電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS簡介

1、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS英文:power system stabilization電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(pps就是為抑制低頻振蕩而研究的一種附加勵磁控制技術(shù)。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。用于提高電力系統(tǒng)阻尼、解決低頻振蕩問題,是提高電力系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定性的重要措施之一。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。由試驗可見:(1勵磁控制系統(tǒng)滯后特性基本分為兩種:自并勵系統(tǒng)(約-40°90°:勵磁機勵磁系統(tǒng)(約-4

2、0°-150°。(2同一頻率角度范圍,表示同一發(fā)電機勵磁系統(tǒng)在不同的系統(tǒng)工況和發(fā)電機工況下有不同的滯后角度,從幾度到十幾度,其中也包含了測量誤差。(3溫州電廠與臺州電廠雖采用同一勵磁控制系統(tǒng),因轉(zhuǎn)子電壓反饋和調(diào)節(jié)器放大倍數(shù)不同,勵磁系統(tǒng)滯后特性發(fā)生明顯變化。(4勵磁調(diào)節(jié)器的PSS迭加點位置不同,勵磁控制系統(tǒng)滯后特性也不同。2.有補償頻率特性的測量有補償頻率特性,由無補償頻率特性與PSS單元相頻特性相加得到,用來反映經(jīng)PSS相位補償后的附加力矩相位。DL/T650-1998大型汽輪發(fā)電機自并勵靜止勵磁系統(tǒng)技術(shù)條件提山,有補償頻率特性在該電力系統(tǒng)低頻振蕩區(qū)內(nèi)要滿足-80

3、6;-135°的要求,此角度以機械功率方向為零度。根據(jù)試驗的方便情況,可采用兩種方法:(1斷開PSS信號輸入端,在PSS 輸入端加噪聲信號,測量機端電壓相對PSS輸入信號的相角:(2PSS環(huán)節(jié)的相角加上勵磁控制系統(tǒng)滯后相角。由試驗可見:(1通過調(diào)整PSS參數(shù),可以使有補償頻率特性在較寬的頻率范圍內(nèi)滿足要求。(2ALSTHOM機組PSS低頻段相位補償特性未能滿足要求。3.PSS放大倍數(shù)和輸出限幅PSS放大倍數(shù)都以標幺值表示。輸入值按PSS信號是哪一種,取機組額定有功功率、額定轉(zhuǎn)速或額定頻率為基值。輸出值以PSS迭加點額定機端電壓為基值。當PSS迭加點與電壓迭加點不一致時,要按低頻振蕩頻

4、率下的環(huán)節(jié)放大倍數(shù)折算額定機端電壓值。因PSS中的超前滯后環(huán)節(jié)影響放大倍數(shù),本文以1Hz下的放大倍數(shù)進行比較.4.PSS開環(huán)頻率特性開環(huán)頻率特性用于測量增益裕量及相角裕量,判斷閉環(huán)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性,判斷PSS放大倍數(shù)是否適當?？稍赑SS輸入端或PSS輸出端解開閉環(huán)進行測量。由表5可見,除臺州電廠7、8號機和北侖電廠2號機以外,開環(huán)頻率特性的增益裕量及相角裕量均符合DL/T650-1998標準的要求,增益裕量大于6dB、相角裕量大于40°。5.負載電壓給定階躍響應(yīng)負載電壓給定階躍響應(yīng)作為為驗證試驗項目,可以直接觀察PSS投入引起地區(qū)內(nèi)與本機有關(guān)振蕩模式阻尼比的提高,從表6中可見振蕩頻率

5、均在1.18Hz以上。階躍響應(yīng)不能檢驗區(qū)域間與本機有關(guān)振蕩模式阻尼比的提高。試驗結(jié)果表明,以上機組PSS的作用均有效。有的機組對負載電壓階躍反映遲鈍,以至難以測量,這可能是調(diào)節(jié)器的一些環(huán)節(jié)濾去了階躍信號中的高頻分量,也可能是在試驗工況下系統(tǒng)組尼比較大。二、對PSS工作的幾點看法1、關(guān)于相位補償?shù)念l率范鬧DL/T650-1998大型汽輪發(fā)機自并勵靜止勵磁系統(tǒng)技術(shù)條仆提出了PSS應(yīng)滿足該機各振蕩模式下的相位補償要求,其振蕩頻率一般在0.2Hz2.0Hz范圍內(nèi)。相位補償可按分析計算得出該系統(tǒng)振蕩模式的實際頻率范圍設(shè)計,也可按0.2Hz2.0Hz頻率范圍設(shè)計。后者因頻帶寬,不易在全范圍滿足要求,如果有

6、一定的經(jīng)驗,也可以經(jīng)初步分析后進行現(xiàn)場試驗整定。以上所列浙江電網(wǎng)PSS整定I作均為不依靠系統(tǒng)計算分析,僅由現(xiàn)場試驗整定。除ALSTHOM機組PSS因沒有可調(diào)整點無法擴大相位補償?shù)念l率范圍之外,其它機組在0.5Hz1.6Hz內(nèi)滿足-60°-135°有補償頻率特性的要求。這里要指出,在DL/T6501998發(fā)布之前,采用有補償頻率特性-60°-135°的要求:DL/T650-1998提出了有補償頻率特性-80°-135°的要求。ALSTHOM機組PSS的相位補償僅滿足0.75Hz以上低頻振蕩范圍的要求。其原因是PSS 僅設(shè)計一個隔直環(huán)節(jié),

