增强系统阻尼的核电机组励磁及pss参数优化整定方法
【专利摘要】本发明涉及一种增强系统阻尼的核电机组励磁及PSS参数优化整定方法。该方法融合了数模混合仿真和现场试验两种优化方法；首先通过数模混合仿真，对仿真电网进行频域特征值分析和时域扰动仿真，提取互联电网区域间动态稳定特征及重要振荡信息，结合参与矩阵和PF模值对机组进行权重排序，对参与因子最大的核电机组开展机组励磁及PSS参数优化研究；通过灵敏性分析确定发电机励磁系统的主要优化参数，在多运行方式下开展仿真研究以确定AVR及PSS参数的适用优化区间，最后通过现场试验研究确定机组优化参数在电厂现场运行的稳定性和有效性。本发明方法更能适应实际电网运行特征，更能适应于现场实际机组以及保证系统稳定运行。
【专利说明】增强系统阻尼的核电机组励磁及PSS参数优化整定方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电气工程科学领域，具体涉及一种增强系统阻尼的核电机组励磁及 PSS参数优化整定方法。
【背景技术】
[0002] 供给同步发电机励磁电流的电源及其附属设备统称为励磁系统，一般由励磁调节 器和PSS两部分组成。励磁调节器根据输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元的输 出，向同步发电机转子提供励磁电流。励磁调节器本身是一个滞后单元产生负阻尼，其电磁 转矩Λ Me在Λ ω轴上投影为负。PSS的控制方式就是在自动励磁调节器AVR中，除以电 压偏差Λ Ue作为反馈量外，再引转速偏差Λ ω、频率偏差Λ f、加速功率偏差Λ Ρ、电功率 偏差Λ Pe中的一个或几个附加信号(一般为两个)作为励磁控制的辅助输入，经一定的相位 校正，产生正值的阻尼力矩，平息电机或电力系统的低频振荡，提高系统的动态稳定。我国 在励磁系统技术研究和应用方面取得了显著的成绩和重大的进步。从20世纪70年代末开 始，我国对励磁及PSS进行了理论的和试验室的试验研究，用自主研制的PSS装置进行了动 模试验。1982年，我国自行设计和制造的带电力系统稳定器的自动励磁调节器在湖南凤滩 水电厂投入工业运行。2004年自主研发的新型励磁系统在三峡水力发电厂的700MW发电机 组上成功投入运行，为保证全国互联电网的动态稳定性提供了技术支持和保证。
[0003] 选取合适的励磁及PSS参数对于提高发电机组自身及电力系统稳定运行水平有 着重要的意义。目前国内已开展了针对火电、水电等传统发电机组励磁及PSS参数优化研 究和现场试验工作，然而关于核电机组的励磁及PSS参数优化研究和现场试验工作尚未见 报道。由于核电机组的励磁系统回路设计有别于传统机组，不能采用常规火电、水电机组的 优化方法来开展核电机组的参数优化。
[0004] 国内目前尚未见关于核电机组的励磁及PSS参数优化研究和现场试验工作的相 关报道，现有核电机组励磁系统参数多采用厂家自带参数，在此基础上通过试验测量励磁 系统的无补偿相频滞后特性，通过PSS采用超前-滞后环节进行补偿，往往难以适应实际电 网多种复杂方式对机组运行要求。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种解决上述问题的增强系统阻尼的核电机组励磁及PSS 参数优化整定方法。
[0006] 为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种增强系统阻尼的核电机组励磁及 PSS参数优化整定方法，包括如下步骤， 步骤Sl :分析仿真电网振荡模式的模态图，选取待优化参数的核电机组； 步骤S2 :核电机组的励磁系统模型分析，确定待优化参数； 步骤S3 :励磁系统响应性能仿真及现场实际机组试验验证。
[0007] 在本发明实施例中，所述步骤Sl具体即：通过数模混合仿真，对仿真电网进行频 域特征值分析和时域扰动仿真，提取互联电网区域间动态稳定特征及振荡信息。
[0008] 在本发明实施例中，所述步骤S2中，所述核电机组的励磁系统采用两机无刷励磁 系统。
[0009] 在本发明实施例中，所述步骤S2具体即：针对励磁放大倍数、励磁机饱和系数、 Kc、Kd数值和PID参数中的T3/T4比值，分析励磁系统中各参数对系统阻尼水平的影响的 灵敏度，以及分析PSS参数的调整对励磁系统滞后特性的补偿，对系统的阻尼水平的影响 程度。
[0010] 在本发明实施例中，所述步骤S3具体即：采用优化参数后，根据行标对采用优化 参数后的励磁系统进行5%空载阶跃仿真计算，检测系统的阶跃响应。
