【正文】 東北的 8 個洲和加拿大的部分城市停電，整個城市都處于癱瘓狀態(tài)，給人民的生活帶來了很大的影響，同時對工業(yè)、農業(yè)很多方面造成了巨大的損失。美國是 電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（ PSS） 的發(fā)源地，在 60 年代因聯(lián)絡線低頻振蕩引起線路跳閘而造成系統(tǒng)故障， 1969 年開始在發(fā)電機勵磁系統(tǒng)中增加 e。 1975 年維多利亞送電至南威爾士及斯諾威的抽水蓄能電站時，多次發(fā)生低頻功率振蕩，在這之后立即采取措施，投入 PSS取得了良好的效果，隨著經驗的積累。理論等現(xiàn)代控制技術在 PSS 的設計中得到了廣泛的應用。在分析大擾動后的暫態(tài)過程有下列的三種不同的時間階段分類： （ 1）起始階段：指故障后約 1S 內的時間段。 采用自 動調節(jié)勵磁裝置可以提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，發(fā)電機裝設先進的調節(jié)器， 就相當于縮短了發(fā)電機與系統(tǒng)之間的電氣距離，從而提高了系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性。而且也可以使負荷中電機的端電壓快速回升，減小了電動機失速和停頓的危險。 它勵可控硅勵磁系統(tǒng)的缺點是由于交流勵磁機是非標準產品，難以標準化，即使是同容量的發(fā)電機 ,尤其是水輪發(fā)電機，由于水頭、轉速的不同，強勵倍數(shù)的不同，交流勵磁機的容量、尺寸也不同，因此，價格較自并勵可控硅勵磁系統(tǒng)貴。 電力系統(tǒng)的數(shù)學模型大致可分為下列的幾個：同步發(fā)電機的數(shù)學模型、勵磁系統(tǒng)的數(shù)學模型、汽輪機及其調節(jié)系統(tǒng)的數(shù)學模型。 439。000| c o s si nc o s si nqqI d qTe q eEETI q dd e eTK V x VVK R x xVK V x V x x RV? ? ? ??? ? ? ????????? ? ? ? ? ?????? ? ? ? ??? (217) ? ?00 39。因此 ,調節(jié)勵磁系統(tǒng)的線性化模型為： ? ?39。39。 39。 39。 當 ? 時， 25eK? 的系統(tǒng)的阻尼最大。 ④ 電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的輸出的噪音電平應盡可能的低。nu *nu? ? ??? 圖 42 超前補償網絡方框圖 寫出上圖的狀態(tài)方程 為： 51 1661 gTu u u TT? ????? ? ????????? (45) 552 1 2 666(1 ) gTTu u u u T? ????? ? ? ????????? (46) 5 5 53 2 1 3 66 6 61 gT T Tu u u u u TT T T? ????? ? ? ???? ? ? ? ?????? ? ? ?? ? ? ????? (47) * 5 5 53 3 2 16 6 6 gT T Tu u u u uT T T????? ? ? ????????? (48) gRu ???? (49) 其中 5T 、 6T 是超前網絡的時間常數(shù) 39。 | 87 9EsPP?????? 固有振蕩頻率 0 . 9 8 7 9 3 1 4 . 1 6 7 . 6 7 2 55 . 2 7 2 2sRosc JP r a d sT?? ?? ? ? 639。在下一章中，我們主要 一些參數(shù)的計算，并介紹遺傳算法的相關計算。 1T 、 2T ：超前網絡的時間常數(shù)， 12TT? 0T 是復位時間常數(shù) 0K ：放大倍數(shù) 計算 PSS 實際上就是要求出 0K 、 1T 、 2T 以及 n 。 電力系統(tǒng)穩(wěn)定器 就是為抑制低頻振蕩而研 究的一種附加勵磁控制技術。? ：高壓汽缸功率占汽輪機總功率的比率 1C 、 2C ：調速器輸出信號的 限幅值 調節(jié)勵磁系統(tǒng)參數(shù) eK 和 eT 的選擇 當 ? ， 25eK? 時 的特征值計算 下面我們以國產的 30 萬千瓦的機組為例子進行討論 發(fā)電機組的結構參數(shù)為：（標幺值） ?? 39。 39。39。 39。dx ：直軸暫態(tài)電抗 39。039。 從物理意義上講， 帕克 變換就是將 ia,ib,ic 電流投影，等效到 d,q 軸上，將定子上的電流都等效到直軸和交軸上去。為驗證其正確性，通過穩(wěn)定計算研究了滿發(fā)時發(fā)電機組采用自并勵勵磁方式的穩(wěn)定情況，計算結果表明，發(fā)電機組采用自并勵勵磁方式可滿足系統(tǒng)穩(wěn)定的要求，但必須同時加裝電力系統(tǒng)穩(wěn)定器 (PSS)。說到提高發(fā)電機輸出的電磁功率先介紹一下電氣制動。當補償度過大時，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，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。另外，系統(tǒng)中還將由于頻率和電壓的下降，發(fā)生自動裝置切除部分負荷等操作。 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，自動恢復到初始運行狀態(tài)的能力。此后在湖南鳳灘電廠 4 臺 l00MW 機組上安裝了 PSS，使鳳灘至益陽間線路輸送功率從 160MW 增至 273MW 以上。 加拿 大用改進勵磁系統(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 以提高動態(tài)穩(wěn)定。地震中還有大量電力設備，特別是變電站和開關站設備遭到大量破壞。本人授權 大學可以將本學位論文的全部或部分內容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。 I 電力系統(tǒng)穩(wěn)定器 PSS 的設計與仿真 摘要 由于電力系統(tǒng)在正常運行時會發(fā)生頻率的振蕩，對我們的生產生活帶來了很多的危害，給我國的國民經濟造成了巨大的損失。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學位論文版權使用授權書 本學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。