7、沒有超前滯后環(huán)節(jié)。建議:(1對電力系統(tǒng)進行小干擾穩(wěn)定性分析后,判斷ALSTHOM機組PSS是否需要重新設(shè)計。(2應(yīng)在供貨前提供勵磁系統(tǒng)數(shù)學模型參數(shù),得到確認后再發(fā)貨?，F(xiàn)場試驗整定的條件為,勵磁調(diào)節(jié)器可以進行勵磁系統(tǒng)滯后特性的測量,即可以在PSS迭加點加入測量川的噪聲信號。但有些微機勵磁調(diào)節(jié)器做不到。對此,DL/T650-1998柄;準中明確要求,勵磁調(diào)節(jié)器應(yīng)具備測量勵磁控制系統(tǒng)滯后特性的功能。將PSS計算分析得到不同運行方式利事故狀況下的勵磁系統(tǒng)滯后特性,結(jié)合現(xiàn)場試驗實測勵磁系統(tǒng)滯后特性,從而合理而準確地整定PSS參數(shù)。2、關(guān)于振蕩模式的分析通過振蕩模式的分析,了解各振蕩模式的振頻和阻尼比。P

8、SS首先應(yīng)保證在大小運行方式下阻尼比均滿足要求。于是要分析無PSS時大小運行方式下的阻尼比,確定必須投入PSS的電廠和機組。電力系統(tǒng)故障以后阻尼往往被削弱,所以要進行故障預測和故障后動態(tài)穩(wěn)定性分析,以判斷在故障情況FPSS是否仍可為系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定提供足夠的正阻尼。如存在問題,需進行進一步研究。各振蕩模式的振頻應(yīng)包括在PSS頻帶范圍內(nèi)。由于振蕩模式分析需要電力系統(tǒng)和勵磁系統(tǒng)的參數(shù),需要運行狀態(tài)和分析經(jīng)驗的積累,建議在開展分析工作的同時,不失時機地通過現(xiàn)場試驗將大型汽輪發(fā)電機組PSS投入運”。通過投入試驗來驗證和改進分析工作,用計算分析來指導和簡化PSS投入試驗。3、關(guān)于PSS放人倍數(shù)PSS放大倍數(shù)

9、可按臨界放大倍數(shù)的1/31/5整定。浙江電網(wǎng)PSS試驗均采用測量開環(huán)頻率特性穩(wěn)定裕量的方法測量調(diào)整PSS放大倍數(shù)。其原因有三個:一是測量開環(huán)頻率特性穩(wěn)定裕量采用加白噪聲到勵磁系統(tǒng)的方法,試驗簡單,且對發(fā)電機的擾動較小,試驗安全:二二是有的裝置PSS放大倍數(shù)調(diào)整困難,臨界放大倍數(shù)不易達到:三是有的裝置PSS放大倍數(shù)做死了,沒法調(diào)整。在已進行的9處PSS試驗中,只有臺州電廠7、8號機ALSTHOM機組的增益裕量和相角裕量都小于標準規(guī)定值,說明采用測量開環(huán)頻率特性穩(wěn)定裕量的方法來測量調(diào)整PSS放大倍數(shù)是可行的。與穩(wěn)定裕量的關(guān)系是明確的.臺州電廠7、8號機和北侖電廠2號機總放大倍數(shù)人于其它機組一倍以上

10、,它們的穩(wěn)定裕量明顯低于其它機組。臺州電廠5號機組和溫州電廠1、2號機組有著相近的總放大倍數(shù),但是它們的穩(wěn)定裕量有差別,這說明放大倍數(shù)與機組在系統(tǒng)中的位置有關(guān),放大倍數(shù)需要由試驗或計算的穩(wěn)定裕量來決定。對一些原動機穩(wěn)定性不是很好、平時有功功率就有波動的機組,若PSS僅采用有功功率信號,會增加機組有功功率的波動。因為僅采用有功功率信號的PSS有反調(diào)作用。對此,首先應(yīng)減小原動機的擾動,其次PSS取較小的放大倍數(shù)。4.關(guān)于PSS輸出限幅放大倍數(shù)大,PSS輸出就容易限幅。比如取有功功率為信號的PSS放大倍數(shù)為1,輸出限幅為5%,當有功功率波動大于5%就限幅,即使有功功率波動人到無窮,PSS輸出只使基波幅值增加到5%的1.27倍。一般認為,PSS輸出限幅可以按5%10%考慮。不同的振蕩模式和強度對系統(tǒng)的破壞是不同的。故障發(fā)生可能伴隨幾種振蕩模式,限幅是不加區(qū)別的削弱PSS信號對各種振蕩模式的控制。智能式的PSS有可能判別嚴重后果的振蕩模式并加大對其的控制力度。5.核實振蕩模式分析結(jié)果可以通過勵磁系統(tǒng)加入階躍信號給系統(tǒng)一個激勵,分析該響應(yīng),得到與本機有關(guān)的振蕩模式,從而核實振蕩模