PSS参数计算和稳定分析.pdf

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贵州大学硕士学位论文PSS参数计算和稳定分析姓名：

陈涛申请学位级别：

硕士专业：

电气工程指导教师：

牛凤鸣;俞农20070501原创性声明本人郑重声明：

所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。

除文中已经注明引用的内容外，本论文不包括任何其他个人或集体己经发表或撰写过的科研成果。

对本文的研究曾做出重要的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律责任由本人承担。

论文作者签名：

毖立盎日期：

2竺z尘型关于学位论文使用授权的声明本人完全了解贵州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权贵州大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。

（保密论文在解密后应遵守此规定）论文作者签名：

笺圭蠡导师签名日期：

星型：

兰!

竺摘要分析低频振荡的原因、现象。

建立单机对无穷大系统的数学模型。

根据其数模用自控理论，分析励磁控制系统对电力系统稳定的影响。

当系统稳定性不满足要求时，加校正器电力系统稳定器PSS来提高其稳定性。

同时设计具有超前、复位和放大三个环节稳定器的参数，并分析各环节在低频振荡中的作用。

关键词：

低频振荡稳定器PSS超前环节复位环节放大环节Bode图AbstractThethesisanalyzesthereasonandphenomenaoflowfrequencyoscillationItestablishesamathematicalmodelofthesinglegeneratortoinfinitesystemBasedonthemodel，theimpactoftheexcitationcontrolsystemtopowersystemstabilityisanalyiedaccordingtotheautomationcontroltheoryPowersystemstabilizer（PSS）isusedtoimprovethesystemstabilitywhenthestabilitycannotsarisfythecorrespondingrequirementBesides，parametersofthestabilizerwithexceed，restorationandamplificationthreesectionsaredesignedFinally,thefunctionofeachsectioninthelow-frequencyoscillationisanMyzedKeywords：

Lowfrequencyoscillation,Powersystemstabilizer（PSS），exceedingsection，restorationsection，amplificationsection，Bodediagram4第一章绪论1,I课题背景及意义随着大机组、大电网、超高压、长距离、重负荷、大区域联网，交直流联合输电和新型负荷等为特点的现代电力系统的迅速发展，电网的稳定性问题也随之突现。

其中，因弱阻尼，甚至负阻尼引起的低频振荡问题已越来越受到重视。

现在随着“黔电送粤”工程的进行，贵州通过南方电网远距离输电线路将大量电力送到广州电网。

同时南方电力系统规模不断扩大，加之快速励磁系统的广泛使用，也同样出现了系统的阻尼变弱。

电力系统动态稳定性问题（低频震荡）日益突出的问题。

电力系统运行机组间有时会出现功率震荡的问题。

震荡频率的范围在02Hz3Hz。

在振荡过程中，参与振荡的机组转子会进行相对摆动。

输电线路功率来回传输，从而影响了系统的正常运行，甚至严重时会使系统失去同步。

一般认为低频振荡的机理是由于在重载情况下系统提供的负阻尼作用抵消了系统正阻尼。

励磁绕组和机械等方面的负阻尼，又使系统总阻尼很小或为负。

系统在负阻尼工况下受到扰动时，扰动会被放大，从而引起功率的振荡。

通过研究表明，重负荷线路，现代快速励磁和高顶值倍数的励磁系统是造成系统出现负阻尼的主要原因。

电力系统稳定器PSS（PowerSystemStablilzer）在抑制低频振荡，提高静态稳定的功率极限，影响暂态稳定等方面发挥着极其重要的作用。

实现南方区域联网后系统中存在02Hz左右甚至更低频率的低频振荡。

因此，要求在贵州主要发电厂的励磁调节器应投入PSS。

本人一直在电厂工作，为了解决生产上实际问题，所以选择本课题。

12国内外对电力系统抑制低频振荡的研究60年代美国西部系统，在运行中发生低频功率振荡，造成联络线过电流跳闸。

其后日本、西欧也多次发生输电线功率低频振荡的事例。

于是引起各国对低频振荡问题的普遍重视。

美国第一台抑制低频振荡用的电力系统稳定器于1966年投入工业实验，由于其理论概念清楚，易于计算，电路简单，调试方便，效果良好，已为各国电力系统接受，普遍采用，但由于常规的电力系统稳定器主要由固定结构和超前滞后环节组成，而电力系统运行方式的经常性改变，这使得PSS无法推广于多机系统，很难满足实际要求。

因此GPSS的设计兴起，电力系统稳定器GPSS（即在调速器侧设计的PSS）。

GPSS和PSS的设计原理一样简单，且具有较好的鲁棒性。

GPSS具有多机解耦特性，它不象PSS那样个本机带来阻尼的同时还可能给它机带来负阻尼。

避免了参数协调和安装地点的选择，在多机电力系统中是很有效的。

同样由于PSS是在系统某典型运行点将电力系统线性化而设计的，当运行点发生变化时，PSS对低频振荡的抑制作用会有所减弱，近年来对智能型全数字式系统稳定器进行了研究，此电力系统稳定器是以发电机转速偏差及其变化率为输入，通过计算映射法求出附加控制信号，将混沌优化法应用于模糊电力系统稳定器的参数设计，从而避免了设计过程中大量的参数调试工作，同时也使模糊电力系统稳定器获得最佳的控制性能。

