电力力系统稳定器整定试验导则试行.docx
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电力力系统稳定器整定试验导则试行
附件
南方电网电力系统稳定器整定试验导则
（试行）
GuideforSettingTestofPowerSystemStabilizer
（ForTrialImplementation）
目次
前言
GB/T7409.3《同步电机励磁系统大、中型同步发电机励磁系统技术要求》提出励磁系统的附加功能含有电力系统稳定器，DL/T650-1998《大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件》和DL/T843-2003《大型汽轮发电机交流励磁机励磁系统技术条件》对PSS的配置、性能、试验项目和整定要求提出了一般要求，IEEEStd421.2-1990《IEEEGuideforIdentification,Testing,andEvaluationoftheDynamicPerformanceofExcitationControlSystems》提出了小信号性能准则、励磁系统控制稳定性和小信号性能试验要求。
本标准基于以上标准对南方电网并网发电机组的电力系统稳定器整定试验作出规定。
本标准的附录A、附录B和附录C为规范性附录。
本标准由中国南方电网电力调度通信中心提出并负责解释。
本标准起草单位：
中国南方电网电力调度通信中心，中国南方电网有限责任公司电网技术研究中心。
本标准主要起草人：
苏寅生、周剑、刘增煌、彭波、陈迅。
本标准自2009年10月1日起执行。
南方电网电力系统稳定器整定试验导则（试行）
11范围
12
本标准规定了南方电网并网发电机组的电力系统稳定器（PowerSystemStabilizer，简称PSS）现场整定试验和校核计算的内容、条件和方法。
本标准适用于南方电网并网发电机组的电力系统稳定器现场整定试验和校核计算。
13规范性引用文件
14
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB/T7409同步电机励磁系统
DL/T583大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置技术条件
DL/T650大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件
DL/T843大型汽轮发电机交流励磁机励磁系统技术条件
15术语和定义
16
下列术语和定义适用于本标准。
电力系统稳定器PowerSystemStabilizer
同步发电机励磁系统中的一种附加控制，它借助于自动电压调节器控制同步电机励磁，用以阻尼电力系统功率振荡。
输入变量可以是转速、频率、功率，或多个变量的综合。
反调ReverseAction
因PSS的原因，当原动机输出功率增加（或减少）时引起励磁电压、同步电机电压和无功功率减少（或增加）的现象。
励磁控制系统无补偿频率特性UncompensatedFrequencyResponseofanExcitationControlSystem
由PSS产生的同步电机附加力矩Te对于PSS输出信号UsT的频率响应特性。
工程上常用指定工况下的机端电压Ut代替Te。
励磁控制系统有补偿频率特性CompensatedFrequencyResponseofanExcitationControlSystem
由PSS产生的同步电机附加力矩Te对于PSS输入信号UsI的频率响应特性。
工程上常用指定工况下的机端电压Ut代替Te。
阻尼力矩DampingTorque
引起功率振荡衰减的力矩分量。
地区振荡模式LocalMode
一个发电厂的一台到多台同步电机或局部地区相邻的若干电厂相对于其他机组、其他电厂或电力系统产生的频率一般在0.7Hz至2Hz范围内的振荡模式。
区域间（联络线）振荡模式InterareaModeorTielineMode
在一个电力系统内的一个区域的同步电机机群相对于另一区域的同步电机机群的振荡模式。
区域间振荡模式的频率低于地区振荡模式的频率。
电力系统稳定器的直流增益（即电力系统稳定器增益）DCGainofPSS
不包括隔直环节、振荡频率为零时的PSS增益。
电力系统稳定器的交流增益ACGainofPSS
包括隔直环节、与不同振荡频率相对应的PSS增益。
电力系统稳定器的临界增益CriticalGainofPSS
不引起励磁控制系统失稳现象的PSS的最大增益。
凝聚函数（AggregateFunction）
也称为常相干函数或者谱相关函数，反映了测试系统的输出信号在数量上多大程度来源于输入信号，为：
当该值为1时，说明系统中没有噪声干扰，输出信号完全来自输入信号；如果该值为0，说明输出信号完全来自噪声。
一般认为，当该值≥0.8时，输出信号与输入信号是凝聚的或相关的。
17电力系统稳定器的整定试验条件
18
对电力系统稳定器的要求
电力系统稳定器类型应符合下述要求：
a）水轮发电机和燃气轮发电机应首先选用无反调作用的PSS，例如加速功率信号或转速（或频率）信号的PSS，其次选用反调作用较弱的PSS，如有功功率和转速（频率）双信号的PSS，不宜选用单有功功率信号的PSS；
b）
c）具有快速调节机械功率作用的大型汽轮发电机应选用无反调作用的PSS，其他汽轮发电机可选用单有功功率信号的PSS。
d）
当采用转速信号时应具有衰减轴系扭振信号的滤波措施。
制造厂应提供电力系统稳定器和自动电压调节器数学模型，PSS数学模型宜符合GB/T7409标准的规定。
