非线性励磁调节器抑制低频振荡的能力
电力系统低频振荡的源头识别及抑制
电力系统低频振荡的源头识别及抑制一、概述电力系统低频振荡是电力系统中一个常见的问题，会严重影响电力系统的稳定运行。
在电力系统中，低频振荡大多数都是由电力系统的调节系统和功率系统之间的相互作用引起的。
因此，准确地识别低频振荡的源头是电力系统治理的重要一环。
这篇文章将介绍电力系统低频振荡的源头识别及抑制方法。
二、电力系统低频振荡的概述电力系统低频振荡指的是电力系统中的频率在0.1Hz到1Hz范围内的振荡。
低频振荡会使电力系统中的负载和发电机之间的功率流动不稳定，最终导致电力系统失稳。
通常电力系统低频振荡会在发电机、输电线路、变电站和用户负载之间发生。
三、电力系统低频振荡的源头首先，电力系统中的低频振荡可能由多个因素引起，例如负载变化、容量调整、运营策略等。
然而，电力系统的调节系统和功率系统之间的相互作用是低频振荡的主要源头。
调节系统和功率系统之间的相互作用是指在电力系统中，调节系统监测电力系统中的电压和频率，并通过控制功率系统来保持稳定。
然而，当电力系统中的功率系统的行为与预期不符，调节系统就会试图纠正这种情况，这使得系统变得不稳定，从而导致低频振荡。
四、电力系统低频振荡的识别方法四.a 记录数据为了识别低频振荡，可以使用功率系统工具来记录数据。
其中一种工具是称为振荡解析程序的计算机程序。
这种程序可以发现低频振荡，并记录下电力系统中不同点之间的相对相位。
四.b 使用频率扫描另一种识别低频振荡的方法是使用频率扫描技术。
该技术使用一些工具将扫描信号输送到电力系统中的几个位置，以确定振荡频率和幅度。
使用该方法可以确定出低频振荡的源头。
五、电力系统低频振荡的抑制方法五.a 激励控制一种常见的低频振荡抑制方法是使用激励控制。
激励控制是指在调节系统中添加人工信号，以抑制低频振荡。
这种方法可以调节因子并纠正电力系统中可能导致低频振荡的行为。
五.b 阻尼控制另一种常见的低频振荡抑制方法是使用阻尼控制。
阻尼控制是指在电力系统中的调节器中添加阻尼控制器，在调节器中添加人工阻尼，以抑制振荡。
水电机组电力系统稳定器(PSS)试验及参数整定
１ 引言
随着我国电力系统规模的持续扩大ꎬ特高压输电 线路持续建设ꎬ大容量火电、水电机组的不断并网发 电ꎬ国家电网已经成为世界上最典型的( 特) 超高压、 远距离、大容量、大规模分布式发电、交直流混合输电 的复杂电网ꎬ安全稳定问题变得日益复杂ꎮ 在这些复 杂的安全稳定问题中ꎬ电力系统低频振荡问题是影响 电力系统安全、稳定运行的最重要因素之一ꎮ 一旦电 力系统发生低频振荡ꎬ相关电气量( 功率、电压、电流 等) 将做周期 性 波 动ꎬ 如 果 没 有 采 取 有 效 措 施 来 抑 制 系统的低频振荡ꎬ将会导致电力系统的严重事故ꎬ造成 重大的损失ꎮ
２ 低频振荡产生机理
由上面的分析可知:当励磁系统调节不恰当时ꎬ有 可能产生负阻尼ꎮ 引发电力系统低频振荡的大致原因 主要有以下两点:
(１) 比例式 励 磁 调 节 器 采 集 信 号 较 单 一ꎬ 仅 反 应 发电机机端电压偏差来调节励磁ꎬ这样一来它强调了 励磁调节器的调压功能ꎬ而忽略了电力系统稳定器功 能ꎮ 如果要实现励磁系统的电力系统稳定器功能ꎬ励 磁调节器还应反应发电机的机械稳定状态进而进行励 磁调节ꎬ即还需要采集发电机的转速信号 Δω 或电磁 功率信号 － ΔＰｅꎮ
本文在论述低频振荡产生机理的同时ꎬ对广西某 水电站 １ 号机组开展了 ＰＳＳ 参数整定试验ꎬ试验结果 表明:整定 ＰＳＳ 参数的机组具有良好的抑制低频振荡 的效果ꎬ且没有产生反调现象ꎬ整定后的 ＰＳＳ 参数能够 满足相关技术标准的要求ꎬ提高了发电机的安全、稳定 运行能力ꎮ
关于FESS抑制电力系统低频振荡的原理分析
关于FESS抑制电力系统低频振荡的原理分析摘要:FESS抑制电力系统低频振荡技术在电力工程中的应用有效的推动了我国电力行业的发展。
本文从对含FESS的单机无穷大系统模型的分析谈起,然后详细的进行了FESS阻尼低频振荡的物理分析最后对FESS阻尼低频振荡的理论进行分析。
关键词:FESS 抑制电力系统低频振荡原理分析1 含FESS的单机无穷大系统模型分析基于FESS抑制电力系统低频振荡技术的发电机或电动机所采用的双向反馈感应电机即英文缩写为DFIM,其转子侧一般采用的是双PWM型的电压源作为交流励磁电源,而PWM电源来源于自定子电压,经过定子直接接入系统。
由含FESS的单机无穷大系统模型结构可以看出,无穷大系统网络方程为:U2=jx2I24+Ug=jx3I23+UbU2=jx2I24+Ug=jx3I23+UbUG=jx1I12+U2若E表示同步发电机为暂态电抗作用机制下的电位差,则FESS 接入单机无穷大的电压方程为:E’=jx’GI12+UG以上的无穷大系统网络方程和FESS接入单机无穷大的电压方程便构成了FESS接入单机无穷大系统的网络方程。
2 FESS阻尼低频振荡的物理分析FESS所储存的能量多是用在飞轮转子的高速旋转上。
文劲宇、程时杰、李刚等在一种增强电力系统稳定性的多功能柔性功率调节器文献中指出FESS具有发电和调相等多种功能,并且提出了FESS在不同运行方式下的功率传递关系,文献中对FESS阻尼低频振荡的物理分析主要包括如下内容。
第一,如果不考虑相关损耗,在稳态运行时,飞轮的转速一般保持不变,而且与系统之间无任何能量交换。
第二,当系统发生转动时,通过采取相关的控制举措可以实现FESS转子转速的有效调整,即可通过转子转速的改变来吸收或释放能量。
第三,飞轮转速的变化对FESS吸收或释放能量可以产生直接的影响,其中当飞轮转速降低时,FESS将会释放能量,系统处于发电状态。
