专利名称:仿真状态量最优控制电力系统稳定器的制作方法
本发明是用于抑制电力系统出现的低频振荡的自动装置。
在电力系统的发电机上广泛采用快速的励磁系统和调节器，用以改善运行质量和增大远距离输送电功率的能力。但是自可控硅励磁系统及其它的快速励磁控制系统采用以来，电力系统的发电机的输送功率上升到功率角为60度左右时，就会出现影响整个电力系统的低频振荡现象。从而成为电力系统要解决的一个技术课题。
现有技术中为克服低频振荡的现象，主要采用电力系统稳定器(P.S.S)和励磁最优控制等两种措施。这两种措施的共同之处是，仅依靠测量电压偏差和维持电压是不能实现理想的控制效果，难以解决电力系统的低频抑荡，因此它必须还要测量电压偏差以外的反映稳定状态的量，作为电压偏差以外的附加反馈调节量。一般来说，用电力系统稳定器的效果不够理想;用最优控制则过于复杂而不太现实，并且都有实现困难和失真等问题及测量装置复杂、笨重，整个控制系统的运行可靠性较低。
关于抑制电力系统振荡的措施，国外也有大量的文献、著作谈及，例如 苏联专利No.546057;No.410514;No.468333;No.449419;No.546057;No.658653等，但都未提及本发明所提出的类似方案。
鉴于现有技术中抑制电力系统低频振荡所采用的措施在原理或实现方法上所存在的不足。本发明提出一种简单、可靠的电路，实现接近于理论要求的最优控制，抑制低频振荡，使发电机的出力增加到接近外功率极限而仍保持稳定。
本发明的特点在于不用复杂的附加反馈量直接测量的手段以解决电力系统的低频振荡问题，仅利用现成的电压偏差量，实现可变增益的全状态最优控制。实现最优控制所需的全部状态量是来源于一个以电压偏差△V为输入量的模拟电路，其输出即为所需的各个状态量的仿真形式。本发明提出的模拟电路，可在原励磁控制系统中的放大环节处併入后即可抑制电力系统低频振荡。
以下结合附图和两个实施例，说明本发明所说的仿真状态量的模拟电路的构成型式图1为一型仿真状态量稳定器模拟电路;
图2为二型仿真状态量稳定器模拟电路;
图3为仿真状态稳定器模拟电路在原励磁装置中的联结方式举例。
一型的仿真状态量稳定器的构成型式为将电压偏差ΔV在电阻(1)上输入，经过电阻(1)、(2)、(4)和运算放大器(3)构成的反相器，再经由电阻(7)，电容(5)、(6)和运算放大器(8)构成Δω实现环节在运算放大器(8)的输出端(25)得到角频率偏差Δω，角频率偏差Δω再分别经过电阻(9)，电容(12)和电位器(17)构成的包含微分电路的电路，得到功率偏差ΔP，电位器(17)用于功率偏差ΔP的系数Kp的调整;经过电阻(10)和电位器(18)构成的分压电路，得到角频率偏差Δω的调整量，电位器(18)用于角频率偏差Δω的系数Kω的调整;经过电阻(11)、(13)、(16)，电容(14)，运算放大器(15)和电位器(19)构成的包含积分电路的电路，得到功角偏差Δδ，电位器(19)用于功角偏差Δδ的系数Kδ的调整，然后将所得到的角频率偏差Δω、功率偏差ΔP、功率偏差Δδ经电阻(20)、(21)、(22)、(23)和运算放大器(24)构成的总加器，将上述电位器(17)、(18)、(19)按最优控制理论计算方法整定后，即可在输出端(26)处获得仿真状态量的输出。
