【導讀】害，給我國的國民經(jīng)濟造成了巨大的損失。如果在電力系統(tǒng)中加入PSS后會對系統(tǒng)的穩(wěn)定。性提高給予了很大的幫助。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。統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定性的重要措施之一。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，師的指導下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加。而使用過的材料。究所取得的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)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。究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。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。本人授權大學可以將本學位。涉密論文按學校規(guī)定處理。文科類論文正文字數(shù)不少于萬字。合國家技術標準規(guī)范。

　　

【正文】 常數(shù) rhT ：中間再熱時間常數(shù) 39。? ：高壓汽缸功率占汽輪機總功率的比率 1C 、 2C ：調(diào)速器輸出信號的 限幅值 調(diào)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(chǎn)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。0 ? 39。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(zhuǎn)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?？梢缘玫?16~KK為： 1 ? 2 ? 3 ? 4 ? 5 ?? 6 ? 調(diào)速器和汽輪機的參數(shù)： 20gK? ? ? 39。 13?? 把上面的參數(shù)帶如。中， 0 , 10 , 20 , 25 , 30 , 50 , 10 0 , 20 0eK ? 。 , seceT ? 。計算出全部的特征值。然后做出 , seceT ? 時，系統(tǒng)的特征值隨著 eK 變化的根軌跡。 當 ? 時， 25eK? 的系統(tǒng)的阻尼最大。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。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。 當在 ? ， 25eK? 和 ? ， 100eK ? 兩種情況下 ,帶入附錄 1 的程序 RL 中可以求出 系統(tǒng)在大的擾動情況下的性能圖如 下： 圖 32 ? ， 25eK? 的搖 擺曲線電力系統(tǒng)穩(wěn)定器 PSS 的設計與仿真 20 圖 33 ? ， 100eK ? 的搖擺曲線 從上面的圖 33 可以看出，盡管 , 100eeT s K??時的系統(tǒng)是不穩(wěn)定的，但是它的第一個搖擺的振幅要比 , 25eeT s K??小的多， 所以 從上圖可以得出較小的時間常數(shù)和較大的放大倍數(shù)能夠改善第一個搖擺的穩(wěn)定性。 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。 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。 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。它在勵磁電壓調(diào)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(zhuǎn)矩，去克服原勵磁電壓調(diào)節(jié)器中產(chǎn)生的負阻尼轉(zhuǎn)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。它抽取與此振蕩有關的信號，如發(fā)電機有功功率、轉(zhuǎn)速或頻率，加以處理，產(chǎn)生的附加信號加到勵磁調(diào)節(jié)器中，使發(fā)電機產(chǎn)生阻尼低頻振蕩的附加 力矩。 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(zhuǎn)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。 在自動控制系統(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)定信號來控制電力系統(tǒng)的加速功率，那么就可以控制速度，這樣就對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定行有了很大的改善。 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。 但是根據(jù)電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的功能 在 一個 系統(tǒng)可能發(fā)生的振蕩頻率范圍內(nèi)提供正阻尼力 矩，所以說各種電力系統(tǒng)穩(wěn)定器都應該滿足下面的 要求 : ① 有良好的相頻特性，以合理、 正確補償勵磁系統(tǒng)的相位滯后。 ② 電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的投入與提出 ，均不影響發(fā)電機正常穩(wěn)態(tài)電壓水平。 ③ 在電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的工作過程中，不要過大的引起發(fā)電機電壓的波動。 ④ 電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的輸出的噪音電平應盡可能的低。包括信號檢測和隨機噪聲在內(nèi)，其電平應不超過正常輸出范圍的 10%。 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(diào)節(jié)器的相加點，電壓調(diào)節(jié)器和發(fā)電機的勵磁繞組具有相位滯后。 輔助信號具有補償這種滯后的相位的功能，PSS 網(wǎng)絡必須有超前補償?shù)墓δ堋? 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。因此， PSS網(wǎng)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(wǎng)絡圖： R?? Ru 0K? ST TT 2 2111 ??21TT ST TT 2 2111 ??21TT1V nV 3C 3C? sV??? ? ? 圖 41PSS 網(wǎng)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。 1T 、 2T ：超前網(wǎng)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 。求解這些參數(shù)可以運用根軌跡法和頻率相應法。 在系統(tǒng)的階數(shù)比較高的情況下，很難運用系統(tǒng)的解析式求出系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)的所有的零點和極點。所以，用一般的方法難于求解系統(tǒng)的根軌跡 。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。我們這里是運用的 MATLAB 中的遺傳算法來求出 0K 的值。這種方法將會在下一章介紹。 汽輪機及其調(diào)節(jié)系統(tǒng)超前補償網(wǎng)絡的設計 由前面的圖 26 可以看出 RmT? ? 之間具有相位 滯后，對于這種相位滯后我們可以運用超前網(wǎng)絡補償。超前網(wǎng)絡補償?shù)膫鬟f函數(shù)： 39。55661( ) ( )1 ngTSG S T TTS?????????? (44) 方框圖如下所示： 江西理工大學應用科學學院畢業(yè)設計 23 R??gu 1u ST TT 6 6511 ?? 65 TT ST TT 6 6511 ?? 65 TT 39。nu *nu? ? ??? 圖 42 超前補償網(wǎng)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(wǎng)絡的時間常數(shù) 39。n 是超前網(wǎng)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?？梢郧蟪?RmT? ? 的傳遞函數(shù)： ? ?? ?? ?? ?39。11 1 1g rhs ch rhK T ST S T S T S??? ? ? (414) 利用上述的公式可以求出 5T 、 6T 和 39。n 。 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(diào)節(jié)系統(tǒng)超前補償網(wǎng)絡的設計，本章還推倒出了一系列的傳遞函數(shù)。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。 江西理工大學應用科學學院畢業(yè)設計 25 5 PSS 的 MATLAB 仿真分析 本章首先介紹 MATLAB 運用的方法和一些基本的操作，然后介紹遺傳算法工具箱，最后我們要運用遺傳算法工具箱解決 PSS 方面的一些問題。 MATLAB 的概述 MATLAB 是目前世界上最流行的、應用最為廣泛的工程計算和仿真軟件，它有效地將計算、可視化和編程集中一個易于開發(fā)的環(huán)境。 MATLAB 主要運用在數(shù)學建模與仿真、數(shù)學分析與可視化、科學與工程繪圖和用戶界面設計等。 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。在新的版本中也加入了對 C， FORTRAN， C++ ， JAVA的支持。可以直接調(diào)用 ,用戶也可以將自己編寫的實用程序?qū)氲?MATLAB 函數(shù)庫中方便自己以后調(diào)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。 幾個參數(shù)的確定 PSS 網(wǎng)絡的計算 同步功率系數(shù) 39。39。039。 | 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。00 . 5 3 0 9 1 0 0 1 1 . 2 68 . 3 7 5 0 . 0 5exdeKK r a d sTT? ?? ? ?? 39。3039。30 0 . 0 5 0 . 2 7 5 3 9 8 . 3 7 5 0 . 9 0 7 32 2 1 1 . 2 6 0 . 2 7 5 3 9 8 . 3 7 5 0 . 0 5edx x d eT K TK T T?