【正文】 式 （ 29） 中電感矩陣進(jìn)行討論。 （ 3） 式 （ 27） 右邊第三項(xiàng)是歐姆電壓項(xiàng)，反映了相應(yīng)繞組的電阻壓降 。而當(dāng)在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系 dq 上去觀察靜止的 abc繞組時(shí)，二者間的相對運(yùn)動引起了這一項(xiàng)。當(dāng)轉(zhuǎn)子靜止（ ? =0）時(shí)，此項(xiàng)為零。 （ 1） 式 （ 27） 右邊第一項(xiàng)通常稱為變壓器電動勢，是電磁感應(yīng)效應(yīng)引起的繞組電壓。由矩陣乘積的微分性質(zhì)，有 9 ? ? ? ? ? ?010 dqdqabcabcabc DpDppDDpDp ????????? ? （ 24） 由于 ? ? ?????????????????????????????????????????????????????????????0000010101s i nc o s1s i nc o s1s i nc o s000c o sc o sc o ss i ns i ns i n321dtdDpDccbbaacbacba （ 25） 將式 （ 25） 代入式 （ 24） 得 0000dqdqdqdqabc Spd e fpDp ?????????????????????? ?? （ 26） 將式（ 26）代入式（ 23），得 0dq 坐標(biāo)下有名值電壓方程為 ???????? ??????????????????????? ???????????fD QdqfD QdqdqfD QdqfD Qdq i irrSpuu 00000 0 （ 27） 式中， ? ?TdqdqS 0,0 ???? ?? 。 式 （ 23） 中 0dqi 前面的負(fù)號是由于 0dq 等值繞組的電流、電壓正方向定義和 abc繞組相似，也是服從發(fā)電機(jī)慣例的。 8 2 同步 發(fā)動機(jī) 方程 同步發(fā)動機(jī)的電壓方程 對于 abc 坐標(biāo)下的電壓方程 ripu ?? ? ，可將定子、轉(zhuǎn)子量分開，改寫為 ???????????????????? ????????? fD Qab cfD Qab cfD Qab cfD Qab c i irrppuu （ 21） 式中， ? ? ? ?TQDffDQTcbaabc ffffffff , ?? ， f 可為 iu ,? ； ? ?cbaabc rrrdiagr ,? ； ? ?QDffDQ rrrdiagr ,? 。采用 MATLAB 建立單機(jī)無窮大系統(tǒng)模型 ,實(shí)現(xiàn)了利用電力系統(tǒng)穩(wěn)定器來提高單機(jī)無窮大電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 推導(dǎo)了簡單系統(tǒng)中同步發(fā)電機(jī)的電磁功率方程以及同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子運(yùn)動方程。 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)定為研究內(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。 （ 5） MATLAB 應(yīng)用程序接口 (API) 它是一個(gè)允許用戶編寫與 MATLAB 交互的 C 和FORTRON 程序的庫，包括從 MATLAB 中調(diào)用程序、調(diào)用 MATLAB 作為計(jì)算引擎和讀 \寫 MAT 文件。 （ 3） 圖形句柄 圖形句柄是 MATLAB 的圖形處理系統(tǒng)，其中既包 括二維、三維數(shù)據(jù)的可視化圖形表示、圖象處理的直觀顯示的高級命令，也包括定制圖形顯示、創(chuàng)建應(yīng)用程序完整的圖形用戶界面 (GUI)命令。 MATLAB 系統(tǒng)主 要包括以下五個(gè)部分： （ 1） MATLAB 語言 MATLAB 語言是一種包括控制流語句、函數(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、輸入\輸出和面向?qū)ο缶幊烫匦缘母呒壵Z言，它以矩陣作為基本的數(shù)據(jù)單元，既可以快速創(chuàng)建小程序完成簡單運(yùn)算，也可以為了復(fù)雜應(yīng)用，編寫完整的大應(yīng)用程序。 MATLAB 還擁有順序、選擇、循環(huán)等結(jié)構(gòu)控制語句，并配以大量的運(yùn)算符，可以編寫出符合結(jié)構(gòu)化標(biāo)準(zhǔn)的具有面向?qū)ο筇卣鞯某绦颉＜幽么罂笨穗娏镜膶＜覀兪紫茸髁舜隧?xiàng)工作，在 MATLAB環(huán)境下，開發(fā)了 MATLAB\ Simulink\Toolbox\Power blockset(即電力系統(tǒng) 分析模塊 ) ，并建立了電力系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)備庫?