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2012注冊(cè)電氣工程師考試：電氣設(shè)備百科匯總

電力系統(tǒng)穩(wěn)定器

電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(pss)就是為抑制低頻振蕩而研究的一種附加勵(lì)磁控制技術(shù)。它在勵(lì)磁電壓調(diào)節(jié)器中，引入領(lǐng)先于軸速度的附加信號(hào)，產(chǎn)生一個(gè)正阻尼轉(zhuǎn)矩，去克服原勵(lì)磁電壓調(diào)節(jié)器中產(chǎn)生的負(fù)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(wèn)題，是提高電力系統(tǒng)動(dòng)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(hào)，如發(fā)電機(jī)有功功率、轉(zhuǎn)速或頻率，加以處理，產(chǎn)生的附加信號(hào)加到勵(lì)磁調(diào)節(jié)器中，使發(fā)電機(jī)產(chǎn)生阻尼低頻振蕩的附加力矩。

一、電網(wǎng)PSS試驗(yàn)情況

1.勵(lì)磁控制系統(tǒng)滯后特性的測(cè)量

勵(lì)磁控制系統(tǒng)滯后特性即無(wú)補(bǔ)償頻率特性。因勵(lì)磁控制系統(tǒng)滯后特性的存在，加到勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的附加信號(hào)經(jīng)滯后才能產(chǎn)生附加力矩。測(cè)量勵(lì)磁控制系統(tǒng)滯后特性，應(yīng)測(cè)量附加力矩對(duì)PSS迭加點(diǎn)的滯后角度。由于附加力矩?zé)o法測(cè)量，實(shí)際上是測(cè)量機(jī)端電壓對(duì)PSS迭加點(diǎn)的滯后角度。因?yàn)樵诎l(fā)電機(jī)高功率因數(shù)運(yùn)行時(shí)，機(jī)端電壓對(duì)PSS迭加點(diǎn)的滯后角度近似等于附加力矩對(duì)PSS迭加點(diǎn)的滯后角度。

由試驗(yàn)可見：

(1)勵(lì)磁控制系統(tǒng)滯后特性基分為兩種：自并勵(lì)系統(tǒng)(約-40°～90°)：勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)(約-40°～-150°)。

(2)同一頻率角度范圍，表示同一發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)在不同的系統(tǒng)工況和發(fā)電機(jī)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(cè)量誤差。

(3)溫州電廠與臺(tái)州電廠雖采用同一勵(lì)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(lì)磁系統(tǒng)滯后特性發(fā)生明顯變化。

(4)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的PSS迭加點(diǎn)位置不同，勵(lì)磁控制系統(tǒng)滯后特性也不同。

2.有補(bǔ)償頻率特性的測(cè)量

有補(bǔ)償頻率特性，由無(wú)補(bǔ)償頻率特性與PSS單元相頻特性相加得到，用來(lái)反映經(jīng)PSS相位補(bǔ)償后的附加力矩相位。DL/T650-1998《大型汽輪發(fā)電機(jī)自并勵(lì)靜止勵(lì)磁系統(tǒng)技術(shù)條件》提山，有補(bǔ)償頻率特性在該電力系統(tǒng)低頻振蕩區(qū)內(nèi)要滿足-80°～-135°的要求，此角度以機(jī)械功率方向?yàn)榱愣取８鶕?jù)試驗(yàn)的方便情況，可采用兩種方法：(1)斷開PSS信號(hào)輸入端，在PSS輸入端加噪聲信號(hào)，測(cè)量機(jī)端電壓相對(duì)PSS輸入信號(hào)的相角：(2)PSS環(huán)節(jié)的相角加上勵(lì)磁控制系統(tǒng)滯后相角。

由試驗(yàn)可見：

(1)通過(guò)調(diào)整PSS參數(shù)，可以使有補(bǔ)償頻率特性在較寬的頻率范圍內(nèi)滿足要求。

(2)ALSTHOM機(jī)組PSS低頻相位補(bǔ)償特性未能滿足要求。

(3)北侖電廠1號(hào)機(jī)PSS在小于0.4Hz范圍增大隔直環(huán)節(jié)時(shí)間常數(shù)，使之低頻有良好的相位補(bǔ)償特性，而且提升放大倍數(shù)(0.2Hz處提高1.76倍)。

3.PSS放大倍數(shù)和輸出限幅

PSS放大倍數(shù)都以標(biāo)幺值表示。輸入值按PSS信號(hào)是哪一種，取機(jī)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(diǎn)額定機(jī)端電壓為基值。當(dāng)PSS迭加點(diǎn)與電壓迭加點(diǎn)不一致時(shí)，要按低頻振蕩頻率下的環(huán)節(jié)放大倍數(shù)折算額定機(jī)端電壓值。因PSS中的超前滯后環(huán)節(jié)影響放大倍數(shù)，文以1Hz下的放大倍數(shù)進(jìn)行比較.

4.PSS開環(huán)頻率特性

開環(huán)頻率特性用于測(cè)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(dāng)。可在PSS輸入端或PSS輸出端解開閉環(huán)進(jìn)行測(cè)量。

由表5可見，除臺(tái)州電廠7、8號(hào)機(jī)和北侖電廠2號(hào)機(jī)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(biāo)準(zhǔn)的要求，增益裕量大于6dB、相角裕量大于40°。

5.負(fù)載電壓給定階躍響應(yīng)

負(fù)載電壓給定階躍響應(yīng)作為為驗(yàn)證試驗(yàn)項(xiàng)目，可以直接觀察PSS投入引起地區(qū)內(nèi)與機(jī)有關(guān)振蕩模式阻尼比的提高，從表6中可見振蕩頻率均在1.18Hz以上。階躍響應(yīng)不能檢驗(yàn)區(qū)域間與機(jī)有關(guān)振蕩模式阻尼比的提高。試驗(yàn)結(jié)果表明，以上機(jī)組PSS的作用均有效。有的機(jī)組對(duì)負(fù)載電壓階躍反映遲鈍，以至難以測(cè)量，這可能是調(diào)節(jié)器的一些環(huán)節(jié)濾去了階躍信號(hào)中的高頻分量，也可能是在試驗(yàn)工況下系統(tǒng)組尼比較大。

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