàng)稱為速度電動(dòng)勢(shì)。 （ 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。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(lái)自發(fā)電機(jī)端，受發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓變化的影響。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。 采用串聯(lián)電容補(bǔ)償同樣也可以提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 （ 2） 中間階段：在起始階段后，大約持續(xù) 5S 左右的時(shí)間段。 電力 系統(tǒng) 穩(wěn)定 電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的分類(lèi) 電力系統(tǒng)穩(wěn)定性問(wèn)題就是當(dāng)系統(tǒng)在某一正常運(yùn)行狀態(tài)下受到某種干擾后，能否經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間后回到原來(lái)的運(yùn)行狀態(tài)或者過(guò)渡到一個(gè)新的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)問(wèn)題。他們對(duì)新機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)的要求是 :①高響應(yīng)勵(lì)磁系統(tǒng) 。近年來(lái)又研制了微機(jī) PSS，用在來(lái)克丁頓抽水蓄能電站的 6臺(tái) 325MVA 機(jī)組上。英國(guó)、澳大利亞、馬來(lái)西亞、芬蘭、丹麥、瑞典和意大利等國(guó)也有類(lèi)似的大停電事故發(fā)生。由于電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)會(huì)發(fā)生頻率的振蕩，對(duì)我們的生產(chǎn)生活帶來(lái)了很多的危害，給我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成了巨大的損失。如果在電力系統(tǒng)中加入 PSS 后會(huì)對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性提高給予了很大的幫助。在我國(guó) 2020 年初的冰災(zāi)也因大范圍、長(zhǎng)時(shí)間的停電造成了巨大損失。 原蘇聯(lián)實(shí)際上在 50 年代就開(kāi)始采用電力系統(tǒng)穩(wěn)定器，不過(guò)那時(shí)沒(méi)有 PSS 的名稱，當(dāng)時(shí)采用的附加反饋為發(fā)電機(jī)定子電流及其微分，成為強(qiáng)力式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器。② 配置 PSS。如果能夠，則認(rèn)為系統(tǒng)在該正常運(yùn)行狀態(tài)下是穩(wěn)定的。在此期間發(fā)電機(jī)組的調(diào)節(jié)系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)揮了作用。一般來(lái)說(shuō)，串聯(lián)電容補(bǔ)償度 cK越大，線路等值電抗越小，對(duì)電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性越有利。采用自動(dòng)重合閘裝置，當(dāng)遇到故障時(shí)先切除線路，過(guò)一會(huì)兒再合上斷路器，如果這時(shí)候故障已經(jīng)消失了，則說(shuō)明自動(dòng)重合閘成功。當(dāng)發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓下降時(shí)其強(qiáng)勵(lì)能力下降，對(duì)電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定不利。 （ 5） MATLAB 應(yīng)用程序接口 (API) 它是一個(gè)允許用戶編寫(xiě)與 MATLAB 交互的 C 和FORTRON 程序的庫(kù)，包括從 MATLAB 中調(diào)用程序、調(diào)用 MATLAB 作為計(jì)算引擎和讀 \寫(xiě) MAT 文件。當(dāng)轉(zhuǎn)子靜止（ ? =0）時(shí)，此項(xiàng)為零。 SSL 是對(duì)角陣，它反映了定子等值繞組 0,qd 間的互感為零，是相互解耦的，而且 SSL 是定常陣，不隨轉(zhuǎn)子位置而變化。該功角特性曲線多用于電力系統(tǒng)正常運(yùn)行及故障后穩(wěn)態(tài)運(yùn)行穩(wěn)定性的分析和計(jì)算。39。 圖 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(jiàn) ???????????qqdddqqxIUxIUE0 （ 230） 代入式 qqddE IUIUP ?? （ 230）得 16 ?? 2s in2s in2??????????????????????qdqddqqqdddqqExxxxUxUEUxUUxUEPq （ 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 ???????????qqdddqqxIUxIUE039。一般情況下認(rèn)為，原動(dòng)機(jī)的輸入轉(zhuǎn)矩在機(jī)電暫態(tài)過(guò)程中保持不變，發(fā)電機(jī)輸出的電磁轉(zhuǎn)矩則與發(fā)電機(jī)的電磁特性、轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)特性、負(fù)荷特性以及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有關(guān)，因此可以說(shuō)它是電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析和計(jì)算中最復(fù)雜的部分。 