当飞轮转速升高时,FESS将会吸收能量,系统处于储能状态。
励磁调节器试验所需参数
励磁调节器试验所需参数
2.7 励磁调节器参数
型号：
励磁系统标称响应时间(倍/秒)；允许强励持续时间（秒）：
强励倍数：
高起始响应励磁电压响应时间（秒）：
励磁系统稳态增益（倍）：
励磁系统动态增益（倍）：
说明：要求做励磁系统参数实测和PSS试验的电厂，“励磁系统稳态增
益”和“励磁系统动态增益”两项按励磁系统可达到的能力填写。
2.8 励磁系统传递函数框图：
励磁系统传递函数中各参数定义及初始设定范围
参数定义单位范围推荐值TR 测量环节时间常数s
KA 稳态增益pu
TA 积分时间常数s
TS 可控硅整流滞后时间常数s
ks 调差系数pu
Ukmax 调节器最大输出pu
Ukmin 调节器最小输出pu
2.9 PSS参数：
有无配置PSS：；厂家：
PSS型号： PSS抑制低频振荡范围：
3.0 PSS传递函数框图：
PSS传递函数一览表及设定范围
参数定义单位范围推荐值
PSS ON PSS投入pu Ks1 PSS增益pu Ks2 计算电功率积分的补偿系数pu Ks3 信号合成系数pu TW1,TW2 隔直时间常数s TW3,TW4 隔直时间常数s
s T1,T3 相位补偿环节的超前滞后时
间常数
s T2,T4 相位补偿环节的超前滞后时
间常数
s T5,T6 相位补偿环节的超前滞后时
间常数
T7 电功率积分时间常数s T8 斜坡跟踪滤波器时间常数s T9 斜坡跟踪滤波器时间常数s M 斜坡跟踪滤波器阶数
N 斜坡跟踪滤波器阶数
USmax PSS输出上限值pu USmin PSS输出下限值pu 说明：“*”根据现场试验后确定。
PSS原理及其作用
电力系统稳定器(PSS)PSS原理及其作用为了既能利用高放大倍数的励磁调节器又能避免其负阻尼效应，人们对传统励磁系统进行了改进。
对一个可能引起负阻尼的励磁调节器，向其中注入某些附加控制信号，使之可以提供正的阻尼，平息振荡，这就是PSS最基本的原理。
PSS 作为一种附加励磁控制环节，即在励磁电压调节器中，通过引入附加信号，产生一个正阻尼转矩，去克服励磁调节器引起的负阻尼，控制量可以采用电功率偏差（△P）、机端电压频率偏差（△f）、过剩功率（△Pm）、和发电机轴速度偏差（△w）以及它们的组合等。
它不仅可以补偿励磁调节器的负阻尼，而且可以增加正阻尼，使发电机有效提高遏制系统低频振荡能力。
2 低频振荡产生原因分析及危害性电力系统低频振荡在国内外均有发生，通常出现在远距离、重负荷输电线路上，或者互联系统的弱联络线上，在采用快速响应高放大倍数励磁系统的条件下更容易出现。
随着电力电子技术的快速发展，快速励磁调节器的时间常数大为减少，这有效地改善了电压调节特性，提高了系统的暂态稳定水平。
但由于自动励磁调节器产生的附加阻尼为负值，抵消了系统本身所固有的正阻尼，使系统的总阻尼减少或成为负值，以至系统在扰动作用后的功率振荡长久不能平息，甚至导致自发的低频振荡，低频振荡的频率一般在0.2-2Hz之间。
低频振荡会引起联络线过流跳闸或系统与系统或机组与系统之间的失步而解列，严重威胁电力系统的稳定。
解决低频振荡问题成为电网安全稳定运行的重要课题之一。
PSS的构成和传递函数早期的PSS由分立元件构成，在微机式励磁调节器中PSS由软件构成，我厂3#、4#机组均是哈尔滨电机厂生产的三机无刷励磁发电机组,型号为QFSN-600-2YH，励磁调节器采用英国ROLLS-ROYCE(简称R-R)公司的数字式励磁调节器，PSS完全由软件构成，其PSS输入信号采用发电机电功率即△P，其结构如图1：。
基于变结构的背靠背ACDC系统中VSC_HVDC的非线性附加控制器的设计
一种VSC-HVDC的非线性附加控制器设计邹超, 王奔, 黄北军（西南交通大学电气工程学院，四川成都610031）Design of Additional Damping Controller for VSC Based HVDC TransmissionSystemZOU Chao, WANG Ben, HUANG BeijunSchool of Electrical Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, ChinaABSTRACT: The HVDC based on voltage source converter (VSC) and pulse width modulation (PWM) is a novel transmission technology which can improve the power system stability due to its fast and flexibly capability to control the active and reactive power. A nonlinear auxiliary controller for VSC-HVDC in AC/DC power system was developed to damp inter-area oscillation in the paper. The method treats the dynamics of DC power regulation as a first-order inertia block and simplifies the AC/DC multi-machine system into a two-machine power system. Based on the third-order model obtained, the state-feedback linearization