【文章內(nèi)容簡介】 為了能在人工穩(wěn)定區(qū)域運行，要求勵磁調(diào)節(jié)器沒有失靈區(qū)。 4）勵磁調(diào)節(jié)器應(yīng)能迅速的反應(yīng)系統(tǒng)故障，具備強行勵磁等控制功能以提高暫態(tài)穩(wěn)定和改善系統(tǒng)運行條件。 5）具有較小的時間常數(shù)，能迅速響應(yīng)反饋信息的變化。 勵磁功率單元受控于勵磁調(diào)節(jié)器，對其要求如下： 1）要求 勵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)運行中，發(fā)電機依靠勵磁電流的變化進行系統(tǒng)電壓和本身無功功率的控制。因此，勵磁功率單元應(yīng)具有足夠的調(diào)節(jié)容量以適應(yīng)電力系統(tǒng)中各種運行工況的要求。 2)具有足夠的勵磁頂值電壓和電壓上升速度。從改善電力系統(tǒng)運行條件和提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性來說，希望勵磁功率單元具有較大的強勵磁能力和快速的響應(yīng)能力。勵磁頂值電壓在強行勵磁時能提供的最高輸出電壓值與額定工況下勵磁電壓之比稱為強勵倍數(shù)。其值的大小，涉及制造和成本等因素，一般取 2 ?，F(xiàn)在一般大容量機組往往采用快速勵磁系統(tǒng)，勵磁系統(tǒng)電壓響應(yīng)時間 (勵磁電壓達到 95%頂值電壓所需時間 )為 或更短的勵磁系統(tǒng)，稱為高初始響應(yīng)勵磁系統(tǒng)。響應(yīng)時間可以作為動態(tài)性能評定指標。 電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（ PSS）簡介 IEC 對 PSS 的定義是 :一種裝置，它借助于電壓調(diào)節(jié)器控制勵磁機的輸出，來阻尼同步電機的功率振蕩。輸入變量可以是轉(zhuǎn)速、頻率或功率 (或多個變量的第 7 頁 綜合 )。這里指的“勵磁機”為各種勵磁系統(tǒng)的輸出功率部件，包括靜止整流部件。 PSS 是勵磁調(diào)節(jié)器中的一個功能部件，它的主要作用是在系 統(tǒng)發(fā)生低頻振蕩時提供一個附加阻尼，相當于提高功率阻尼系統(tǒng) D，使轉(zhuǎn)子振蕩的阻尼比達到一個理想的數(shù)值，響應(yīng)特性就能較快的達到穩(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，輸出為零，不起作用，這是因為發(fā)電機正常運行中，我們不希望穩(wěn)定器對機端電壓產(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，才起作用。因此，從這點上來說， PSS 如果參數(shù)選取不對，不但不能幫助系統(tǒng)穩(wěn)定，還可能會起反作用，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 從我國目前的研究現(xiàn)狀和實際應(yīng)用情況上來看， PSS 在我國有很多種的理論及數(shù)學模型，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。這幾種理論在實際機組上都有應(yīng)用，從效果上來看也都還是能起到穩(wěn)定器的作用的，到底哪種理論更好，還有待進一步的研究。 4 PSS 勵磁控制系統(tǒng)的設(shè)計 電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（ PSS） PSS(power system stabilizer)最早由美國學者 和 C. Concodri提出的。其基本原理是在自動電壓調(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作為附加控制，產(chǎn)生與 ?? 同軸的附加力矩，增加對低頻振蕩的阻尼，以增強電力系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定性。用 PSS 的目的是通過發(fā)電機勵磁控制增強對系統(tǒng)振蕩的阻尼來使電力輸送的穩(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)生的附加勵磁控制信號和機端電壓一起作為勵磁系統(tǒng)的輸入。 PSS 基于系統(tǒng)在某一平衡點處的近似線性化模型設(shè)計， 針對性強，經(jīng)濟、簡單易行而且有效，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)器及勵磁系統(tǒng)具有電磁慣性，則勵磁電壓在勵磁系統(tǒng)中將產(chǎn)生滯后于它的強迫分量，這種滯后會惡化系統(tǒng)阻尼，甚至引起振蕩。因此，在長線送電、負荷較重的情況下，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，它的一個分量與轉(zhuǎn)速相位第 8 頁 相反，產(chǎn)生了負阻尼轉(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)器參考點輸入一個附加信號 T來產(chǎn)生的，如圖 2 所示。因為它的輸入點與電壓調(diào)節(jié)器參考輸入點是同一點，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 勵磁控制系統(tǒng)示意圖 仿真系統(tǒng)參數(shù) 第 9 頁 本文所研究的單機和多機無窮大系統(tǒng)如圖 圖 4 所示，該仿真系統(tǒng)由發(fā)電機、變壓器、雙回路輸電線、用電負荷和無窮大系統(tǒng)組成。 tV TX 1LX 2LX sV 圖 3 單機無窮大系統(tǒng) tV TX 1LX 1L TX tV 圖 4 多機無窮大系統(tǒng) 單機系統(tǒng)： 1）同步發(fā)電機參數(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