专利名称：基于低频振荡阻尼灵敏度和等效交流增益的pss时间常数优化试验方法
技术领域：
电力系统稳定器(PSS)是大电网中普遍用来抑制危及系统安全稳定运行的低频 振荡的重要手段，本发明涉及低频振荡阻尼对PSS参数变化的试验方法，具体是指基于低 频振荡阻尼灵敏度和等效交流增益的PSS时间常数优化试验方法。
背景技术：
大电力系统互联是提高电力系统暂态稳定性的重要措施，是解决能源和负荷分布 不平衡的战略方针和电网削峰填谷的重要手段，为国际、国内技术发展的大势所趋。发电 机及其励磁系统各个环节的惯性均带来信号传递的相位滞后；当前的电网是典型的大系统 (Large Scale System)，带有分群及关联的结构特征，各机群之间振荡相位错动；这种由励 磁系统和电网结构特点等诸多因素混合作用就决定了电网中必然存在有各种模式的弱阻 尼振荡和负阻尼自发振荡发生，其模式(振型)极其繁多，频率一般在0. 2-2. OHz范围内， 电网中绝大多数低频振荡都是因此而起。当电网中发生低频振荡时，会危及系统的安全稳 定运行，限制联络线输送功率的能力。由此可见，只有增加各种振荡模式的阻尼，才有可能 减少或削弱低频振荡，提高电网的安全稳定性。发电机励磁系统中的PSS就是专门为增强 低频振荡阻尼而设计的，尤其作为发电机本机振荡和分区内机群间振荡的主要抑制手段。众所周知，PSS作用的效果好坏、适应性强弱以及稳定性好坏，完全取决于参数整 定的好坏，而参数的整定既是非唯一性的，又受到机组及其励磁系统的模型与参数特性、运 行工况和电网结构变化等众多因素的影响，因此，PSS参数的现场优化整定试验是非常困难 的。通常我们进行发电机组PSS现场优化整定投运试验时，首先进行无补偿频率响应 特性测量，了解机组的特性曲线；然后，据此设计PSS参数，使其提供的附加转矩可以产生 较好的正阻尼；最后，进行有补偿频率响应特性测量，检验加入PSS后，附加转矩在0. 2 2. OHz频率带宽上，均应该提供工程上最优的正阻尼。典型的PSS模型的框图如
图1所示。 它的传递函数由放大倍数Kp、时间常数TR组成的惯性环节、时间常数TW组成的隔直环节、 时间常数Tl Τ6组成的多阶超前滞后环节构成，如果用G(S)表示除放大倍数Kp以外部 分的传递函数，则整组PSS的传递函数可以表达为Kp G (s)，其交流增益即为Kp IG (s) I，通 常时间常数TR的大小由设备本身决定、时间常数TW可以取经验值，故PSS现场参数优化整 定试验的目的主要就是优化放大倍数Kp和多阶超前滞后环节时间常数Tl Τ6。发电机电磁力矩可分为同步力矩和阻尼力矩，同步力矩与Δ δ同相位，阻尼力矩 与Δ ω同相位。同步力矩不足，将发生滑行失步；阻尼力矩不足，将发生振荡失步。采用PSS 增强系统阻尼防止自发振荡，关键是PSS环节产生的力矩在Δ ω轴上的投影为正。PSS相 位补偿要求在该电力系统低频振荡区内(0. 2-2. OHz)使PSS输出的附加力矩向量对应Δ ω 轴在超前10°到滞后45°以内，并使本机振荡频率力矩对应Δ ω轴在0°和滞后30°之 间。相位的调节主要是通过调整时间常数Tl Τ6来实现的，此外，阻尼的大小和PSS运行的稳定性则还与放大倍数Kp，通常为了保证控制系统的稳定性，PSS的放大倍数一般取极 限放大倍数的1/2 1/3(相当于开环频率特性增益裕量为6dB 9dB)。但是，目前许多发电机组所配备的励磁调节器只能够测量无补偿频率响应特性， 而无法测量到有补偿频率响应特性，PSS的效果只能根据厂家模型计算后叠加在无补偿频 率响应特性上(例如GE和SIEMENS等厂家的产品)，而有些厂家的模型与理想模型之间是 有明显的误差的(包括几个国内主流厂家的产品)；更有些厂家的产品甚至连无补偿频率 响应特性也无法测量(多为中小型厂家的产品)。因此，在这些情况下，PSS参数的现场优 化整定试验是非常困难和具有一定盲目性的。具有以上类型励磁调节器的机组，在广东省 内就有数十台。