and the variable structure control theory are applied to design the nonlinear auxiliary controller. Numeral simulation results validate that the controller can effectively damp inter-area oscillation and quickly restore the power system stability.Key words: voltage source converter; low frequency oscillation; state-feedback linearization; variable structure control摘要：一种新型高压直流输电系统是以电压源换流器和脉宽调制技术为基础的，具有快速、灵活的有功功率和无功功率控制能力，能改善系统的稳定性。
UPFC抑制电力系统低频振荡的参数优化研究开题报告
电力系统低频震荡调控逻辑优化的研究开题报告一、研究背景由于电网互联可使得区域电网配用电更加合理，提高发电设备的利用率，减少系统发电设备的总容量，减小个别负荷波动对电能质量的影响，因此电网互联技术得到了迅速的发展。
但是，互联电网在保证电网安全运行的同时也为电力系统的稳定运行带来了隐患。
统计数据显示，60年代以来，国际上出现儿次大规模的停电事故，为国民经济发展和人民正常生活造成不可挽的损失。
我国电网也因受运行稳定问题的影响发生多起大停电事故，并因此造成数以亿计的经济损失。
故近年来电力系统运行的安全稳定性问题逐渐成为互联电网研宄的重点。
电网运行的安全性是指正常运行下，电气设备可在电网规定的额定电压电流及额定频率下稳定工作，超出规定限额将极可能导致设备损坏。
在电力系统正常运行的状况下能保持运行的稳定性，失去同步运行稳定性将引起系统产生低频振荡，若系统中没有安装抑制低频振荡的有效装置，低频振荡可进一步扩大事故范围，危及整个系统的稳定运行。
半个多世纪以来，用于解决电力系统低频振荡问题的控制方法主要集中在一次系统增加系统网架和二次系统加装自动调节装置的研究。
直到20世纪60年代中期，随着电力电子技术、信息技术和控制理论的发展和综合应用，才出现了调控逻辑优化。
研究表明调控逻辑优化在提高交流电网的可控性和稳定性，实现灵活的潮流控制和最大化电网的传输能力上有显著的作用。
二、电力系统低频振荡的研究现状电力系统在稳定运行状态下，多台发电机保持同步运行，各发电机旋转速度相同，同时向系统输出稳定的电功率，并能保证系统频率基本维持在额定频率，电压及功率以额定值输出。
倘若某些发电机间运行同步性遭到破坏，在电力系统中首先表现为输出电功率的波动及相应节点电压偏离额定值并出现大幅度的波动，功角稳定性遭到破坏并出现大幅度的周期性失稳振荡。
电力系统低频振荡的产生机理主要分为以下两类。
（1）负阻尼机理：电力系统中发电机的自然阻尼常表现为正功率系数，正常运行情况下，在大型互联系统中为保证发电机的正常稳定运行，常采用快速励磁调节装置。
PSS作用及原理
先说说低频振荡和阻尼的概念：低频振荡：在电力系统中，发电机经输电线路并列运行时，在负荷突变等小扰动的作用下，发电机转子之间会发生相对摇摆，这时电力系统如果缺乏必要的阻尼就会失去动态稳定。
由于电力系统的非线性特性，动态失稳表现为发电机转子之间的持续的振荡，同时输电线路上功率也发生相应的振荡，影响了功率的正常输送。
由于这种持续振荡的频率很低，一般在0.2~2.5HZ之间，故称为低频振荡。
所谓阻尼：就是阻止扰动，平息振荡，而负阻尼恰恰相反。
励磁装置的负阻尼：是指励磁装置对于系统功角摆动所作出的调节作用，会加大这种摆动，不利于系统的稳定。
低频振荡：在电力系统中，发电机经输电线路并列运行时，在负荷突变等小扰动的作用下，发电机转子之间会发生相对摇摆，这时电力系统如果缺乏必要的阻尼就会失去动态稳定。
由于电力系统的非线性特性，动态失稳表现为发电机转子之间的持续的振荡，同时输电线路上功率也发生相应的振荡，影响了功率的正常输送。
由于这种持续振荡的频率很低，一般在0.2~2.5HZ之间，故称为低频振荡。
所谓阻尼：就是阻止扰动，平息振荡，而负阻尼恰恰相反。
励磁装置的负阻尼：是指励磁装置对于系统功角摆动所作出的调节作用，会加大这种摆动，不利于系统的稳定。
PSS 的作用主要有三个方面：第一就是抑制低频振荡，一般在系统发生低频振荡，PSS经过1～2 个周波振荡就完全平息了；第二是提高静稳定的功率极限，具有PSS 附加功能的调节器，可采用较大电压放大倍数，提高电压调节精度，维持发电机端电压不变，使单机-无穷大系统的静稳极限接近线路的功率极限；第三是有利于暂态稳定,能够在一定频率范围内提供正阻尼，抑制大扰动第一摇摆之后的后续振荡，缩短后续摇摆过程。
PSS 基本原理：电力系统稳定器就是为抑制低频振荡而研究的一种附加励磁控制技术。
它在励磁电压调节器中，引入领先于轴速度的附加信号，产生一个正阻尼转矩，去克服原励磁电压调节器中产生的负阻尼转矩作用。
网络教育《电力系统自动装置》答案
⽹络教育《电⼒系统⾃动装置》答案分数： 100.0完成⽇期：2011年01⽉28⽇ 12点32分说明：每道⼩题括号⾥的答案是学⽣的答案，选项旁的标识是标准答案。
⼀、单项选择题。
本⼤题共20个⼩题，每⼩题 2.0 分，共40.0分。
在每⼩题给出的选项中，只有⼀项是符合题⽬要求的。
