【正文】 式 （ 29） 中電感矩陣進行討論。 （ 3） 式 （ 27） 右邊第三項是歐姆電壓項，反映了相應繞組的電阻壓降 。而當在旋轉坐標系 dq 上去觀察靜止的 abc繞組時，二者間的相對運動引起了這一項。當轉子靜止（ ? =0）時，此項為零。 （ 1） 式 （ 27） 右邊第一項通常稱為變壓器電動勢，是電磁感應效應引起的繞組電壓。由矩陣乘積的微分性質，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)電機慣例的。 8 2 同步 發(fā)動機 方程 同步發(fā)動機的電壓方程 對于 abc 坐標下的電壓方程 ripu ?? ? ，可將定子、轉子量分開，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 建立單機無窮大系統(tǒng)模型 ,實現了利用電力系統(tǒng)穩(wěn)定器來提高單機無窮大電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 推導了簡單系統(tǒng)中同步發(fā)電機的電磁功率方程以及同步發(fā)電機的轉子運動方程。 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)定為研究內容，在總結前人研究成果的基礎上，主要做了以下的工作。 （ 5） MATLAB 應用程序接口 (API) 它是一個允許用戶編寫與 MATLAB 交互的 C 和FORTRON 程序的庫，包括從 MATLAB 中調用程序、調用 MATLAB 作為計算引擎和讀 \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、三維數據的可視化圖形表示、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 要包括以下五個部分： （ 1） MATLAB 語言 MATLAB 語言是一種包括控制流語句、函數、數據結構、輸入\輸出和面向對象編程特性的高級語言，它以矩陣作為基本的數據單元，既可以快速創(chuàng)建小程序完成簡單運算，也可以為了復雜應用，編寫完整的大應用程序。 MATLAB 還擁有順序、選擇、循環(huán)等結構控制語句，并配以大量的運算符，可以編寫出符合結構化標準的具有面向對象特征的程序。加拿大魁北克電力公司的專家們首先作了此項工作，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)的相關設備庫?，F代控制理論界的專家們面對高維數的控制問題，渴求一種比當時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注。 MATLAB 的簡介 MATLAB 簡介： MATLAB 一詞是由 Matrix 和 Laboratory 復合生成的，原意是矩陣實驗室。 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。當發(fā)電機機端電壓下降時其強勵能力下降，對電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定不利。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。且由于變壓器容量的變更比交流勵磁機的變更更簡單、容易，因而更經濟，更容易滿足不同電力系統(tǒng)、不同電站的暫態(tài)穩(wěn)定水平對勵磁系統(tǒng)強勵倍數的不同要求。但是，隨著電力系統(tǒng)裝機容量的增大，快速保護的應用，故障切除時間的縮短，它勵可控硅勵磁系統(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，比如在串聯電容補償裝置中附加強行補償，在切除 故障線路的同時來增大串聯補償電容的容抗，以補償由于切除故障線路而增加的線路電抗。運用電氣制動提高暫態(tài)穩(wěn)定性時，制動電阻的大小及投切時間要選擇得恰當。 5 電氣制動就是當系統(tǒng)中發(fā)生故障后迅速地投入電阻以消耗發(fā)電機的有功功率（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，當遇到故障時先切除線路，過一會兒再合上斷路器，如果這時候故障已經消失了，則說明自動重合閘成功。 電力系統(tǒng)的故障切除時間等于繼電保護裝置的動作時間加上斷路器的動作時間。因為故障快速切除縮短了故障的持續(xù)時間，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)電機并列運行的穩(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)電機外部電抗呈容性，電樞反應可能起助磁作用，使發(fā)電機的電流和電壓無法控制地上升，直至發(fā)電機磁路飽和為止。這時電流、電壓相位關系的紊亂將引起某些保護裝置的誤動作。這時，短路電流就會大于發(fā)電機端短路時的短路電流，這顯然是不合適的。 首先，短路電流不能過大。一般來說，串聯電容補償度 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。因為自動調節(jié)勵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)定性時會優(yōu)先考慮自動調節(jié)勵磁裝置。 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。以此為起點各國建設了多條試驗性高壓直流輸電技術。諸如現在流行的高壓直流輸電；更廣泛的運用并聯電容器；負荷的組成和特性在發(fā)生變化。 當前，電力系統(tǒng)的規(guī)劃和運行趨勢產生了新的類型的穩(wěn)定性問題。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。在此期間發(fā)電機組的調節(jié)系統(tǒng)已經發(fā)揮了作用。在這段時間里系統(tǒng)的保護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)電機等等。