，F(xiàn)代控制理論界的專家們面對高維數(shù)的控制問題，渴求一種比當(dāng)時(shí)流行的高級語言更具有可讀性的語言，因而 MATLAB 語言的面世，首先被控制理論界的專家們所關(guān)注。 MATLAB 的簡介 MATLAB 簡介： MATLAB 一詞是由 Matrix 和 Laboratory 復(fù)合生成的，原意是矩陣實(shí)驗(yàn)室。 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。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，對電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定不利。另外它勵(lì)可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)與自并勵(lì)可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)相比較，元部件多，又有旋轉(zhuǎn)部件，可靠性相對較低，運(yùn)行維護(hù)量大。且由于變壓器容量的變更比交流勵(lì)磁機(jī)的變更更簡單、容易，因而更經(jīng)濟(jì)，更容易滿足不同電力系統(tǒng)、不同電站的暫態(tài)穩(wěn)定水平對勵(lì)磁系統(tǒng)強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)的不同要求。但是，隨著電力系統(tǒng)裝機(jī)容量的增大，快速保護(hù)的應(yīng)用，故障切除時(shí)間的縮短，它勵(lì)可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)的優(yōu)勢已不是很明顯。 圖 除了上述的措施之外，還有其他的方法來提高電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性，比如在串聯(lián)電容補(bǔ)償裝置中附加強(qiáng)行補(bǔ)償，在切除 故障線路的同時(shí)來增大串聯(lián)補(bǔ)償電容的容抗，以補(bǔ)償由于切除故障線路而增加的線路電抗。運(yùn)用電氣制動提高暫態(tài)穩(wěn)定性時(shí)，制動電阻的大小及投切時(shí)間要選擇得恰當(dāng)。 5 電氣制動就是當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)生故障后迅速地投入電阻以消耗發(fā)電機(jī)的有功功率（增大電磁功率），從而減少功率的差額。 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。采用自動重合閘裝置，當(dāng)遇到故障時(shí)先切除線路，過一會兒再合上斷路器，如果這時(shí)候故障已經(jīng)消失了，則說明自動重合閘成功。 電力系統(tǒng)的故障切除時(shí)間等于繼電保護(hù)裝置的動作時(shí)間加上斷路器的動作時(shí)間。因?yàn)楣收峡焖偾谐s短了故障的持續(xù)時(shí)間，從功角特性曲線可以看出減小了加速面積，增加了減速的面積，從而提高了發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性。 下面我們來介紹一下怎么樣來提高電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。若發(fā)電機(jī)外部電抗呈容性，電樞反應(yīng)可能起助磁作用，使發(fā)電機(jī)的電流和電壓無法控制地上升，直至發(fā)電機(jī)磁路飽和為止。這時(shí)電流、電壓相位關(guān)系的紊亂將引起某些保護(hù)裝置的誤動作。這時(shí)，短路電流就會大于發(fā)電機(jī)端短路時(shí)的短路電流，這顯然是不合適的。 首先，短路電流不能過大。一般來說，串聯(lián)電容補(bǔ)償度 cK越大，線路等值電抗越小，對電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性越有利。因?yàn)樽詣诱{(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置在總投資中所占的比例相對較小，在提高電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性時(shí)會優(yōu)先考慮自動調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置。 提高電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性 qM dEUP X? 