1.我国电⽹的额定频率为（）( B )A.45HzB.50 HzC.55 HzD.60 Hz2.电⼒系统运⾏中的主要并列⽅式为（）( C )A.⾃同期B.⾮同期C.准同期D.同周期3.按提前量的不同，准同期并列装置可分为恒定越前相⾓和（）( D )A.恒定越前功率B.恒定越前频率C.恒定越前电压D.恒定越前时间4.只反映了断路器两端的相⾓差特性，⽽与它们的电压幅值⽆关的整步电压是（）( B )A.正弦整步电压B.线性整步电压C.余弦整步电压A.升⾼B.不变C.降低D.⽆法判断6.双电源线路配置重合闸装置除满⾜基本要求外，还应考虑（）( D )A.电压幅值B.有功功率匹配C.⽆功功率匹配D.同步问题7.励磁功率单元向同步发电机转⼦提供（）( B )A.交流电流B.直流电流C.交流电压D.任何电压8.能够有效地提⾼系统稳定的功率极限的装置有（）( D )A.调速器B.变压器C.继保装置D.励磁调节器9.励磁顶值电压是励磁功率单元在强励时可能提供的最⾼电压，该值与额定励磁电压之⽐称为强励倍数，其值⼀般为（）( B )A.1？1.5B. 1.6？2C.2？2.5A.直流励磁机B.交流励磁机C.静⽌励磁D.旋转励磁11.⼤型发电机的转⼦励磁回路通常采⽤整流⽅式是（）( A )A.三相桥式不可控整流B.三相桥式半控整流C.三相桥式全控整流D.单相桥式不可控整流12.最简单的励磁调节器的调节⽅式是（）( B )A.微分调节B.⽐例调节C.⽐例微分调节D.⽐例积分调节13. 六相桥式整流电路的整流元件数为（）( B )A. 6B.12C.18D.2414.并列断路器两侧电压瞬时值之差称为（）( A )A.滑差电压B.瞬时电压C.差分电压D.顺差电压A.存在同步问题B.能存在可能不存在同步问题C.不存在同步问题D.以上均不正确16.在励磁调节器中，综合放⼤单元的输出电压Uc所控制的是（）( C )A.调差单元B.测量⽐较单元C.移相触发单元D.检测单元17.我国电⼒系统220KV线路的故障类型中，有接近90%的故障是（）( D )A.三相短路B.两相短路C.两相接地短路D.单相接地短路18.准同步并列条件规定的允许电压差为不超过额定电压的（）( B )A.0％？5％B.5％？10％C.－5％？5％D.－5％？0％19.与正弦整步电压最⼩值所对应的相⾓差⼀定等于（）( A )A.0B. 1C.－1D. 220.为防⽌断路器多次重合于永久性故障，重合闸装置接线中设置的继电器是A.差动继电器B.阻抗继电器C.⽅向继电器D.单相继电器⼆、多项选择题。
电力系统自动化自测试题（打印版）
电力系统自动化自测试题（打印版）第一篇：电力系统自动化自测试题(打印版)《电力系统自动化》自测试卷一、填空题（每空2分，共40分）1、同步发电机并网方式有两种，这两种方法、，在电力系统正常运行情况下，一般采用并列方法将发电机投入运行。
2、同步发电机并列的理想条件表达式、、。
3、同步发电机励磁系统由两部分组成。
4、已知同步发电机并列的滑差角频率允许值为ωsy =1.5%，则脉动电压周期为_______(s)。
5、某台装有调速器的同步发电机，额定有功出力为100MW，当其有功功率增量为10MW时，系统频率上升0.25Hz，那么该机组调差系数的标么值为R*=。
二、选择题（每空2分，共20分）1、关于线性整步电压波形相关的正确描述是（）A、线性整步电压是正弦波B、与发电机的电压相关C、δe =0时线性整步电压取得最大D、与系统的电压相关2、恒定越前时间装置的线性整步电压电路由（）三部分组成。
A、测量比较、综合放大、移相触发B、测量比较、整定电路、移相触发C、整形电路、相敏电路、滤波电路D、整形电路、相敏电路、积分电路3、励磁系统向同步发电机的（□转子、□定子）提供励磁电流，励磁电源由发电机本身提供的系统称之为（□自并励、□他励）系统。
A 转子、自并励B 转子、他励 C定子、自并励 D 定子、他励4、同步发电机的调速属于（）次调频A、一B、二C、三D、一次和二次5、电力系统发生有功功率缺额时，必然造成系统频率（）于额定值。
A、大于B、等于C、小于D、大于或等于6、同步发电机并列方式包括两种，即（）。
A、半自动准同期并列和手动准同期并列B、准同期并列和自同期并列C、全自动准同期并列和手动准同期并列D、全自动准同期并列和半自动准同期并列7、在联合电力系统中实现频率和有功功率控制一般均采用（），而区内的频率和有功功率控制用的最普遍的调频方法是（）。
A、有差调频法B、主导发电机法C、积差调频法D、分区调频法8、发电机励磁系统在下列哪种情况下需要进行强励（）。
电力系统低频振荡的抑制.
在长距离输电线路上装设静止无功补偿器作电压支撑
采用电力系统稳定器PSS作为励磁附加控制 利用静止无功补偿器的附加控制
二 次 系 统 对 策
直流输电的附加控制或直流功率提供附加阻尼 采用线性励磁控制装置改善系统动态性能 采用非线性最优励磁装置改善系统动态性能
但一次系统的对策受经济、环境等因素的制约较大，难以无限 制地使用。利用二次系统来抑制低频振荡，具有价格低、易实 现、性能良好，以及经济效益显著等优点，是抑制低频振荡的 主要方法。
现的。 PSS对转速或其他信号的变化响应使发电机产生一个与
速度同相位的电功率输出的变化。这种电功率输出的变化一部 分是通过励磁调节直接调制有功功率的输出;另一部分是通过 调制无功功率输出,改变系统电压,引起电压灵敏的负荷发生变 化,从而间接地调制了有功功率的输出。PSS调制无功功率的有 效性与负荷的位置和类型(特性) 、电压控制的相关程度及振 荡模式有很大关系。常规PSS仍然是抑制电力系统低频
从而引发功率振荡.对于多机系统的振荡机理就是对单机无穷大系统概念上的推广.一个多机系统会出现多个不同频
率的振荡,每一个频率的振荡称为一个低频振荡模式,也称
为机电振荡模式.一般认为在一个由n台发电机组成的系统 中,对应的机电振荡模式会有n-1个,但通常只关心负阻尼和
阻尼不足的模式.