二型的仿真状态量稳定器的构成型式为将电压偏差ΔV在电阻(27)上输入，经过电阻(27)、(28)、(30)和运算放大器(29)构成的反相器，再经由电阻(32)，电容(31)，运算放大器(33)，以及电阻(34)、(41)、(44)、(46)，电容(39)运算放大器(40)、(45)构成的积分器和反相器，在电阻(46)上取得反馈信号经导线(54)反馈到运算放大器(33)的输入端，最后在运算放大器(33)的输出端(53)获得角频率偏差Δω，角频率偏差Δω再分别经过电阻(36)，电容(50)和电位器(38)构成的包含微分电路的电路，得到功率偏差ΔP，电位器(38)用于功率偏差ΔP的系数Kp的调整;经过电阻(35)和电位器(37)构成的分压电路，得到角频率偏差Δω的调整量，电位器(37)用于角频率偏差Δω的系数Kω的调整;经过电阻(34)、(42)，电容(39)，运算放大器(40)和电位器(43)构成的包含积分电路的电路，得到功角偏差Δδ，电位器(43)用于功角偏差Δδ的系数Kδ的调整，然后将所得到的角频率偏差Δω、功率偏差ΔP、功角偏差Δδ经过电阻(47)、(48)、(49)、(51)和运算放大器(52)构成的总加器，将上述电位器(37)、(38)、(43)按最优控制理论计算方法整定后，即可在输出端(55)处获得仿真状态量的输出。
在原励磁控制系统中的各个放大环节处，均可将上述的一型或二型仿真状态量稳定器模拟电路串入，如图3所示，即可达到抑制电力系统低频振荡的目的。
值得提出的是，从本发明提出的两个实施例中可见，只要使该电路能够实现将电压偏差Δν转变成角频率偏差Δω，然后将角频率偏差Δω再转变成功角偏差Δδ和功率偏差ΔP，三者进行总加后得所需的输出量的电路均可能实现其抑制振荡的目的。
在电力系统的原快速励磁控制电路中接入本发明提出的装置，可取代现有技术中所采用的电力系统稳定器或最优控制器。原电路的整定可保持不变，Δν增益的影响可在附件整定中计及。利用本发明后，可以省去一整套功率检测、角频率检测、功角检测及其形成偏差量的反馈装置，因此，消除了由测量带来的附加延时失真和偏差量相减过程的失真问题。本发明可以使对远距离输送功率的发电厂出力能力增加近一倍左右，与现有技术相比具有调整方便，适应能力强和体积小、成本低、安装简单、可靠性高等优点。
权利要求
1.一种由电子线路构成的安装在快速励磁控制电路中的电力系统稳定器，其特征在于，所说的电力系统稳定器的电子线路的构成，是将输入信号的电压偏差△υ通过实现角频率偏差△ω的电路环节，将电压偏差△υ转变成角频率偏差△ω，然后将角频率偏差△ω分别通过包含微分电路的电路、分压电路和包含积分电路的电路转变成功率偏差△p、角频率偏差△ω、功角偏差△δ，最后将所得到的三种偏差△p、△ω、△δ经总加器后得到输出信号。
2.利用权利要求
1所说的电力系统稳定器，其特征在于，所说的电力系统稳定器的电子线路，可併入在励磁控制系统中的各个放大环节处。
专利摘要
仿真状态量最优控制电力系统稳定器为抑制电力系统低频振荡的自动装置。由一个并入在原励磁调节器中的电子线路构成，该线路可将输入的电压偏差Δν转变为角频率偏差Δω、功率偏差ΔP、功角偏差Δδ的仿真状态量，按最优控制原理总加输出。采用本发明所述的装置能使远距离输送功率的发电厂出力能力增加近一倍左右，可以取消一整套检测及反馈装置，避免测量时带来的失真，与目前的现有技术比较有体积小、成本低、安装简单、可靠性高等优点。
文档编号H02P9/10GK85103037SQ85103037
公开日1985年12月20日 申请日期1985年4月18日
发明者任元, 陈贤治, 俸远禧, 李国久, 黄大可, 张永立, 孙全忠 申请人:华中工学院, 葛洲坝水利发电厂导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan