电力系统低频振荡与PSS分析

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PSS原理

电力系统PSS的作用就是抑制电力系统的低频振荡，由李雅普诺夫小干扰分析法可知电力系统中如果存在负阻尼则系统易发生振荡，由转子运动方程，自动励磁装置的方程，我们将方程进行处理，得到线性化状态方程，之后可画出带有励磁调节器的框图，将框图进行分析，可分析励磁调节部分具有负阻抗（滞后相位），为此需要串接PSS进行抵消其负阻尼，其实PSS就是具有超前相位的部分，另外调速器也是产生负阻尼的一个重要因素，同上分析即可。

，PSS可以为电网系统提供一个正的阻尼，有效地增强电力系统的静态和动态稳定性，防止低频振荡的产生，同时，由于它是附加在数字式励磁调节器的一个软件程序，不需增加任何硬件设备，具有投资小、物理概念清晰，现场整定方便等优点，因此，近几年来，在全国各大电网中已得到了大力推广，几乎所有大中型电厂的励磁系统均被要求配置PS（1）积极参与对电力系统继电保护仪的检测工作，完成了对桂林供电局，贺州供电局等单位的继电保护测试仪的检测任务。

通过上述工作，我熟悉了保护仪的检测步骤，报告的编写以及继电保护测试仪智能检定系统的使用。

此外还对各个厂家，如昂立，继保之星，博阳等的保护仪的性能及其使用方法有了初步的了解。

（2）认真学习总结了电力系统稳定器（PSS）的基本原理，组成部分及其主要作用。

电力系统稳定器是励磁系统的一个附加部件，用于抑制系统的低频振荡、提高电力系统阻尼。

它通过提取与振荡有关的信号，如发电机有功功率、转速或频率，加以处理，产生的附加信号加到励磁调节器中，使发电机产生附加阻尼力矩，从而达到抑制低频振荡的目的。

PSS 装置包括信号处理单元、隔直单元、超前-滞后单元、放大单元和限幅单元。

信号通过PSS 时经信号处理单元滤波后接入隔直单元，隔直单元负责滤掉小于等于0.01Hz 的直流次要信号，这个单元只有输入的频率大于0.01Hz 时，才输出信号，否则它自动闭合，处于待命状态；超前-滞后单元用于补偿传感器、高频滤波器及其它单元对主要信号所造成的相位滞后，这个单元是由多级组成的，根据需要可以有不同的级数；放大单元把补偿后的信号放大；PSS 的限幅单元的作用是防止故障时发电机的机端过电压。

PSS装置在电力系统中的作用

浅谈电力系统振荡及PSS装置的作用樊绍华PSS是电力系统稳定器（Power system stabilizer）的简称。

一、电力系统的振荡类型：电力系统在动态过程中可能出现多种类型的振荡，如电磁振荡：表现为系统电感和电容元件之间的能量交换振荡。

振荡频率一般较高，例如高压线路电感的线路分布电容之间在一定条件下可能产生谐振，这种谐振可能引起危险的高电压。

以如高压串联补偿线路的电感和串联补偿电容，这种振荡频率较低，一般低于同步频率，称为“次同步振荡”。

另一类常见的电磁振荡是由系统中调节装置特性不恰当引起，它的振荡频率可能在很大范围内变化。

电磁振荡一般衰减较快，但如果它的振荡频率与系统机电自然振荡频率相同，或与机组轴系自然振荡频率互补则可能引起严重后果。

机电振荡：表现为机械元件之间的动态运动（振动）和扭转振荡。

对于电力系统安全影响较大的有汽轮机叶片谐振和大机组轴系的扭振，其自然振荡频率可以低于或高于同步频率。

如果存在一个频率与其机械自然振荡频率相同的外部扰动，则将出现危险的谐振，可能损坏设备。

在系统出现大的扰动后，轴系也将引起扭振，如果这个扭振还未来得及衰减，以来一次扰动，则两次扰动的效果可能重合而引起更大幅值的扭振。

电力系统故障时，可能接连出现短路、切除、重合闸于故障、再切除等多次大扰动，这些扰动如果多次叠加，则可能出现严重后果。

机电振荡：常见的是发电机组间功率动态振荡。

振荡时的能量是通过电气联系传递的，故称为机电振荡，表现为发电机电功率和功角的变化。

当振荡较严重时，系统不能维持同步运行，即稳定破坏。

机电振荡的频率较低，一般在0.2――2.5Hz范围内，通常称为低频振荡。

机电扭振互作用：表现为电磁振荡和机械扭振的相互作用。

如电力系统中出现频率为fe（fe低于同步频率fn）的电磁振荡，发电机定子电流中频率为fe的电流分量将在以fn速度旋转的转子直流绕组中产生频率为（fn-fe）的交变力矩，如果轴系的自然振荡频率fm=fn-fe，则将引起轴系的扭转谐。

电力系统稳定控制器PSS抑制低频振荡原理

电力系统稳定控制器PSS抑制低频振荡原理
PSS (PowerSystemStabilizer)是目前世界上使用
最广泛、最经济且技术较为成熟的抑制低频振荡的措施。

其基本原理是在自动电压调节AVR(Automation Voltage Regulation)的基础上,附以转速偏差Δω,功率偏差ΔPe,频率偏差Δf 中的一种或几种信号作为附加控制,产生与Δω同轴的附加力矩,增加对低频振荡的阻尼,以增强电力系统的动态稳定性[25]。

这几种PSS就可以分别依靠不平衡转速、不平衡功率以及频率来调节自动电压调节系统的输入信号,实践证明这是一种非常有效的控制方法。

由于PSS的参数是针对系统的某一特定频率而进行整定的,所以当系统运行状态改变时,控制结果必然会偏离最佳控制点,甚至会在某些运行点上存在着激发轴系扭振和使系统阻尼减小的危险。

因此,在多机系统中应用PSS需要解决的问题主要有两个:①PSS安装地点的选择[27];②PSS参数的协调整定[28]。

这也是今后有待进一步研究的一个课题。

电力系统稳定器PSS简介及现场试验

励磁系统的PID参数：
KP=
H KI=
H KD=
H
试验保证
励磁调节器运行状况完好功率柜运行状况完好其他励磁设备运行状况完好做PSS试验用的励磁调节软件准备完毕被试机组调速系统性能正常有关保护退出，防止误动
过欠励限制退出
试验所需的仪器仪表准备
• 波形记录仪 • 频谱分析仪或动态信号分析仪一台 • 较精确的指针型有效值电压表 • 低延迟时间交流电压变送器 • 其他试验过程中需要的设备、仪器仪表 • 以上试验器材一般又实验单位提供
调整噪声
• 噪声信号输入后可以在控制参数31看到
试加信号
• 待确定频谱输入信号后，观察参数31 参数，此时参数的波动有很显著的增大，然后“试验”投入。将白噪声信号叠加电压给定。观察发电机无功。转子电压波动情况。有波动但是应该在可控制范围内。
• 要是出现波动加大或者是不明显，可以适当的调整下白噪声的大小。
投PSS情况下的电压阶跃试验
• 先投入主套PSS，从套暂不投入。 • 在投入PSS情况下，做±1%UFN机端电压阶跃
响应试验。 • 在做PSS的电压阶跃试验的时候若发现有任何问
题，即可迅速切至从套，避免发生严重问题。在试验过程中注意无功波动范围。 • 若无问题，可根据情况做±2%UFN机端电压阶跃响应试验。
检查PSS效果
• 录波分析有功的振荡情况。 • 并根据中试所实验人员的意见调整PSS环
节有关参数，重复上述试验。 • 录波分析无功、有功振荡情况，重点检验
有功振荡情况，检验PSS抑制振荡的效果。
投入PSS的参考波形
确定PSS参数
• 最后确定PSS环节整定参数。 • 观察投入PSS后对增加机组阻尼，抑

电力系统稳定器PSS对发电机功角和转速变化的影响分析

电力系统稳定器PSS对发电机功角和转速变化的影响分析目前，我国已形成大电网、大系统和交直流混联电网，由于高快励磁装置的使用，因而电力系统时常有低频振荡现象，因而电力系统的正常、健康、稳定、安全与持续运行受到威胁。

对此，一般采用加装电力系统稳定器（Power System Stabilizer ，PSS）尽量来克服抑制系统低频振荡情况。

PSS的原理是励磁电压调节器上的信号，引起一个正阻尼转矩，去抑制原励磁电压调节器的负阻尼转矩，利用这种原理控制低频振荡的情况。

研究电力系统稳定器在于加强同步发电机运行的稳定性和抑制电网低频振荡的能力上，但对于安装PSS的同步发电机在大扰动下的稳定性少有研究。

本文通过Matlab建立电力系统仿真模型，并对比已安装和未安装PSS的系统在三相接地短路下的稳定情况来证明电力系统稳定器的作用。

1 电力系统稳定器影响分析电力系统稳定器概述：电力系统稳定器主要功能就是克服抑制系统的低频振荡现象，而低频振荡导致发电机转子间的相对摇摆，输电线路上表现出来就是功率的波动。

而PSS自动接受这些振荡信号，并以励磁电压调节器上的信号，引起一个正阻尼转矩，去抑制原励磁电压调节器的负阻尼转矩，利用这种原理控制低频振荡的情况。

因为PSS采用电压作为控制量，PSS因为有电磁惯性，所以励磁电压在励磁系统中产生滞后它的分量，这种情况会使电力系统阻尼遭到破坏，以及可能发生振荡现象。

因此若同步发电机的发生转子角的振荡情况，需要PSS的电压调节器提供的附加量比转子角的振荡角度先前，方才可以产生正向的阻尼转矩，因此抑制振荡。

2 仿真算例2.1 单机无穷大系统仿真模型上图1给出的系统中，给出的模块的参数为：发电机参数：G：600MVA，26kV，功率因数为0.85，汽轮机组，3000rpm，xd=1.6，x“d=0.25，x“"d=0.23，xq=，1.5，x"q=0.54，x""q=0.26，xl=0.21，T"d0=8.2s，T"q0=0.03s，H=6.3s，D=0 变压器参数：T：22/242kV，XT=0.16；线路参数：Z=4+j39.25Ω2.2 故障时功角和转速的仿真分析在不同情况的电力系统里，因为励磁控制系统有很多作用，其中一项就是削减电力系统的阻尼，从而造成不同程度的低频振荡。

