PSS電力系統(tǒng)穩(wěn)定器模型

1、按照標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)語(yǔ)言：電力系統(tǒng)穩(wěn)定器Power System Stabilizer簡(jiǎn)稱(chēng)PSS，是勵(lì)磁調(diào)節(jié)器通過(guò)一種附加控制功能，借助于AVR控制勵(lì)磁輸出，阻尼同步電機(jī)的低頻功率振蕩，用以改善電力系統(tǒng)穩(wěn)定性能的一個(gè)或一組單元。按照陳小明理解的技術(shù)語(yǔ)言：PSS是勵(lì)磁調(diào)節(jié)器自動(dòng)通道（自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器AVR）的附加環(huán)節(jié)或者附加裝置，以低頻0.22.5Hz的有功功率擺動(dòng)作為輸入，經(jīng)過(guò)放大和調(diào)整相位后疊加在AVR輸出上，產(chǎn)生同發(fā)電機(jī)阻尼繞組一樣效果的正阻尼，抵消單純電壓偏差調(diào)節(jié)的AVR所產(chǎn)生的負(fù)阻尼，防止電力系統(tǒng)出現(xiàn)低頻振蕩，提高電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。顯然，PSS只有一個(gè)疊加到AVR的輸出量，至于輸入量最少一個(gè)。

2、按照PSS輸入的不同可以劃分出不同的PSS模型。按照其他方式劃分，又有其他模型。無(wú)論什么理論，只要一說(shuō)到分類(lèi)，張三李四王麻子各有各的愛(ài)好，分類(lèi)也就越來(lái)越多。幸好PSS源于美國(guó)，且數(shù)學(xué)模型研究不是中國(guó)人的特長(zhǎng)，因此，PSS模型的劃分還是比較簡(jiǎn)單的，美國(guó)電氣和電子工程師協(xié)會(huì)(IEEE)1992年將PSS劃分PSS1A型（單輸入）和PSS2A型（雙輸入），2005年版的IEEE為將PSS劃分PSS1A（單輸入Single-input PSS）、PSS2B（雙輸入Dual-input PSS）、PSS3B（雙輸入Dual-input PSS）、PSS4B（多頻段Multi-band PSS），這是目前

3、PSS模型最權(quán)威的分類(lèi)，也是學(xué)習(xí)和交流PSS技術(shù)的重要依據(jù)。PSS1A，單輸入PSS，兩級(jí)超前滯后環(huán)節(jié)。最早的輸入量是頻率，現(xiàn)在普遍采用功率P，利用隔直環(huán)節(jié)得到P,再對(duì)P進(jìn)行超前滯后處理，以達(dá)到抑制低頻振蕩之目的。PSS1A主要適用于火電廠，因?yàn)榛痣姍C(jī)組調(diào)負(fù)荷很慢，其有功變化頻率不在PSS1A的頻率范圍，不會(huì)產(chǎn)生機(jī)組無(wú)功反調(diào)。PSS1A，簡(jiǎn)單可靠。所謂反調(diào)，就是發(fā)電機(jī)無(wú)功隨有功增減而減增，顯然不利于電力系統(tǒng)穩(wěn)定，需要避免。PSS2B，雙輸入PSS，一個(gè)輸入量是，一個(gè)是P，三級(jí)超前滯后環(huán)節(jié)。其原理是利用和P計(jì)算發(fā)電機(jī)機(jī)械功率Pm和電磁功率Pe，二者一減得到發(fā)電機(jī)的加速功率Pa，這樣當(dāng)機(jī)組單方向增

4、負(fù)荷或單方向減負(fù)荷時(shí)，加速功率等于零，PSS不起作用即不產(chǎn)生無(wú)功反調(diào)。只有當(dāng)機(jī)組有功增減變化即振動(dòng)時(shí)，PSS才起作用，抑制系統(tǒng)低頻振蕩。PSS3B也是雙輸入PSS，一個(gè)輸入量是，一個(gè)是P，相當(dāng)于一個(gè)輸入的單PSS與一個(gè)P輸入的單PSS疊加、協(xié)調(diào)工作，在我國(guó)使用很少，我估計(jì)參數(shù)不好整定。PSS4B是一個(gè)多頻段的PSS，將分成三個(gè)頻率段分別處理最后再疊加，可以提高PSS在超低頻范圍的作用，非常復(fù)雜，應(yīng)用更加少見(jiàn)，但是理論研究前景看好。比較IEEE1992年版和2005年版PSS模型分類(lèi)，PSS1A的分類(lèi)沒(méi)有變化，增加了PSS3B和PSS4B。令人困惑的是用P222B取代了PSS2A，為什么IEEE

5、要用PSS2B來(lái)取代PSS2A呢？比較PSS2A和PSS2B，二者都是雙輸入PSS，都是采用加速功率計(jì)算原理，唯一的區(qū)別是PSS2A只有兩級(jí)超前滯后環(huán)節(jié)，而PSS2B具有三級(jí)超前滯后環(huán)節(jié)。超前滯后環(huán)節(jié)多，參數(shù)的調(diào)整方便，更加適用于工程領(lǐng)域。在2005年版IEEE之前，中國(guó)電力科學(xué)院發(fā)現(xiàn)只有兩個(gè)超前滯后環(huán)節(jié)的PSS2A調(diào)整參數(shù)不方便，故實(shí)踐中增加了一個(gè)環(huán)節(jié)，并把這種具有三個(gè)超前滯后環(huán)節(jié)的PSS2A稱(chēng)為的“改進(jìn)型PSS2A”，從原理上稱(chēng)為“雙輸入信號(hào)加速功率型PSS”。2005年IEEE修訂了PSS模型標(biāo)準(zhǔn)，把具有三個(gè)超前滯后環(huán)節(jié)的PSS2A稱(chēng)為PSS2B，替代了原來(lái)的PSS2A模型。顯然，從原理

6、上講，PSS2B也就是PSS2A，因此造成PSS2A與PSS2B在工程實(shí)踐混用。但是按照IEEE的新標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在應(yīng)該改叫PSS2B。PSS在國(guó)外的歷史始于上世紀(jì)60年代，在我國(guó)始于70年代，著名PSS專(zhuān)家劉取老師在電力系統(tǒng)穩(wěn)定性及發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制序言中對(duì)此有一個(gè)簡(jiǎn)單敘述。2006年水電勵(lì)磁技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)DLT583_2006大中型水輪發(fā)電機(jī)靜止整流勵(lì)磁系統(tǒng)及裝置技術(shù)條件將PSS劃分為“廣義形式的單輸入電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS1A型)”和雙輸入電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS2A），如下圖所示。 2008年國(guó)家勵(lì)磁技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)GBT7409.2-2008同步電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)電力系統(tǒng)研究用模型將PSS劃分為PSS1（單輸入信號(hào)PSS）PSS2（加速功率型PSS）PSS3（雙輸入信號(hào)PSS），也如下圖所示。 顯然，國(guó)標(biāo)的PSS1就是IEE的PSS1A，PSS2就是PSS2B，PSS3就是PSS3B。但是我們習(xí)慣上還是采用IEEE標(biāo)準(zhǔn)IEEE Std 421.5-2005 IEEE推薦的電力系統(tǒng)穩(wěn)定研究用勵(lì)磁系統(tǒng)數(shù)學(xué)