【正文】 ature approach as early as the 1970s, the most typical is power system stabilizer (PSS). Power system stabilizer (PSS) is to suppress a low frequency oscillation of additional excitation control. It is the excitation voltage regulator, the introduction of axial velocity ahead of additional signals to produce a positive damping torque to overe the primary excitation voltage regulator produced negative damping torque effect. Improving power system damping, lowing frequency oscillation problem solving is to improve power system dynamic stability of the important measures. The topics start with theory, a detailed analysis of the synchronous generator voltage equation and flux equation and derivation of the equations of the electromagic power of the synchronous generator in a simple system and synchronous generator rotor equation of motion. MATLAB model of single machine infinite bus system and on this basis to establish it as the object of study, the specific analysis of the role of the PSS on the stability of the system, and then analyzed the system with PSS and without PSS operation of the system, and finally Of the two cases were pared and analyzed the advantages and disadvantages of PSS, while the future of the power system of a higher challenge. This paper describes the power system stabilizer39。 同步發(fā)電機的轉(zhuǎn)子運動方程 ....................................... 錯誤 !未定義書簽。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(diào)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。它在勵磁電壓調(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。它抽取與此振蕩有關(guān)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。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(fù)雜的特點。 改善和提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性對國民經(jīng)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(shù)巨大變化，往往會造成大面積的停電事故。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(nóng)業(yè)很多方面造成了巨大的損失。在我國 2020 年初的冰災(zāi)也因大范圍、長時間的停電造成了巨大損失。這次震害的一個主要特點是高壓輸電塔的破壞，這 2 在以前的地震記錄中是非常少見的。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。 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(zhì)和提高系統(tǒng)的抗干擾能力等特點。 我國電網(wǎng)建設(shè)落后于電源建設(shè)，現(xiàn)代化大機組的高放大倍數(shù)快速勵磁系統(tǒng)采用之后，振蕩現(xiàn)象更加明顯。電力市場的發(fā)展更增加了運行條件的不可預(yù)知性。經(jīng)過分析和研究，這些低頻振蕩有的是由勵磁系統(tǒng)的負阻尼作用引起的，還有的是由于遠距離輸電線路中的串聯(lián)補償電容 (1040Hz)引起的。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(chǎn)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。 原蘇聯(lián)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(diào)節(jié)器。未明確提出低頻振蕩和阻尼力矩的概念。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 3 些發(fā)電機的出力將限制在 50%左右。輸電線路 阻抗增加大約 30%。 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(diào)節(jié)器，即在小干擾時響應(yīng)速度慢，以減小負阻尼 :大干擾時響應(yīng)速度快，以提高暫態(tài)性能。 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 。在一段時間內(nèi)限制了發(fā)電機出力，這促使實行早已提出配置 PSS 的建議。 現(xiàn)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(diào)整。② 配置 PSS。國內(nèi)第一臺 PSS 于 1980 年在八盤峽電廠投入運行。 1984 年初，由于香港青山電廠 350MW 機組高功率因數(shù)運行，致使廣東至香港聯(lián)絡(luò)線發(fā)生低頻功率振蕩， 1984 年底在青山電廠機組配置了 PSS 后，解決了當時的低頻振蕩問題。 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，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。許多專家和學者在 PSS 的魯棒性方面做了大 4 量的研究，并取得了一些令人滿意方法。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(shù)具有較好的不變性。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、自適應(yīng)控制，模糊控制。但是這些控制方法雖然適合電力系統(tǒng)的非線性特性，設(shè)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(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際應(yīng)用意義。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。 