研究表明，这种模糊电力系统稳定器（FPSS）较为常规电力系统稳定器控制好，使用范围广。

现在就国内外的一些典型的低频振荡的研究进行具体的介绍。

1组合电力系统稳定器GPSS的设计由于单一的电力系统稳定器GPSS是根据发电机的有功功率和无功功率以及端电压给定的运行状态设计的，当运行状态变化时，为了维护满意的系统性能，电力系统稳定器GPSS也应及时地变化，印一种固定的电力系统稳定器GPSS只能在一种运行状态的一定范围内给出满意的性能，并以此范围进行设计的，在该范围之外，还可能出现一些运行状态，对这些运行状态，系统性能是很不满意的，这使系统在某些运行状态下一直处于不安定状态，因此在单一的电力系统稳定器GPSS，避免了以往电力系统稳定器设计的复杂性，并在一个宽的运行状态范围和系统强度下提供很好的系统性能，而其又简化了装置。

组合电力系统稳定器GPSS是以几个电力系统稳定器GPSS代替一个电力系统稳定器GPSS。

这几个稳定器中的每一个只用于一个特定运行点的一定范围内，当超出该范围时，所有的电力系统稳定器GPSS都同时工作，每一个稳定器提供的信号经加权后输入调速系统，图（1一1）给出的是五个单一的电力系统稳定器GPSS的并联组合方案，这种组合称组合电力系统稳定器GPSS。

图（I-1）组合电力系筑稳定器GPSS方累2电力系统稳定器参数优化的仿真研究电力系统稳定器在不同的参数下能产生不同的效果，适应性能好的参数能使电力系统稳定器增加系统的阻尼，提高系统暂态稳定性，并且具有较小的无功反调。

而不良参数的电力系统稳定器则可能降低系统稳定性，削弱系统阻尼，或无功反调明显。

因此，电力系统稳定器装置能否有效抑制低频振荡的关键，是如何合理配置或选定电力系统稳定的参数。

目前，国内对电力系统稳定器的参数确定基本上是通过现场调试确定参数或采用数字仿真确定电力系统稳定器的参数来实现的。

采用数字仿真确定电力系统稳定器的参数方法在许多方面优于现场调试确定参数的方法，通过仿真实验选定电力系统稳定器阻尼效果进行核对，可节省大量现场调试时间，并使电力系统稳定器满足各种运行方式的要求，提高了调试质量。

采用数字仿真确定电力稳定器参数的方法则要通过大量改变发电机的运行方式、励磁系统及电力系统稳定器的参数，最终才能选择到电力系统稳定器抑制低频振荡效果最佳的参数。

这两种确定电力系统稳定器参数的方法都不能保证所选定的电力系统稳定器参数是否为最优。

采用目前国际上集成化程度较高的电力系统分析软件NETOMAC程序对不同工作状况的网络中所配置的电力系统稳定器的参数进行优化和整定的方法比采用数字仿真选定电力系统稳定器参数的方法更具有高效和实用性，可对现场整定提供指导，节省大量现场调试时l间，并使电力系统稳定器满足各种运行方式的要求，保证所选定的电力系统稳定器的参数具有最优的抑制低频振荡效果，提高了调试质量。

3关于肌控制理论的电力系统稳定器电力系统稳定器PSS作为一种附加的励磁控制装置对电力系统稳定性的改善具有重要的作用。

但由于它是在系统某典型运行点将电力系统模型线性化而设计的，当运行点发生变化时，PSS对振荡的抑制作用会有所减弱，必须仔细选择其参数才能使其具有较好的适应性。

肌控制理论是当代控制理论中一个引人注目的分支，它以某一闭环传函的H。

参数作为性能指标谋求最优控制。

H。

控制理论可以解决具有建模误差、参数不确定和干扰频谱不固定系统的控制问题。

将其运用于电力系统稳定器的设计，可以将系统的非线性作为不确定因素计入设计方案，因而设计出的稳定器具有很好的鲁棒性。

本文研究了肌设计中权函数的选择方法，应用Matlab工具箱进行电力系统稳定器的设计。

实例仿真表明，基于肌控制理论的电力系统稳定器，配合PID电压调节器使用，具有良好的动态品质和调节精度，并能在较大的运行范围内抑制振荡，提高电力系统的动态稳定性。

为了方便起见，本文将常规的电力系统稳定器简称为GPSS，而将按肌控制理论设计的稳定器简称为HPSS。

由于电力系统运行条件的改变，参数发生可变化，模型的近似会导致实际控制对象模型的不确定性，基于H。

最优控制理论的设计的电力系统稳定器HPSS将电力系统的非线性作为不确定因素计入设计9方案，因而具有很好的鲁棒性，可以改善电力系统的动态特性，提高系统的动态稳定性。

4Promy算法传统的信号谱分析法方法如付氏算法，短时付氏算法等，基本只能分析稳定信号，而对动态数据无能为力。

小波分