圖 PSS 信號(hào)作用向量圖 20 電力系統(tǒng)弱阻尼產(chǎn)生原因 目前，大型發(fā)電機(jī)普遍采用集成電路和可控硅組成的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，從而使自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器 AVR 的時(shí)間常數(shù)縮短、增益大大提高， 加上品閘管直接勵(lì)磁快速勵(lì)磁系統(tǒng)的廣泛采用，使得電力系統(tǒng)的阻尼降低．這是造成低頻振蕩的直接原因。 PSS基于系統(tǒng)在某一平衡點(diǎn)處的近似線性化模型設(shè)計(jì) ,針對(duì)性強(qiáng) ,經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單易行而且有效 ,獲得了普遍的應(yīng)用。 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。 由于電壓調(diào)節(jié)器采用電壓作為控制量 ,且調(diào)節(jié)器及勵(lì)磁系統(tǒng)具有電磁慣性 ,則勵(lì)磁電壓在勵(lì)磁系統(tǒng)中將產(chǎn)生滯后于它的強(qiáng)迫分量 ,這種滯后會(huì)惡化系統(tǒng)阻尼 ,甚至引起振蕩。其產(chǎn)生的原因主要為電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行時(shí)，在擾動(dòng)下發(fā)生發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子間的相對(duì)搖擺，并在缺乏阻尼時(shí)持續(xù)振蕩導(dǎo)致。 18 本章 小結(jié) 本章主要介紹了同步發(fā)電機(jī)電壓方程、磁鏈方程、電磁功率方程、轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程的相關(guān)推導(dǎo)及其基本表達(dá)式。 （ 232） 將式 ?c o s39。39。qE 和直軸暫態(tài)電抗 39。 由式????????????????????????? ?...0,c o n stLd e fLc o n stLd e fLc o n stLd e fiLQDDDfiiiiiffff QDcba （ 215） ???????????RfDDfQffDDQMLLLLLL00 (216) 以及式 （ 210） 可知 ????????????QDRRfRRLLMMLLL000022 (217) 式中， QDf LLL , 及 RM 定義同式 （ 210） 與式（ 216）。而當(dāng)在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系 dq 上去觀察靜止的 abc繞組時(shí)，二者間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起了這一項(xiàng)。 本論文的主要工作 本文以電力系統(tǒng)穩(wěn)定器以提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定為研究?jī)?nèi)容，在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，主要做了以下的工作。 綜合考慮技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面因素，推薦在發(fā)電機(jī)組采用自并勵(lì)快速勵(lì)磁方式。 提高發(fā)電機(jī)輸出的電磁功率也可以提高電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。 首先，短路電流不能過(guò)大。這時(shí)候動(dòng)力設(shè)備中的過(guò)程將影響到電力系統(tǒng)的暫態(tài)過(guò)程。 2020 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 DL7552020《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(lèi)：靜態(tài)穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定、動(dòng)態(tài)穩(wěn)定。國(guó)內(nèi)第一臺(tái) PSS 于 1980 年在八盤(pán)峽電廠投入運(yùn)行。未明確提出低頻振蕩和阻尼力矩的概念。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(jiàn)的。s power industry, the size of the power system is increasing day by day, to further improve the voltage level, increasing installed capacity and electricity load, wind, solar and other new energy power generation share of power generation the proportion of the increase of electricity the stable operation of the system bees more and more prominent. With the interconnection of large power grids, doubled the capacity of the power system, as well as the widespread use of fast excitation device, the problems of a large grid has been showing, Britain and other countries have been largescale blackouts, more and more countries the problems of large power grids