四，低频振荡的抑制措施
二，电力系统低频振荡
1，电力系统低频振线路功率、母线电压等发生近似 等幅或增幅的振荡，因振荡频率较低，一般在0.1－2.5Hz， 故称为低频振荡。
2，电力系统低频振荡的分类
电力系统低 频振荡分为 两种类型
1，局部模态 （Local Modes）
（Interarea Modes）
•
电力系统暂态稳定性分析及优化
电力系统暂态稳定性分析及优化一、电力系统暂态稳定性概述随着电力系统规模的不断扩大，以及自并励等快速微机励磁系统的广泛应用，动态稳定问题（低频振荡问题）已成为影响电网系统安全、稳定、经济运行的最重要的因素之一。
研究表明，在互联的电力系统中一般都存在两种振荡模式，即地区性振荡模式（0.5～2.0HZ）和区域间振荡模式（0.1～0.5HZ）。
要解决属于地区性振荡模式的弱阻尼或负阻尼低频振荡问题，可以通过在一个或少数几个电厂配置电力系统稳定器来完成。
电力系统稳定器(PSS)作为励磁调节器的一种附加功能，能够有效地增强系统阻尼，抑制系统低频振荡的发生，提高电力系统的稳定性，目前在大多发电机的励磁系统上已得到广泛的应用，成为现代励磁调节器不可缺少的功能之一。
可控串联补偿装置（TCSC）是柔性交流输电装置系统的重要控制器件之一，利用TCSC 可以灵活控制系统潮流、阻尼系统的低频振荡和次同步谐振。
暂态稳定是指电力系统受到大扰动后，各同步发电机保持同步运行并过渡到新的或恢复到原来稳态运行方式的能力，通常指保持第一或第二振荡周期不失步的功角稳定。
电力系统遭受大扰动后，常常引起系统结构和参数的变化，使系统潮流及各发电机输出的电功率随之发生变化，破坏了原动机机械功率和发电机电功率之间的功率平衡，在发电机上产生了不平衡转矩，使发电机开始加速或减速。
由于大扰动后各发电机输出的电功率的变化并不相同，因此各发电机的转速变化情况也各不相同。
这样，在各发电机转子之间将因转速不等产生相对运动，结果使各发电机转子之间的相对角度发生变化，而相对角度的变化又反过来影响各发电机输出的电功率，从而使各发电机的转速和转子间的相对角度继续发生变化。
与此同时，由于发电机机端电压和转子电流的变化，将引起转子绕组电流的变化和励磁调节系统的调节过程;由于发电机转速的变化，将引起调节系统的调节过程和原动机功率的变化。
另外由于电网中各节点电压的变化，将引起潮流功率的变化等等。
线性最优励磁控制抑制电力系统低频振荡的研究
华中科技大学硕士学位论文摘要随着电力系统规模不断扩大和快速励磁系统的引入，电力系统低频振荡问题日益突出。
在我国进行全国联网过程中，区域电网之间出现了多次低频振荡甚至是0.2Hz 以下的超低频振荡，给电力系统的稳定运行带来极大的危害。
在诸多抑制低频振荡的措施中，提高励磁系统的控制性能被公认为是最有效和经济的措施之一。
本论文主要研究了线性最优励磁控制策略（LOEC）对电力系统低频振荡的抑制作用。
论文首先分析了低频振荡的成因，并在Matlab中建立了单机无穷大系统小信号模型，用来分析励磁系统的滞后特性。
介绍了电力系统稳定器（PSS）和LOEC的设计原理，通过仿真证明在大小扰动下LOEC比PSS具有更好的动态性能。
本文提出了线性最优励磁控制的两种改进算法：基于极点配置的LOEC以及基于相位补偿的LOEC。
基于极点配置的LOEC借鉴了PSS复数频率设计的方法，此算法增强了系统的阻尼，从而提高系统稳定性；基于相位补偿的LOEC是在LOEC反馈环节后加上类似PSS的相位超前滞后环节，从而在较宽的频率范围内满足相位补偿要求。
通过时域仿真，LOEC以及两种改进算法能够抑制电力系统可能出现的0.13Hz的超低频振荡，对于提高系统稳定性具有积极作用。
关键词：励磁系统，低频振荡，电力系统稳定器，线性最优励磁控制，极点配置，相位补偿华中科技大学硕士学位论文ABSTRACTWith the development of power system and the use of fast automatic voltage regulator, the low frequency oscillation has become an outstanding problem. With the interconnecting of national power grids in China, a series of low frequency oscillations even very low-frequency oscillations(0.1~0.2Hz), which destroy system stability，have happened among region power systems. Among these methods to damp the low frequency oscillation, one of the most efficient and economic way is to make the performance of excitation device better, which has been acknowledged generally.This thesis studies the effect of linear optimal excitation controller (LOEC) in damping the low frequency oscillation. The thesis analyses the causation of low frequency oscillations, and establishes the model of a single machine to infinite bus power system using Matlab, which is used to analyse the lag characteristic of excitation system. This paper introduces the design methods of power system stabilizer (PSS) and LOEC, and proves that LOEC has better dynamic performances than PSS through simulation. Two improved arithmetics of LOEC are brought forward, which are LOEC based on pole placement and LOEC based on phase compensation. LOEC based on pole placement uses the complex frequency design of PSS, which can increase the damping of system and improve the stability of power system. LOEC based on phase compensation adds the part of phase leading-lag after the part of feedback, which can satisfy the requirement of phase repair in wider frequency range. Through simulating in time domain,LOEC and two improved arithmetics can damp the low frequency oscillation (0.13Hz) perfectly, which is important to power system.Keywords:excitation system, low-frequency oscillation, power system stabilizer, linear optimal excitation control, pole placement, phase compensation华中科技大学硕士学位论文目录摘要 (I)ABSTRACT...................................................................................................... I I 1绪论1.1 本课题研究的背景 (1)1.2 励磁控制系统的作用 (2)1.3 励磁系统控制理论发展综述 (5)1.4 电力系统低频振荡主要的抑制措施 (7)1.5 本文的主要研究内容及章节安排 (8)2电力系统低频振荡产生机理2.1 低频振荡分析用的单机无穷大系统线性化模型 (9)2.2 电力系统低频振荡分析 (11)2.3 励磁系统滞后特性分析 (14)2.4 本章小结 (17)3 PID+PSS控制策略3.1 PSS抑制低频振荡的原理 (19)3.2 PSS的设计原理与方法 (21)3.3几种常用的PSS模型 (22)3.4本章小结 (27)4 线性最优励磁控制策略4.1线性最优控制理论介绍 (28)4.2 线性最优励磁控制器设计 (29)华中科技大学硕士学位论文4.3 线性最优励磁控制器的仿真研究 (32)4.4 本章小结 (34)5 基于极点配置的线性最优励磁控制设计方法5.1 PSS的复数频率设计介绍 (35)5.2 基于极点配置的线性最优励磁控制设计方法 (38)5.3 基于极点配置LOEC的仿真研究 (40)5.4 本章小结 (45)6 基于相位补偿的线性最优励磁控制策略6.1 基于相位补偿的线性最优励磁控制策略模型 (46)6.2 相位补偿原理 (47)6.3 基于相位补偿的线性最优励磁控制策略仿真研究 (48)6.4 本章小结 (60)7 全文总结7.1 总结 (61)7.2 有待进一步开展的工作 (62)致谢 (63)参考文献 (64)华中科技大学硕士学位论文1 绪论1.1 本课题研究的背景随着现代社会的发展，对电能的需求也日益增长，发电设备的容量以及互联的电力网络都变得越来越大，现代电力系统已步入大电网、大机组、交直流混合远距离输电、跨区域联网的新阶段。