此外，还有一些时域单位没有昂贵的频率响应测量设备，而无法用传统的方 法做该种相位优化试验。为了解决如上问题，非常有必要为PSS相位补偿参数的现场整定试验提供一种全 新、有效、通用、完善的相位优化试验方法，它应该是对传统方法的有益补充和完善。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于低频振荡阻尼灵敏度和等效交流增益的PSS时间 常数优化试验方法。本发明采用如下技术方案来实现时间常数优化试验的，该方法包括如下步骤步骤一等效交流增益对比法优选试验法步骤首先，根据机组的典型特性设计时间常数，得到初始的在低频振荡带宽上所需的 频率补偿特性；其次，选定频段在Tl T6中选择对应时间常数来进行优化调整，参数的调整按照 在主振频率下PSS的交流增益KpnX IG(S)nI保持恒定不变的原则，如公式(ι)所示；等效交流增益计算公式KpOX |G(s)0| = KplX |G(s)l| =...... = KpNX |G(s)J(1)式中KpO =PSS在主振频率下的初始放大倍数；Kpl =PSS在主振频率下经过第1次参数修改后的放大倍数；|G(s)0| :PSS在主振频率下传递函数部分的初始交流增益；|G(s)l| :PSS在主振频率下经过第1次参数修改后传递函数部分的初始交流增KpN =PSS在主振频率下经过第N次参数修改后的放大倍数；|G(S)N| :PSS在主振频率下经过第Ν次参数修改后传递函数部分的初始交流增然后，分别在上述条件下进行发电机有功功率的小阶跃扰动试验，检验其对低频 振荡的阻尼效果，阻尼比的大小用公式(2)来表示；阻尼比计算公式
权利要求
1.基于低频振荡阻尼灵敏度和等效交流增益的PSS时间常数优化试验方法，该方法包 括如下步骤步骤一等效交流增益对比优选试验法步骤首先，根据机组的典型特性设计时间常数，得到初始的在低频振荡带宽上所需的频率 补偿特性；其次，选定频段在Tl T6中选择对应时间常数来进行优化调整，参数的调整按照在主 振频率下PSS的交流增益KpnX IG(S)nI保持恒定不变的原则，如公式(ι)所示； 等效交流增益计算公式KpOX |G(s)0| =KplX IG(S)Il =...... = KpNX |G(s)J(1)式中KpO =PSS在主振频率下的初始放大倍数； Kpl =PSS在主振频率下经过第1次参数修改后的放大倍数； IG(S)Ol :PSS在主振频率下传递函数部分的初始交流增益； IG(S) 11 =PSS在主振频率下经过第ι次参数修改后传递函数部分的初始交流增益； Kpn =PSS在主振频率下经过第N次参数修改后的放大倍数； IG(S)nI =PSS在主振频率下经过第Ν次参数修改后传递函数部分的初始交流增益； 然后，分别在上述条件下进行发电机有功功率的小阶跃扰动试验，检验其对低频振荡 的阻尼效果，阻尼比的大小用公式(2)来表示； 阻尼比计算公式
全文摘要
本发明公开了一种基于低频振荡阻尼灵敏度和等效交流增益的PSS时间常数优化试验方法，该方法包括等效交流增益对比法试验步骤、以及以低频振荡阻尼灵敏度为目标函数的时间常数优化步骤，其中等效交流增益对比法试验步骤保证了在时间常数进行调整前后，PSS环节产生的附加转矩均相等，从而实现在相同大小PSS附加转矩条件下，不同相位补偿角时的PSS作用效果比较，得知如何选择或进一步调整超前滞后环节时间常数T1～T6；以时低频振荡阻尼灵敏度为目标函数的间常数优化方法依据从发电机有功功率的小阶跃扰动试验得到的阻尼比数值和现场整定的时间常数来计算低频振荡阻尼对时间常数的灵敏度；然后根据阻尼比的大小和变化趋势调整参数。
文档编号G01R31/00GK102147439SQ20111002033
公开日2011年8月10日 申请日期2011年1月18日 优先权日2011年1月18日
发明者彭波, 曾艳, 盛超, 陈迅 申请人:广东电网公司电力科学研究院