[0011] 相较于现有技术，本发明具有以下有益效果： (一) 本方案可以适用于核电机组的励磁及PSS参数优化整定；有别于现有传统的火电、 水电机组的励磁系统参数优化方法，本提案方法针对核电机组励磁回路特殊性做了专门分 析；同时，该方法也比现有核电机组直接采用出厂参数来默认设定励磁系统参数的方法更 能适应实际电网运行特征； (二） 该方法融合了数模混合仿真和现场试验两种优化方法。该方法不同于现有机组 参数优化研究多采取的仿真法的局限性，而是将数模混合仿真和现场试验两种方法融合起 来，先通过仿真法确定待优化的机组和相应的参数，再通过现场试验反馈、修改、验证优化 参数的有效性；使得所提出的方法可以更好地适用于现场实际机组； (三） 该方法可以可以有效增强系统阻尼；通过优化电网中关键核电机组的励磁系统参 数，不仅提高机组自身稳定运行水平，并且可以有效增强全系统的正阻尼，保障系统在大功 率输送时对各种扰动时稳定运行。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 图1为本发明方法流程图。
[0013] 图2为互联电网振荡模式的模态图。
[0014] 图3为本发明励磁系统对应仿真程序中的FS型图。
[0015] 图4为本发明发电机空载5%阶跃仿真机端电压响应曲线图。
[0016] 图5为本发明发电机负载5%阶跃仿真发电机功率响应曲线图。
[0017] 图6为本发明出厂励磁参数下发电机空载5%阶跃实测机端电压响应曲线图。 [0018] 图7为本发明优化励磁参数下发电机空载5%阶跃实测机端电压响应曲线图。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。
[0020] 如图1所示，本发明一种增强系统阻尼的核电机组励磁及PSS参数优化整定方法， 包括如下步骤， 步骤Sl :分析仿真电网振荡模式的模态图，选取待优化参数的核电机组：通过数模混 合仿真，对仿真电网进行频域特征值分析和时域扰动仿真，提取互联电网区域间动态稳定 特征及振荡信息； 步骤S2 :核电机组的励磁系统模型分析，确定待优化参数：所述核电机组的励磁系统 采用两机无刷励磁系统；所述步骤S2具体即：针对励磁放大倍数、励磁机饱和系数、Kc、Kd 数值和PID参数中的T3/T4比值，分析励磁系统中各参数对系统阻尼水平的影响的灵敏度， 以及分析PSS参数的调整对励磁系统滞后特性的补偿，对系统的阻尼水平的影响程度 步骤S3 :励磁系统响应性能仿真及现场实际机组试验验证：采用优化参数后，根据行 标对采用优化参数后的励磁系统进行5%空载阶跃仿真计算，检测系统的阶跃响应。
[0021] 以下为本发明的具体实施例。
[0022] 如图1所示，本发明的增强系统阻尼的核电机组励磁及PSS参数优化整定方法，实 现过程如下， 步骤一：分析仿真电网振荡模式的模态图（如图2所示)，选取待优化参数的核电机组。 根据仿真电网振荡模式的模态图分析主网参与振荡的机组的参与因子和右特征向量，具体 如表1所不，列出振荡模式中参与因子较大的核电机组。
【权利要求】
1. 一种增强系统阻尼的核电机组励磁及PSS参数优化整定方法，其特征在于：包括如 下步骤， 步骤Sl :分析仿真电网振荡模式的模态图，选取待优化参数的核电机组； 步骤S2 :核电机组的励磁系统模型分析，确定待优化参数； 步骤S3 :励磁系统响应性能仿真及现场实际机组试验验证。
2. 根据权利要求1所述的增强系统阻尼的核电机组励磁及PSS参数优化整定方法，其 特征在于：所述步骤Sl具体即：通过数模混合仿真，对仿真电网进行频域特征值分析和时 域扰动仿真，提取互联电网区域间动态稳定特征及振荡信息。
3. 根据权利要求1所述的增强系统阻尼的核电机组励磁及PSS参数优化整定方法，其 特征在于：所述步骤S2中，所述核电机组的励磁系统采用两机无刷励磁系统。
4. 根据权利要求1所述的增强系统阻尼的核电机组励磁及PSS参数优化整定方法，其 特征在于：所述步骤S2具体即：针对励磁放大倍数、励磁机饱和系数、Kc、Kd数值和PID参 数中的T3/T4比值，分析励磁系统中各参数对系统阻尼水平的影响的灵敏度，以及分析PSS 参数的调整对励磁系统滞后特性的补偿，对系统的阻尼水平的影响程度。
5. 根据权利要求1所述的增强系统阻尼的核电机组励磁及PSS参数优化整定方法，其 特征在于：所述步骤S3具体即：采用优化参数后，根据行标对采用优化参数后的励磁系统 进行5%空载阶跃仿真计算，检测系统的阶跃响应。
【文档编号】G06F17/50GK104319795SQ201410677144
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年11月24日 优先权日:2014年11月24日
【发明者】黄文英, 宋少群, 陈 峰, 王官宏, 杨桂钟, 江伟, 张永树, 何凤军, 李晶, 唐晓骏, 于大海, 李可文, 余秀月 申请人:国家电网公司, 国网福建省电力有限公司, 中国电力科学研究院