2020 年，我國電網(wǎng)運行與控制標準化技術(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。電力系統(tǒng)幾乎時時刻刻都受到小的干擾。 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(jīng)過暫態(tài)過程達到新的穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)或者恢復(fù)到原來的狀態(tài)。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(fù)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。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 5 干擾的情況有關(guān)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。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(guān)系。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。在此期間發(fā)電機組的調(diào)節(jié)系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)揮了作用。這時候動力設(shè)備中的過程將影響到電力系統(tǒng)的暫態(tài)過程。 當前，電力系統(tǒng)的規(guī)劃和運行趨勢產(chǎn)生了新的類型的穩(wěn)定性問題。諸如現(xiàn)在流行的高壓直流輸電；更廣泛的運用并聯(lián)電容器；負荷的組成和特性在發(fā)生變化。以此為起點各國建設(shè)了多條試驗性高壓直流輸電技術(shù)。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。提高電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性提高功率極限就要盡可能的提高和，減小電抗。因為自動調(diào)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(diào)節(jié)勵磁裝置。一般來說，串聯(lián)電容補償 6 度越大，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。首先，短路電流不能過大。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。這時電流、電壓相位關(guān)系的紊亂將引起某些保護裝置的誤動作。若發(fā)電機外部電抗呈容性，電樞反應(yīng)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。 快速切除故障對于提高電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性有這決定性的作用。而且也可以使負荷中電機的端電壓快速回升，減小了電動機失速和停頓的危險。電力系統(tǒng)的故障特別是高壓輸電線路的故障大多數(shù)是短路故障，而且都是暫時性的 短路故障。在我們實際的生活中，自動重合閘成功的概率達到了 90%，所以自動重合閘大大提高了輸電線路的可靠性，同時對提高電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性也有著相當大的作用。說到提高發(fā)電機輸出的電磁功率先介紹一下電氣制動。切除故障時，也切除了電阻。否則，會發(fā)生欠制動，即制動作用過小，發(fā)電機仍要失步；或者發(fā)生過制動，即制動過大，發(fā)電機雖在第一次振蕩中沒有失步，卻在切除故障和切除制動電阻后的第二次振蕩中或以后失步了。 勵磁系統(tǒng)對電力系統(tǒng)穩(wěn)定的影響 它勵可控硅勵磁系統(tǒng)主要的優(yōu)點是在發(fā)電站出口附近 發(fā)生短路故障時，強勵能力強，有利于提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定水平，在故障切除時間比較長、系統(tǒng)容量相對小的50、 60 年代這一優(yōu)點是很突出的。自并勵可控硅勵磁系統(tǒng)的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，元部件少，其勵磁電源來自機端變壓器，無旋轉(zhuǎn)部件，運行可靠性高，維護工作量小。 它勵可控硅勵磁系 統(tǒng)的缺點是由于交流勵磁機是非標準產(chǎn)品，難以標準化，即使是同容量的發(fā)電機 ,尤其是水輪發(fā)電機，由于水頭、轉(zhuǎn)速的不同，強勵倍數(shù)的不同，交流勵磁機的容量、尺寸也不同，因此，價格較自并勵可控硅勵磁系統(tǒng)貴。自并勵可控硅勵磁系統(tǒng)的缺點是它的勵磁電源來自發(fā)電機端，受發(fā)電機機端電壓變化的影響。不過隨著電力系統(tǒng)中快速保護的應(yīng)用，故障切除時間的縮短，且自并勵可控 硅勵磁系統(tǒng)可以通過變壓器靈活地選擇強勵倍數(shù)，可以較好地滿足電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定水平的要求。為驗證其正確性，通過穩(wěn)定計算研究了滿發(fā)時發(fā)電機組采用自并勵勵磁方式的穩(wěn)定情況，計算結(jié)果表明，發(fā)電機組采用自并勵勵磁方式可滿足系統(tǒng)穩(wěn)定的要求，但必須同時加裝電力系統(tǒng)穩(wěn)定器 (PSS)。 MATLAB 環(huán)境 (或語言）由美國的 Cleve Moler 博士于 1980 年研制成功，研制 MATLAB 的初衷是使它具有強大的矩陣處理方面的功能。同樣，電力系統(tǒng)是一個相對復(fù)雜的、維數(shù)很高的系統(tǒng)， MATLAB 必將成為分析電力系統(tǒng)問題的強大而有效工具。 MATLAB 語言以矩陣為基本的數(shù)據(jù)單位，它提供了強大的矩陣運算功能，幾乎所有常用的矩陣運算，例如矩陣的加、減、乘、除、轉(zhuǎn)置、求逆、分解、行列式等都有現(xiàn)成的指令。MATLAB 的工作環(huán)境包括命令控制窗口、程序編輯器等，用戶既可以通過命令控制窗口直接執(zhí)行命令，也可通過建立 MATLAB 腳本文件或函數(shù)文件執(zhí)行程序中的命令。 （ 2） MATLAB 工作環(huán)境 MATLAB 工作環(huán)境主要包括一系列完成如管理工作空間的變量、數(shù)據(jù)輸入 \ 輸出、 M 文件（ MATLAB 的應(yīng)用程序）的生成、調(diào)試、解釋的工具。 （ 4） MATLAB 數(shù)學函數(shù)庫 該庫收集了巨量的數(shù)學函數(shù)及算法，從簡單的數(shù)學函數(shù)如 sum、 sine、 cosine 和復(fù)數(shù)運算，到復(fù)雜的函數(shù)如矩陣求逆、求特征值、 Bessel函數(shù)、 FFT。 總體來說， MATLAB 是一種數(shù)值型計算軟件，它集科學計算、自動控制、信號處理、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和圖象處理等功能于一體，具有編程效率高、程序設(shè)計靈活、圖形功能強等優(yōu)點。 （ 1）在查閱了大量參考文獻的基礎(chǔ)上，詳細分析了同步發(fā)電機的電壓方程和磁鏈方程。 （ 2）研究了電力系統(tǒng)穩(wěn)定器抑制電網(wǎng)振蕩抑制的原理。 （ 3）分析了電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的作用。對式（ 21）兩邊左乘矩陣 ? ?? ?????????3333 ID （ 22） 其中， ? ?33?D 為派克變換矩陣????????????????????????????????????cbacbacbaqdffffff212121s i ns i ns i nc o