提高功率極限就要盡可能的提高 qE 和 U ，減小電抗 dX 。這些工程給我們的生活帶來了很多的方便，同時(shí)它又向電力系統(tǒng)的穩(wěn)定提出了更高的要求，使我們面臨著更高的挑戰(zhàn)，特別是高壓穩(wěn)定和低頻區(qū)域間振蕩比以前更加重要。以此為起點(diǎn)各國建設(shè)了多條試驗(yàn)性高壓直流輸電技術(shù)。諸如現(xiàn)在流行的高壓直流輸電；更廣泛的運(yùn)用并聯(lián)電容器；負(fù)荷的組成和特性在發(fā)生變化。 當(dāng)前，電力系統(tǒng)的規(guī)劃和運(yùn)行趨勢產(chǎn)生了新的類型的穩(wěn)定性問題。這時(shí)候動力設(shè)備中的過程將影響到電力系統(tǒng)的暫態(tài)過程。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。在這段時(shí)間里系統(tǒng)的保護(hù)和自動裝置有一系列的動作，例如切除線路的故障和重合閘、切除發(fā)電機(jī)等等。這種時(shí)間的長短和系統(tǒng)本身的 的運(yùn)行狀況和擾動的大小有關(guān)系。由此可以看出來，一個(gè)系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定情況和系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)以及干擾的情況有關(guān)系，也就是說，一個(gè)系統(tǒng)在某個(gè)運(yùn)行情況下和干擾情況下是穩(wěn)定的，但是換了一個(gè)運(yùn)行情況或者干擾情況，系統(tǒng)有可能就是不穩(wěn)定的。所以說如果一個(gè)系統(tǒng)在受到大干擾的情況下還能過恢復(fù)到以前的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，我們就說這個(gè)系統(tǒng)是暫態(tài)穩(wěn)定 的。 暫態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)在某個(gè)運(yùn)行情況下突然受到大的干擾后，能否經(jīng)過暫態(tài)過程達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)或者恢復(fù)到原來的狀態(tài)。電力系統(tǒng)幾乎時(shí)時(shí)刻刻都受到小的干擾。 2020 年，我國電網(wǎng)運(yùn)行與控制標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會制定的 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：靜態(tài)穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定、動態(tài)穩(wěn)定。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。但是這些控制方法雖然適合電力系統(tǒng)的非線性特 3 性，設(shè)計(jì)出來的穩(wěn)定器具有較好的魯棒性的特點(diǎn)，但由于各種方法本身目前還存在一定程度的不足，因此研究具有固定結(jié)構(gòu)和參數(shù)固定的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器仍有重要的理論和實(shí)際應(yīng)用意義。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、自適應(yīng)控制，模糊控制。文獻(xiàn)〔 17]. [18]通過詳細(xì)的仿真分析和理論分析說明發(fā)電機(jī)電磁功率和勵(lì)磁參考電壓之間的傳遞函數(shù)具有較好的不變性。許多專家和學(xué)者在 PSS 的魯棒性方面做了大量的研究，并取得了一些令人滿意方法。 PSS 經(jīng)過多年的發(fā)展己經(jīng)在國內(nèi)外取的了廣泛的應(yīng)用，已先后有多種控制方法用于 PSS的設(shè)計(jì)，如 最優(yōu)控制、模式分析、根軌跡靈敏度分析或幾種方法的組合應(yīng)用等。 1984 年初，由于香港青山電廠 350MW 機(jī)組高功率因數(shù)運(yùn)行，致使廣東至香港聯(lián)絡(luò)線發(fā)生低頻功率振蕩， 1984 年底在青山電廠機(jī)組配置了 PSS 后，解決了當(dāng)時(shí)的低頻振蕩問題。國內(nèi)第一臺 PSS 于 1980 年在八盤峽電廠投入運(yùn)行。② 配置 PSS。 現(xiàn)在 PSS 己被認(rèn)為是發(fā)電機(jī)整體不可分割的一個(gè)部分，每臺大型發(fā)電機(jī)投運(yùn)時(shí)必須有 PSS，并需進(jìn)行合適的調(diào)整。