电力系统稳定器对低频振荡抑制效果的研究
电力系统稳定器对低频振荡抑制效果的研究李昂【摘要】With the continuous spreading of scale in power system and introducing of fast excitation system, the problem of low frequency oscillation which is arosed because of lacking-damping becomes worse and worse. This paper analyzes the mechanism reasons of insufficient-damping, using an auxiliary control unit-power system stabilizer (PSS) to increase the damping torque. Through established a simulation model of excitation control system on a typical single machine-infinite bus system, taking and as its input signalst simulates the synchronous generator's transient operating characteristics under large and small disturbances, and the simulation results show that the design can improve the system damping and the generator operating characteristics, increase power system dynamic stability.%随着电力系统规模的不断扩大和快速励磁系统的引入,电力系统弱阻尼低频振荡问题日益突出.文中从机理上分析了电力系统弱阻尼产生的原因及采用电力系统稳定器PSS的附加励磁控制增加正阻尼转矩的原理.通过建立典型单机一无穷大系统发电机励磁控制系统的仿真模型,采用和作为PSS的输入量,模拟了系统在大扰动和小扰动下暂态过程的运行特性,仿真结果表明该设计能够有效地提高系统的阻尼作用,改善发电机的运行特性,提高了电力系统的动态稳定性.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2013(021)005【总页数】4页(P123-126)【关键词】低频振荡;励磁控制系统;电力系统稳定器;Matlab仿真【作者】李昂【作者单位】陕西理工学院电气工程学院,陕西汉中723003【正文语种】中文【中图分类】TP391.9电力系统运行时，在负荷突变等小扰动的作用下，发电机转子之间会发生相对摇摆，这时电力系统如果缺乏必要的阻尼就会失去动态稳定。
大扰动下低频振荡抑制及暂态稳定性研究
大扰动下低频振荡抑制及暂态稳定性研究李昂;蒋燕;易璋【摘要】This paper introduces the working principle and the mathematical model of additional power system excitation control-Power System Stabilizer (PSS).Through the establishment of a typical single machine-infinite bus system simulation model, simulates the synchronous generator’s transient operating characteristics under large disturbances. Simulation results show that the PSS can not only effectively increase the system damping, but also can improve operational characteristics of the generator, considerably enhance power system dynamic and transient stability.%文中介绍了电力系统附加励磁控制-电力系统稳定器(PSS)的工作原理及其数学模型。
通过建立典型单机-无穷大系统的仿真模型，模拟了系统在大扰动下暂态过程的运行特性。
仿真结果表明PSS不但能够有效地提高系统的阻尼作用，而且可以改善发电机的运行特性，提高电力系统的动态及暂态稳定性。
【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2014(000)014【总页数】4页(P55-58)【关键词】电力系统稳定器;单机-无穷大系统;低频振荡;暂态稳定性【作者】李昂;蒋燕;易璋【作者单位】陕西理工学院电气工程学院，陕西汉中723003;汉中变压器有限责任公司，陕西汉中723000;国网陕西省电力公司汉中供电公司，陕西汉中723000【正文语种】中文【中图分类】TN75大容量电力系统的互联，增加了运行机组间功率振荡的潜在可能性。
电气工程及其自动化专业本科毕业论文
电气工程及其自动化专业本科毕业论文This model paper was revised by LINDA on December 15, 2012.可控励磁发电系统综合性实验的设计摘要现代电力系统的发展，对同步发电机励磁控制提出了更高要求。
发电机在正常工作情况下，负载总在不断地变化着。
而不同容量的负载，以及负载的不同功率因数，对同步发电机励磁磁场的反映作用是不同的，要维持同步发电机端电压为一定水平，就必须根据负载的大小及负载的性质随时调节同步发电机的励磁。
在各类电站中，励磁系统是保证同步发电机正常工作，提高电网稳定水平的关键设备。
同步发电机励磁的自动控制在保证电能质量、无功功率的合理分配和提高电力系统运行的可靠性方面都起着十分重要的意义。
本文主要对可控励磁发电系统进行了实验设计，首先对可控励磁发电系统做了相关简介并探讨了可控励磁发电系统的国内外未来发展形势。
本文着重在可控励磁系统中的过励限制方面作了重点分析，并设计了相关的一个过励限制特性试验，对过励限制系统加深了了解。
关键词电力系统；励磁控制系统；过励限制Integrated power system excitation control design of experimentAbstractThe development of modern power system, synchronous generator excitation control on a higher requirement. Generators in normal circumstances, the total load is constantly changing. And different load capacity and load of different power factor, synchronous generator excitation field on the reflection of the role is different, to maintain the synchronous generator terminal voltage to a certain level, it must be based on load size and the nature of the load regulation at any time synchronization power generator. In various power plant, synchronous generator excitation