【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 為了能在人工穩(wěn)定區(qū)域運(yùn)行，要求勵(lì)磁調(diào)節(jié)器沒有失靈區(qū)。 4）勵(lì)磁調(diào)節(jié)器應(yīng)能迅速的反應(yīng)系統(tǒng)故障，具備強(qiáng)行勵(lì)磁等控制功能以提高暫態(tài)穩(wěn)定和改善系統(tǒng)運(yùn)行條件。 5）具有較小的時(shí)間常數(shù)，能迅速響應(yīng)反饋信息的變化。 勵(lì)磁功率單元受控于勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，對(duì)其要求如下： 1）要求 勵(lì)磁功率單元有足夠的可靠性，并具有一定的調(diào)節(jié)容量。在電力系統(tǒng)運(yùn)行中，發(fā)電機(jī)依靠勵(lì)磁電流的變化進(jìn)行系統(tǒng)電壓和本身無(wú)功功率的控制。因此，勵(lì)磁功率單元應(yīng)具有足夠的調(diào)節(jié)容量以適應(yīng)電力系統(tǒng)中各種運(yùn)行工況的要求。 2)具有足夠的勵(lì)磁頂值電壓和電壓上升速度。從改善電力系統(tǒng)運(yùn)行條件和提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性來(lái)說(shuō)，希望勵(lì)磁功率單元具有較大的強(qiáng)勵(lì)磁能力和快速的響應(yīng)能力。勵(lì)磁頂值電壓在強(qiáng)行勵(lì)磁時(shí)能提供的最高輸出電壓值與額定工況下勵(lì)磁電壓之比稱為強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)。其值的大小，涉及制造和成本等因素，一般取 2 。現(xiàn)在一般大容量機(jī)組往往采用快速勵(lì)磁系統(tǒng)，勵(lì)磁系統(tǒng)電壓響應(yīng)時(shí)間 (勵(lì)磁電壓達(dá)到 95%頂值電壓所需時(shí)間 )為 或更短的勵(lì)磁系統(tǒng)，稱為高初始響應(yīng)勵(lì)磁系統(tǒng)。響應(yīng)時(shí)間可以作為動(dòng)態(tài)性能評(píng)定指標(biāo)。 電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（ PSS）簡(jiǎn)介 IEC 對(duì) PSS 的定義是 :一種裝置，它借助于電壓調(diào)節(jié)器控制勵(lì)磁機(jī)的輸出，來(lái)阻尼同步電機(jī)的功率振蕩。輸入變量可以是轉(zhuǎn)速、頻率或功率 (或多個(gè)變量的第 7 頁(yè) 綜合 )。這里指的“勵(lì)磁機(jī)”為各種勵(lì)磁系統(tǒng)的輸出功率部件，包括靜止整流部件。 PSS 是勵(lì)磁調(diào)節(jié)器中的一個(gè)功能部件，它的主要作用是在系 統(tǒng)發(fā)生低頻振蕩時(shí)提供一個(gè)附加阻尼，相當(dāng)于提高功率阻尼系統(tǒng) D，使轉(zhuǎn)子振蕩的阻尼比達(dá)到一個(gè)理想的數(shù)值，響應(yīng)特性就能較快的達(dá)到穩(wěn)態(tài)值，提高了電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定。PSS 在轉(zhuǎn)速恒定不變時(shí)，輸出為零，不起作用，這是因?yàn)榘l(fā)電機(jī)正常運(yùn)行中，我們不希望穩(wěn)定器對(duì)機(jī)端電壓產(chǎn)生持續(xù)的影響。只有在轉(zhuǎn)速或有功功率或頻率發(fā)生變化時(shí)，才起作用。因此，從這點(diǎn)上來(lái)說(shuō)， PSS 如果參數(shù)選取不對(duì)，不但不能幫助系統(tǒng)穩(wěn)定，還可能會(huì)起反作用，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 從我國(guó)目前的研究現(xiàn)狀和實(shí)際應(yīng)用情況上來(lái)看， PSS 在我國(guó)有很多種的理論及數(shù)學(xué)模型，比較有代表性的 有經(jīng)典 PSS 理論、線性最優(yōu)控制和非線性最優(yōu)控制等。