這種時間的長短和系統(tǒng)本身的 的運行狀況和擾動的大小有關系。由此可以看出來，一個系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定情況和系統(tǒng)的運行狀態(tài)以及干擾的情況有關系，也就是說，一個系統(tǒng)在某個運行情況下和干擾情況下是穩(wěn)定的，但是換了一個運行情況或者干擾情況，系統(tǒng)有可能就是不穩(wěn)定的。所以說如果一個系統(tǒng)在受到大干擾的情況下還能過恢復到以前的穩(wěn)定運行狀態(tài)，我們就說這個系統(tǒng)是暫態(tài)穩(wěn)定 的。 暫態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)在某個運行情況下突然受到大的干擾后，能否經過暫態(tài)過程達到新的穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)或者恢復到原來的狀態(tài)。電力系統(tǒng)幾乎時時刻刻都受到小的干擾。 2020 年，我國電網運行與控制標準化技術委員會制定的 DL7552020《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。如果能夠，則認為系統(tǒng)在該正常運行狀態(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，設計出來的穩(wěn)定器具有較好的魯棒性的特點，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構和參數固定的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器仍有重要的理論和實際應用意義。神經網絡、自適應控制，模糊控制。文獻〔 17]. [18]通過詳細的仿真分析和理論分析說明發(fā)電機電磁功率和勵磁參考電壓之間的傳遞函數具有較好的不變性。許多專家和學者在 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 經過多年的發(fā)展己經在國內外取的了廣泛的應用，已先后有多種控制方法用于 PSS的設計，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用等。 1984 年初，由于香港青山電廠 350MW 機組高功率因數運行，致使廣東至香港聯絡線發(fā)生低頻功率振蕩， 1984 年底在青山電廠機組配置了 PSS 后，解決了當時的低頻振蕩問題。國內第一臺 PSS 于 1980 年在八盤峽電廠投入運行。② 配置 PSS。 現在 PSS 己被認為是發(fā)電機整體不可分割的一個部分，每臺大型發(fā)電機投運時必須有 PSS，并需進行合適的調整。在一段時間內限制了發(fā)電機出力，這促使實行早已 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，當時采取的措施是減負荷及增加發(fā)電機勵磁。 日本為了增加系統(tǒng)阻尼， 80 年代大部分主力機組均已 安裝 PSS，對于快速勵磁的中小型機組，部分采用雙通道調節(jié)器，即在小干 擾時響應速度慢，以減小負阻尼 :大干擾時響應速度快，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)電機勵磁系統(tǒng)必需的一個組成部分，如果 PSS 退出，某些發(fā)電機的出力將限制在 50%左右。未明確提出低頻振蕩和阻尼力矩的概念。 原蘇聯實際上在 50 年代就開始采用電力系統(tǒng)穩(wěn)定器，不過那時沒有 PSS 的名稱，當時采用的附加反饋為發(fā)電機定子電流及其微分，成為強力式勵磁調節(jié)器。負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的大型發(fā)電機都提供PSS，己成為勵磁裝置的一個必備的部分，廣泛用于各系統(tǒng)中。經過分析和研究，這些低頻振蕩有的是由勵磁系統(tǒng)的負 2 阻尼作用引起的，還 有的是由于遠距離輸電線路中的串聯補償電容 (1040Hz)引起的。電力市場的發(fā)展更增加了運行條件的不可預知性。 我國電網建設落后于電源建設，現代化大機組的高放大倍數快速勵磁系統(tǒng)采用之后，振蕩現象更加明顯。 發(fā)電機的勵磁控制因為具有既可節(jié)約投資，又能在正常運行是減少電壓和頻率的波動，改善動態(tài)品質和提高系統(tǒng)的抗干擾能力等特點。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。這次震害的一個主要特點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 年初的冰災也因大范圍、長時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。 改善和提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性對國民經濟有著十分重要的意義，電力系統(tǒng)失去穩(wěn)定時，發(fā)電機不能正常發(fā)電，用戶不能正常用電，并引起系統(tǒng)參數巨大變化，往往會造成大面積的停電事故。我國是一個地域遼闊的大國，能源資源分布很不均勻，這就決定了我國的電力系統(tǒng)錯綜復雜的特點。它抽取與此振蕩有關的信號，如發(fā)電機有功功率、轉速或頻率，加以處理，產生的附加信號加 到勵磁調節(jié)器中，使發(fā)電機產生阻尼低頻振蕩的附加力矩。它在勵磁電壓調節(jié)器中，引入領先于軸速度的附加信號，產生一個正阻尼轉矩，去克服原勵磁電壓調節(jié)器中產生的負阻尼轉矩作用。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)勵磁調節(jié)器上附加電力系統(tǒng)穩(wěn)定器 PSS ( Power System Stabilizer)的附加勵磁控制方案。s power industry, the size of the power system is increasing day by day, to further improve t