system is to ensure that work to improve the level of power and stability of key equipment. Synchronous generator excitation control in power quality assurance, rational allocation of reactive power and improve reliability of power system operations and play an important role.This paper mainly controlled experimental excitation power system design, first generation system as a controllable excitation profile and the related power system excitation control of the future development of the situation at home and abroad. This article focuses on the controlled excitation system overexcited restrictions were analyzed, and design-related characteristics of an overexcited limit test, the system had exciting limit to deepen understanding.Keywords：power system；excitation control system；overexcited limit目录摘要 (I)Abstract (Ⅱ)第1章绪论.....................................................发电机励磁控制系统简介....................................... 励磁控制系统的作用............................................维持发电机端电压在给定水平..................................提高电力系统的静态稳定性....................................改善电力系统的暂态稳定性....................................改善电力系统的动态稳定性....................................在并列运行的发电机间合理分配无功功率........................ 自动励磁调节器的组成及功能....................................基本工作电路................................................辅助工作电路................................................同步发电机励磁控制方式研究现状................................基于单变量控制方式..........................................基于现代控制理论的多变量控制方式............................非线性多变量励磁控制方式....................................智能控制方法................................................ 国外研究及发展状况............................................ 第2章励磁系统的过励限制.......................................过励限制的主要特性........................................... 限制过程...................................................... 级差.......................................................... 以励磁机磁场电流作为过励限制控制量的过励限制整定.............. 无发电机转子过负荷保护的处理.................................. 过热量的释放和再次过励的条件.................................. 过励保护......................................................顶值电流保护................................................过励反时限保护..............................................过励报警信号................................................ 第3章可控励磁发电系统实验装置操作及维护.......................实验装置操作说明............................................. 实验的基本要求................................................ 可控励磁发电系统操作运行及检测维护 ............................可控励磁自动调节系统的投入运行的操作步骤....................自动—手动控制切换操作要点..................................可控励磁自动调节系统的正常运行要点..........................励磁调节装置的退出及停机操作要点............................可控励磁自动调节装置的检查与维护............................ 控励磁发电系统常见故障及处理方法 ..............................灭磁开关QFG的常见故障及处理方法............................调试中常见故障及处理方法....................................起励中常见故障及处理........................................空载运行中的常见故障及处理方法..............................负载运行中的常见故障及处理方法.............................. 第4章过励限制特性实验......................................... 可控励磁发电系统过励限制电路原理及其工作特性.................. 实验设备...................................................... 实验内容与步骤................................................ 结论............................................................ 致谢............................................................ 参考文献........................................................ 附录A ....................................................... 附录B .......................................................第1章绪论1.1发电机励磁控制系统简介同步发电机的励磁装置是同步发电机的重要组成部分，它是供给同步发电机的励磁电源的一套系统。
PSS在抑制电力系统低频振荡上的研究的开题报告
PSS在抑制电力系统低频振荡上的研究的开题报告一、研究背景电力系统是现代社会的重要基础设施之一，其稳定运行对保障社会经济稳定发展具有重要意义。
然而，电力系统存在一些挑战，如电力负荷的不断增长、系统容量的快速扩展、分布式发电和储能技术的广泛应用等，这些因素会增加电力系统中低频振荡的发生风险。
低频振荡是电力系统中常见的发电机、变压器、输电线路等设备谐振振荡产生的一种较为复杂的振荡形态。
低频振荡不仅会导致电网的不稳定，还会降低设备寿命、造成电力质量问题，并有可能导致电网崩溃。
因此，抑制电力系统中的低频振荡对于保障电力系统的安全稳定运行具有重要意义。