在一段時(shí)間內(nèi)限制了發(fā)電機(jī)出力，這促使實(shí)行早已 提出配置 PSS的建議。 澳大利亞 1973 年在土木特電站發(fā)生了不 衰減功率振蕩，當(dāng)時(shí)采取的措施是減負(fù)荷及增加發(fā)電機(jī)勵(lì)磁。 日本為了增加系統(tǒng)阻尼， 80 年代大部分主力機(jī)組均已 安裝 PSS，對于快速勵(lì)磁的中小型機(jī)組，部分采用雙通道調(diào)節(jié)器，即在小干 擾時(shí)響應(yīng)速度慢，以減小負(fù)阻尼 :大干擾時(shí)響應(yīng)速度快，以提高暫態(tài)性能。輸電線路阻抗增加大約 30%。 PSS 己成為加拿大電力系統(tǒng)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)必需的一個(gè)組成部分，如果 PSS 退出，某些發(fā)電機(jī)的出力將限制在 50%左右。未明確提出低頻振蕩和阻尼力矩的概念。 原蘇聯(lián)實(shí)際上在 50 年代就開始采用電力系統(tǒng)穩(wěn)定器，不過那時(shí)沒有 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。負(fù)反饋以提高電力系統(tǒng)阻尼，稱為 PSS，開始主要在西部系統(tǒng)采用，近年來 GE 公司、西屋公司等制造廠生產(chǎn)的大型發(fā)電機(jī)都提供PSS，己成為勵(lì)磁裝置的一個(gè)必備的部分，廣泛用于各系統(tǒng)中。經(jīng)過分析和研究，這些低頻振蕩有的是由勵(lì)磁系統(tǒng)的負(fù) 2 阻尼作用引起的，還 有的是由于遠(yuǎn)距離輸電線路中的串聯(lián)補(bǔ)償電容 (1040Hz)引起的。電力市場的發(fā)展更增加了運(yùn)行條件的不可預(yù)知性。 我國電網(wǎng)建設(shè)落后于電源建設(shè)，現(xiàn)代化大機(jī)組的高放大倍數(shù)快速勵(lì)磁系統(tǒng)采用之后，振蕩現(xiàn)象更加明顯。 發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁控制因?yàn)榫哂屑瓤晒?jié)約投資，又能在正常運(yùn)行是減少電壓和頻率的波動，改善動態(tài)品質(zhì)和提高系統(tǒng)的抗干擾能力等特點(diǎn)。地震中還有大量電力設(shè)備，特別是變電站和開關(guān)站設(shè)備遭到大量破壞。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的。在我國 2020 年初的冰災(zāi)也因大范圍、長時(shí)間的停電造成了巨大損失。如 2020 的美加大停電，造成了美國東北的 8 個(gè)洲和加拿大的部分城市停電，整個(gè)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(shí)對工業(yè)、農(nóng)業(yè)很多方面造成了巨大的損失。 改善和提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性對國民經(jīng)濟(jì)有著十分重要的意義，電力系統(tǒng)失去穩(wěn)定時(shí)，發(fā)電機(jī)不能正常發(fā)電，用戶不能正常用電，并引起系統(tǒng)參數(shù)巨大變化，往往會造成大面積的停電事故。我國是一個(gè)地域遼闊的大國，能源資源分布很不均勻，這就決定了我國的電力系統(tǒng)錯(cuò)綜復(fù)雜的特點(diǎn)。它抽取與此振蕩有關(guān)的信號，如發(fā)電機(jī)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(lì)磁調(diào)節(jié)器中，使發(fā)電機(jī)產(chǎn)生阻尼低頻振蕩的附加力矩。它在勵(lì)磁電壓調(diào)節(jié)器中，引入領(lǐng)先于軸速度的附加信號，產(chǎn)生一個(gè)正阻尼轉(zhuǎn)矩，去克服原勵(lì)磁電壓調(diào)節(jié)器中產(chǎn)生的負(fù)阻尼轉(zhuǎn)矩作用。目前 ,提高電力系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定性的重要措施之一是采用在電力系統(tǒng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器上附加電力系統(tǒng)穩(wěn)定器 PSS ( Power System Stabilizer)的附加勵(lì)磁控制方案。s power industry, the size of the power system is increasing day by day, to further improve t