這幾種理論在實(shí)際機(jī)組上都有應(yīng)用，從效果上來(lái)看也都還是能起到穩(wěn)定器的作用的，到底哪種理論更好，還有待進(jìn)一步的研究。 4 PSS 勵(lì)磁控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（ PSS） PSS(power system stabilizer)最早由美國(guó)學(xué)者 和 C. Concodri提出的。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 ?? 、功率偏差eP? 、頻率偏差 f? 中的一種或兩種信號(hào)作為附加控制，產(chǎn)生與 ?? 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。用 PSS 的目的是通過發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制增強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)振蕩的阻尼來(lái)使電力輸送的穩(wěn)定極限提高。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。 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)。 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。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)速相位第 8 頁(yè) 相反，產(chǎn)生了負(fù)阻尼轉(zhuǎn)矩，這就使得角度振蕩加劇。若電壓調(diào)節(jié)器產(chǎn)生的附加量在相位上與轉(zhuǎn)子角 振蕩搖擺的相位同相或反相，則只能使轉(zhuǎn)子角振蕩的幅值增大或減小而不能使轉(zhuǎn)子角振蕩消失，只有提供的附加量在相位上領(lǐng)先轉(zhuǎn)子角的振蕩角度才可能產(chǎn)生正阻尼轉(zhuǎn)矩，振蕩才能平息。 圖 1 阻尼轉(zhuǎn)矩向量圖 如圖 1， eM 為電壓調(diào)節(jié)器產(chǎn)生的附加轉(zhuǎn)矩，落后于轉(zhuǎn)子角振蕩 ?? 的相位為x? ，如果我們能產(chǎn)生一個(gè)足夠大的純粹的正阻尼轉(zhuǎn)矩 pM ，則 pM 與 eM 的合成轉(zhuǎn)矩 M 就位于第一象限，而它的兩個(gè)分量 同步及阻尼轉(zhuǎn)矩都是正的。上述的正阻尼轉(zhuǎn)矩 pM ，我們是通過在電壓調(diào)節(jié)器參考點(diǎn)輸入一個(gè)附加信號(hào) T來(lái)產(chǎn)生的，如圖 2 所示。因?yàn)樗妮斎朦c(diǎn)與電壓調(diào)節(jié)器參考輸入點(diǎn)是同一點(diǎn)，所以要使 T產(chǎn)生純粹的正阻尼轉(zhuǎn)矩 (相位上與轉(zhuǎn)速同方向 )， T 的相位必須超前 ?? 軸 x? 角，這樣輸入電壓調(diào)節(jié)器后，經(jīng)過電壓調(diào)節(jié)器及勵(lì)磁系統(tǒng)的滯后，剛好可以產(chǎn)生純粹的正阻尼轉(zhuǎn)矩。 圖 2 勵(lì)磁控制系統(tǒng)示意圖 仿真系統(tǒng)參數(shù) 第 9 頁(yè) 本文所研究的單機(jī)和多機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)如圖 圖 4 所示，該仿真系統(tǒng)由發(fā)電機(jī)、變壓器、雙回路輸電線、用電負(fù)荷和無(wú)窮大系統(tǒng)組成。 tV TX 1LX 2LX sV 圖 3 單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng) tV TX 1LX 1L TX tV 圖 4 多機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng) 單機(jī)系統(tǒng)： 1）同步發(fā)電機(jī)參數(shù) 39。 39。39。39。39。 39。 39。39。 39。39。02 0 0 6 , 1 3 8 0 0 , 5 0 , 1 .0 1 , 0 .0 5 3 ,0 .1 , 2 .5