二、研究目的和意义本研究旨在研究PSS（Power System Stabilizer，电力系统稳定器）技术在抑制电力系统低频振荡中的应用，并探讨其技术实现方法、优缺点以及应用前景。
具体研究目的包括：1.深入了解电力系统低频振荡的产生机理和影响因素；2.了解PSS技术原理、优缺点以及应用范围；3.探究PSS技术在抑制电力系统低频振荡中的应用机制；4.分析不同的PSS配置方案及其抑制效果；5.探讨PSS技术的优化和改进方案；6.对PSS技术在未来电力系统中的应用前景进行探讨和分析。
本研究的意义在于为电力系统的稳定运行提供一种有效的抑制低频振荡的技术手段，并为电力系统的软件化、智能化和数字化转型提供一定的参考和支持。
三、研究内容和方法本研究主要涉及以下内容：1.低频振荡的原因及其产生机制；2.PSS技术的原理、特点、优缺点及其实现方法；3.PSS技术在抑制电力系统低频振荡中的应用原理；4.不同的PSS配置方案及其抑制效果比较；5.PSS技术的优化和改进方案；6.PSS技术在未来电力系统中的应用前景。
本研究采用文献资料法和实验法相结合的方法进行，首先从文献资料中了解电力系统低频振荡的原因和影响因素，以及PSS技术的原理、优缺点和应用范围，并分析现有的研究成果。
然后，采用仿真实验的方式，从实验角度探究PSS技术在抑制电力系统低频振荡中的具体应用方法和效果。
PSS试验内容
1．总则本试验方案适用于在电厂发电机组上进行的电力系统稳定器（PSS）现场试验。
根据系统稳定的要求，需对电站机组进行PSS现场试验，请有关部门编制相关的调度方案、现场试验运行操作方案和安全措施。
2．试验目的通过对发电机组PSS的现场试验，验证PSS的功能，考核PSS抑制低频振荡的作用。
3．试验对象试验对象为电厂发电机组的自动励磁调节器（AVR）及PSS。
4．编制依据4.1《大、中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置试验规程》DL489-924.2《电业安全工作规程（发电厂和变电所电气部分）》DL408-914.3《继电保护和安全自动装置技术规程》GB14285-934.4《SAVR2000发电机励磁调节器技术说明书》南瑞电控公司图中：Vf──发电机电压Vg──给定电压ΔPe──电功率增量U PSS──PSS输出的控制电压T1──超前时间常数T2──滞后时间常数T3──超前时间常数T4──滞后时间常数K PSS──PSS放大倍数6．试验时对运行方式的要求进行PSS试验时，要求被试机组尽可能满负荷运行。
此外，对系统运行方式没有特殊要求。
7．试验前应具备的条件7.1 AVR及PSS已经过静态调试，检验合格。
7.2 被试机组调速系统性能正常。
7.3 被试机组励磁调节器的调节性能及限制、保护功能均正常。
7.4 单机试验时，被试机组不供厂用电。
7.5 已做好事故预想，拟定有相应的处理措施。
7.6 系统安全措施已落实，被试电站各项安全措施已落实。
7.7 所需录波量已正确接入录波装置。
7.8 具备有效的组织措施，以保证试验的顺利进行。
7.9 具备有效的通讯手段，保证试验指挥与各处试验人员的联络畅通。
8．试验录波要求8.1进行PSS试验前，将被试机组的有功功率、无功功率、机端电压、励磁电流、PSS输出电压以及被试电站有功功率和无功功率等测量量接入录波装置，用于试验时录波。
8.2试验过程中，使用励磁调节器配备的录波功率，记录被试机组的有功功率、无功功率、机端电压、励磁电流及PSS输出电压。
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图 Ｌ ０ Ｏ ：３机 空载 ＋ Ｏ 阶跃 Ｃ ３ １拌 １％
功 率因数：． ０８ ５
额 定 电 压 ：５７ 额 定 电 流 ：６ ５Ａ ｌ，５ＫＶ ８ ２ 空 载 励 磁 电压 ：３ 空 载励 磁 电 流 ：６ １ ７Ｖ ６ ８Ａ
额定励磁电压 ：５ 额定励 磁电流 ：７ ８Ａ ４ ２Ｖ １６ 发 电机 空载 条 件 下 的 Ａ ＶＲ试 验 １＃ ）３发电机 做 １％电压给定阶跃试验 ， 发电机定予 电压 、 ０ 对 励 磁 机励磁电压 、 励磁机励磁 电流 录波 ， 比较超 调爨 、 振荡 次数 、 整时 调 间等 ． 确定励磁 系统 的性能指标满足 有关标 准的规定 。 ２＃ ）６发 电 机 做 ｌ％ 电 压 给 定 阶 跃 试 验 ． 发 电 机 定 子 电压 、 ０ 对 励 磁机励磁电压 、 励磁机励 磁 电流 录波 ， 比较超 调量 、 荡次数 、 整时 振 调 问等 ． 确定励磁 系统 的性能指标满足有关标 准的规定 。 二 电 机 负载 工 况 下 的 ＡＶ 发 Ｒ试 验 试验 条 件 ： － ０ ＭＷ ， 电机 高 力 率运 行 。 Ｐ ２０ 发 １＃ ）３发 电机 励 磁调节 器给定 突增 ３ ％，做 发电机 阶跃响应 试 验 ， 以下量 录波 ： 电机有 功 Ｐ 发 电机无 功 Ｑ； 对 发 、 待机组 稳定后 ， 励磁 调 节 器给 定 突减 ３ ， 次 录 渡 。 ％ 再 ２０ ）６发 电 机 励 磁 调 节 器 给 定 突 增 ３ ，做 发 电 机 阶 跃 响 应 试 ％ 验 ， 以下量录波 ： 电机 有功 Ｐ、 电机无 功 Ｑ； 对 发 发 待机组稳 定后 ， 励磁 调节器 给定 突减 ３ 再次录波 。 ％， 三 、 网扰 动试 验 电 为 了 验 证 在 大 扰 动 情 况 下 对 振 荡 的 阻 尼 ，需 要 进 行 电 网 扰 动 试 验 。进 行 对 比试 验 的两 台机 组 一 次接 线 方式 要 完 全 一 致 。 Ａ切 除 ２ Ｋ 龙 招 Ｉ 线 ． ＃ ． ２０ Ｖ Ｉ 对 ３机 做 以 下 量 录 波 ：２ Ｋ 母 线 电 ２０ Ｖ 压 、 电 机 电压 、 电机 有 功 、 电机 无 功 、 磁 机 励 磁 电压 。 发 发 发 励 Ｂ切 除 ２０ Ｖ龙 招 Ｉ 线 。 对 拍 机 做 以下 量 录 渡 ：２ Ｋ ． ２Ｋ Ｉ ２ ０ Ｖ母 线 电 压、 发电机电压 、 发电机有 功 、 发电机 无功 、 励磁机励磁 电压。 四 、 际 ＃ 、 比 试 验 结 果 实 ３ ６蚶
一
、
图 Ｌ ６ ２拌 Ｃ０ ０ ：６机 ＋ Ｏ 空载 阶跃 １％
注 ： ３机 Ｐ Ｄ励 磁 调 节 方 式 拌 Ｉ
择 ６机 为 非 线 形 励 磁 调 节 器
空载 阶跃 响应试验 满足有关规定。 ２＃ ６负荷 阶跃试 验 ： ．３、 有功 ２Ｏ Ｏ ＭＷ ， 功 ６ Ａ 无 ＭＶ Ｒ
维普资讯
科 技倌Ｊ Ｉ Ｎ ＣＥ Ｃ Ｎ ＯＲ Ｔ Ｏ
２０ ０６年 第 ８ 期
非线性励磁调节器抑制低频振荡的能力
李 明涛 （ 山东百年电力发展股份有限公司 山东 龙 口 ２ ５ ０ ） ６ ７ ０
的 产 品 在 国 内得 到 了一 定 范 围 的应 用 。山东 百 年 电力 股 份有 限 公 司 ４
台 ２０ ２ ＭＷ 机组 为三机交流励磁方式 ， 中 ＃ 其 ６机就 配备 了青 岛华威公 司出产的 ＭＮ Ｅ ２ Ｓ 一 Ｂ型号非线 性励 磁调节器。该 调节器主要由控 制单 元 、功率单元 和保护单 元等构 成 ．控制单 元 由先进 的多功 能 ｌ ６位 Ｍ Ｓ ８ ９ 片机 构成 ， Ｃ 一 ０７单 实现 了“ 全数 字化” 作方式 。其采 用“ 工 非线 性” 控制规律 。 将输出函数选取为多个状态量的组合 形式 ， 解决 了系统 模型误差 和反馈线性化 过程 中鲁棒 差的问题 。以此来 实现对 系统 的 动、 静态性能进行综合协调 ， 从而提高 系统的整体综 合性能 ， 能适 应发 电机 各 种 运 行 状 态 的 变 化 调 节 要 求 。 调 节 器 本 身 为 双 通 道 模 式 ， 证 各 种 工 况 的 无 扰 动 切 换 ， 了 验 保 为 证 ＭＮ Ｅ ２ Ｓ 一 Ｂ非线性调节器具备 有效抑制低频 振荡的能力 ， 根据 动态 模 拟仿真试 验室 比较励磁调节模式性能试验方 案的基础上 ， 在现 场作 了如下试验 ： 采取同容量 、 同参数的 ＃ ６与 ＃ 机组 相比较 ，３ 调节器 型号 为 ３ ＃ 机 ＣＵ ８型 ．Ｉ 节 。 有 投 入 Ｐ Ｓ功 能 。付 励 磁 机 、 Ｐ Ｄ调 没 ｓ 主励 磁 机 、 流柜 整 均为相同型号产 品。 机组参数如下 ： 额 定 容 量 ：３ Ａ 额 定 功率 ：０ ２ ５ＭＶ ２ ０ＭＷ
摘 要 ： 线 性 最 优 励 磁 是 近 几 年 提 出的 一 种 先 进 的 励磁 控 制 理 论 ， 文 就 ＭＮ Ｅ ２ 非 本 Ｓ 一 Ｂ调 节 器抑 制 低 频 振 荡在 百 年 电 力 的 实 际应 用 作 出初 步分析。 关键 词 ： 线性 制 低 频 振 荡 非 抑
非线性励磁控制方式是 可在大范 围内将受控 系统进行线性变换 ． 懈 决了局部线性化带来的控制器性能受运行条件变化影响 的问题 。 基 于非线性最优励磁控制 理论的装置 设计宗 旨是 在于综 合提高发 电机 及 系 统 的 动 态 、 态 及 电 压 稳 定 水 平 ， 迅 速 抑 制 冲击 负 荷 引 起 的 系 静 能 统 振荡 ， 良好地改善 冲击负荷对 电力系统稳定性 的影响 ． 基于此理论