电力系统稳定器基本性能应符合下列要求：
a）PSS信号测量环节的时间常数应小于40ms；
b）
c）有1个～2个隔直环节，隔直环节时间常数可调范围，对有功功率信号的PSS应不小于0.5s～10s，对转速（频率）信号的PSS应不小于5s～20s；
d）
e）有2个～3个超前-滞后环节，交流励磁机励磁系统宜具备三级超前滞后环节；
f）
g）PSS增益可连续、方便调整，对功率信号的PSS增益可调范围应不小于0.1～10，对转速（频率）信号的PSS增益可调范围应不小于5～40；
h）
i）有输出限幅环节。
输出限幅应在发电机电压标幺值的±5%～±10%范围可调；
j）
k）应具有手动投退PSS功能以及按照发电机有功功率自动投退PSS功能，并显示PSS投退状态；
l）
m）PSS输出噪声应小于±0.005pu；
n）
o）PSS调节应无死区；
p）
q）应具备进行励磁控制系统无补偿相频特性测量的条件，宜具备进行励磁控制系统有补偿相频特性测量的条件；
r）
s）应能接受外部试验信号，调节器内应设置信号投切开关；
t）
u）应能内部录制试验波形并能保存、输出和查看，或输出内部变量供外部录制波形；
v）
w）数字式PSS应能在线显示、调整和保存参数，时间常数应以有名值（单位为秒）表示，增益和限幅值应以标幺化表示，参数应以十进制表示。
x）
y）数字式PSS的各参数应能连续平滑设置，时间常数的最小分辨率应能达到10ms。
zz）
aa）PSS自动投退的功率值应为可整定值。
bb）
cc）PSS投入和退出的信号可接入远方调度端。
dd）
对自动电压调节器（AVR）的要求
a）AVR静态增益应满足GB/T7409规定的发电机端电压静差率要求；
b）
c）发电机空载电压给定阶跃响应应符合GB/T7409、DL/T650、DL/T843、DL/T583等标准规定的要求；
d）
e）AVR暂态和动态增益应满足GB/T7409、DL/T650、DL/T843、DL/T583等标准规定的强励要求；
f）
g）AVR应具备外加模拟信号入口，以将外加信号取代PSS输出信号加入到AVR中。
h）
对试验人员的要求
a）应了解PSS原理，掌握PSS整定试验方法，具备相应的专业能力；
b）
c）应熟悉被试机组的励磁控制系统（包括AVR和PSS），当被试机组PSS采用有功功率信号时应了解机组原动机实际的出力最大变化速率和变化量。
；
d）
e）应准备好有关计算工具和程序；
f）
g）应编制试验方案和制定相应的安全措施。
h）
对试验仪器的要求
a）宜采用频谱分析仪进行频率响应特性测量。
频谱分析仪的测量频率范围应不小于0.1Hz～10Hz，频谱分辨率不小于400线，输出的测量噪声信号可选随机噪声信号（RandomNoise）或周期性调频信号（PeriodicChirp），信号的幅值可调范围应不小于0V～5V，信号的负载电流不小于20mA，幅值测量范围应不小于80dB；频谱分析仪应能可靠接地。
b）
c）发电机电压测量环节的时间常数应不大于20ms；有功功率测量环节的时间常数应不大于40ms，分辨率应不大于0.1%额定值。
d）
对试验机组运行工况的要求
a）被试机组应处于正常接线状态，运行稳定，继电保护投入运行，励磁系统无限制、异常和故障信号；
b）
c）被试机组有功功率应大于90%额定有功功率，无功功率应小于10%额定无功功率；
d）
e）试验过程中被试机组无功功率波动应控制在±5%额定无功功率范围内。
f）
g）被试机组的一次调频、AGC和自动无功功率调整功能应暂时退出。
h）
电力系统稳定器参数的预计算
有条件时，宜在实际电网数据上或单机对无穷大系统上进行PSS参数预计算。
预计算内容
a）本系统存在的最低机电振荡频率以及与本机组相关的低频振荡模式；
b）
c）系统结构和工况变化时励磁控制系统无补偿相频特性变化范围，励磁控制系统无补偿相频特性计算方法见附录A；
d）
e）两种励磁控制系统无补偿相频特性（ΔUt/ΔUs和ΔE’q/ΔUs）的差异；
f）
g）初步确定待选的PSS参数，PSS增益估算方法见附录B；
h）
i）计算待选的PSS参数对系统扰动的影响和反调情况。
j）
19电力系统稳定器整定试验内容、方法、步骤和试验结果评判
110
试验范围
a）在励磁系统投产试验时，或在投产后规定的时段内应进行完整的PSS整定试验；
b）
c）当PSS参数需要重新整定时，应进行完整的PSS整定试验；
d）
e）仅修改PSS增益时，应进行临界增益试验和有、无PSS的发电机负载阶跃试验；
f）
g）对模拟式PSS或采用独立CPU的数字式PSS，应每两年结合机组检修进行有、无PSS的发电机负载阶跃试验；
h）
i）一般大修试验应进行有、无PSS的发电机负载阶跃试验。
j）
电力系统稳定器环节模型参数的确认
PSS环节模型参数和功能指标的确认一般应在励磁调节器型式试验阶段完成，并且在产品使用说明书中给出有关说明。
当制造厂不能提供相应的资料时应在PSS整定试验前进行PSS环节模型参数的确认工作。
电力系统稳定器输入和输出信号标定和部分参数确定
a）对PSS输入信号应标定发电机额定视在功率为1pu（也可标定额定有功功率为1pu，但需要在试验报告中说明），标定额定转速、额定频率为1pu；
b）
b）对PSS输出信号，当PSS输出迭加到AVR电压相加点上时应标定发电机端电压额定值为1pu；当PSS输出迭加到AVR电压相加点后的某环节的输出点时，应标定该嵌入点与AVR电压相加点之间环节在地区振荡模式频率下的增益为1pu，此时AVR电压相加点标定发电机端电压额定值为1pu；
c）
d）电力系统稳定
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