由于一個開關站、多個變電站以及 345kV 輸電線路的破壞，使得臺灣的南電北送受阻，造成臺灣彰化以北地區(qū)完全斷電，社會和經濟損失難以估計。未明確提出低頻振蕩和阻尼力矩的概念 。國內第 一臺 PSS 于 1980 年在八盤峽電廠投入運行。 20xx 年，我國電網運行與控制標準化技術委員會制定的 DL75520xx《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導則》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、動態(tài)穩(wěn)定。這時候動力設備中的過程將影響到電力系統(tǒng)的暫態(tài)過程。首先，短路電流不能過大。 提高發(fā)電機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。 綜合考慮技術和經濟兩方面因素，推薦在發(fā)電機組采用自并勵快速勵磁方式。 圖 22 同步電機的結構模型 電力系統(tǒng)穩(wěn)定器 PSS 的設計與仿真 8 從數(shù)學意義上講， 帕克 變換沒有什 么，只是一個坐標變換而已，從 abc 坐標變換到 dq0 坐標， ua,ub,uc,ia,ib,ic,磁鏈 a,磁鏈 b,磁鏈 c 這些量都變換到 dq0 坐標中。39。0 0 0()qa q q d dE E x x I? ? ? (220) dx ：直軸同步電抗 qx ：交軸同步電抗 39。? ：高壓汽缸功率占汽輪機總功率的比率 1C 、 2C ：調速器輸出信號的限幅值 總結上述的結果可以得到電力系統(tǒng)的數(shù)學模型 439。s i n c o sd e d d e q e d eI r R E V x X E V r R x X???? ????? ? ? ? ? ? ? ? ??? ???? (233) ? ? ? ?39。 發(fā)電機 非線性 模型 計算大擾動時系統(tǒng)的運行 情況是用的非線性模型： ? ?39。3231 rhM M M T?? ??? ? ??? (39) 調速器輸出信號的限幅環(huán)節(jié)可以表示如下： 2 0 1 0 21 1 1 1 0 21 0 0 1 1C M M M CM M C M M CC M M M C? ? ???? ? ? ??? ? ? ?? (310) 其中 gk ：調速器放大倍數(shù) sT ：調速器時間常數(shù) chT ：汽容時間常數(shù) rhT ：中間再熱時間常數(shù) 39。 江西理工大學應用科學學院畢業(yè)設計 21 4 PSS 的設計 本章主要介紹的是電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的定義 ，電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的設計原理，分析電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的應用問題，對我們下一章做一個基礎的鋪墊。因此， PSS網絡的傳遞函數(shù)可表示如 下： 00 1021() 11 ns K T S TSGS T S T S???? ?????? (41) 電力系統(tǒng)穩(wěn)定器 PSS 的設計與仿真 22 又因為11 2 12 2 21111TT S T TT S T S T?????? 下圖是以速度作為輔助穩(wěn)定 信號的網絡圖： R?? Ru 0K? ST TT 2 2111 ??21TT ST TT 2 2111 ??21TT1V nV 3C 3C? sV??? ? ? 圖 41PSS 網絡圖 以 2n? 為例子寫出 PSS 的狀態(tài)方程如下： 11 0 1 221 RTV K u V TT? ????? ? ? ????????? (42) 0112 1 2 2221 RKTTV V u V TTT? ??? ? ? ?? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ??? (43) 其中 1V 、 2V 是 PSS 的狀態(tài)變量。 電力系統(tǒng)穩(wěn)定器 PSS 的設計與仿真 24 本章小結 本章主要是介 紹了電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的設計原理，然后又介紹了 PSS 的設計和汽輪機及其調節(jié)系統(tǒng)超前補償網絡的設計，本章還推倒出了一系列的傳遞函數(shù)。00 . 5 3 0 9 1 0 0 1 1 . 2 68 . 3 7 5 0 . 0 5exdeKK r a d sTT? ?? ? ?? 39。n 是超前網絡的級數(shù) 線性化得： 561 12661TTuu?? ? ????? (410) ? ?5 6 5 652 12226 6 61T T T TTu u uT T T?? ? ? ? ?? ?? ? ? (411) ? ? ? ?25 6 5 6 5 5 653 1 2 34 3 26 6 6 61T T T T T T TTu u u uT T T T?? ? ? ? ? ??? ?? ? ? ? (412) * 5 5 53 3 2 16 6 6T T Tu u u uT T T ?? ? ? ? ?????? ? ? ????????? (413) 由圖。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%。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。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。 39。q q q d dV E rI x I? ? ? (232) 由以上的式子可以得到： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2239。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。 06 39。 39。 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，將給我國的國民經濟做出很大的貢獻。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。 電力系