电力系统低频振荡

电力系统低频振荡综述1 研究背景和意义：随着互联的电力系统规模不断扩大，电力系统的稳定性问题也越来越突出。

20世纪60年代美国的西北联合系统与西南联合系统进行互联运行时，发生了功率的增幅振荡，最终破坏了大系统间的并联运行。

自此之后，低频振荡一直是电力系统稳定运行中备受关注的重要问题之一。

除此之外，日本、欧洲等也先后发生过低频振荡。

在我国，随着快速励磁装置使用的增加，也出现了低频振荡现象[1]，如：1983 年湖南电网的凤常线、湖北电网的葛凤线；1994 年南方的互联系统；1998 年、2000年川渝电网的二滩电站的电力送出系统；2003 年2、3 月南方--香港的交直流输电系统；2005 年10 月华中电网等。

以上电网都曾发生全网性功率振荡。

电力系统低频振荡一旦发生，将严重威胁电网的安全稳定运行，甚至可能诱发连锁反应事故，造成严重的后果[2]。

因此，对低频振荡进行深入研究并分析其控制策略具有十分重要的意义。

我国的超大规模交流同步电网的互联以及交直交混合互联电网已经初具规模，并且发展迅速。

2011年12月，由我国自主研发、设计、制造和建设的，目前世界上运行电压最高、输电能力最强、技术水平最先进的交流输电工程——1000千伏晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程扩建工程正式投入运行；2012年3月，锦屏－苏南±800千伏特高压直流输电线路工程全线贯通。

仿真分析和现场试验结果表[3-4]：跨区交流联网特别是弱联系交流联网将带来大扰动的暂态稳定问题和小扰动的动态稳定问题，其中，大扰动后暂态功率的大范围传播和0.1Hz左右的超低频振荡对互联电网的安全构成威胁，应采取有效措施加以解决。

总之，低频振荡现象在大型互联电网中时有发生，常出现在长距离、重负荷输电线路，并随着互联电力系统规模日益增大，系统互联引发的区域低频振荡问题已成为威胁互联电网安全稳定运行、制约电网传输能力的重要因素之一[1]，有必要全面认识电力系统低频振荡问题。

励磁PSS相关试验及危险因素分析

励磁PSS相关试验及危险因素分析摘要：了解和掌握电力系统稳定器(PSS)投入原因及工作原理、试验项目及存在的危险因素等对提高运行人员业务水平,进一步掌握和了解发电机的电力系统稳定器(PSS)试验方案等有一定的推动作用。

关键词：PSS试验；危险因素分析随着电力系统规模的不断扩大和快速励磁系统的采用，电力系统阿低频振荡的问题越来越突出，特别是全国联网以后，阻尼情况较联网前有明显的恶化，在这种情况下，将系统中有关发电机的电力系统稳定器(PSS)投入可以明显改善系统的阻尼情况。

一、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。

二、PSS的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。

浅析电力系统低频振荡与PSS作用

得到广泛的采用。
ＰＳＳ参数整定倾向于用“ 鲁棒” 原则，以使其适应不同的电力系统工况，而不求某种工况下的最佳，结构倾向于简单可靠。一般情况下，采用一个输
的功率振荡，其振荡频率较低，一般为０．２— ２．５Ｈｚ，故将其称为低频振荡（又称功率振荡，机电振荡）。这种低频振荡或功率振荡常出现在长距
２低频振荡发生的本质原因
降低励磁系统电压调节环的增益，不影响励磁系统的暂态性能，对抑制电力系统低频振荡效果显著，而且易于实现，因而得到了广泛的应用，目前四川省网系统主要发电机组均已配置了ＰＳＳ。
４大桥水电厂ＰＳＳ配置情况
皿ＳｉｃｈｕａｎＷａｔｅｒＰｏｗｅｒ
潘
智：浅析电力系统低频振荡与ＰＳＳ作用
２０１３年第３期
图ｌ励磁系统原始模型框图
电力系统稳定器（ＰＳＳ）是该型号励磁系统的
一
一个双输入型的ＰＳＳ。附加的反馈信号为机组的
（凉山州大桥水电开发总公司，四川西昌６１５０００）
摘
要：对电网开展及时、有效的小干扰稳定安全评估，深入掌握系统小干扰稳定特性具有十分重要的现实意义。分析了电
力系统稳定器（ＰＳＳ）对低频振荡的抑制作用及其在大桥水电厂中的应用。关键词：低频振荡；频率；ｌａＳＳ；阻尼；模型；大桥水电厂
尤为突出，已成为系统失稳的重要原因。目前，

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。

PSS阻尼在低频振荡中的影响分析-论文

下转第８４页）里不再进行ＰＳＳ退出和投人波形效果分析）。下面三种大和决速励磁系统的普遍采川越来越突出。（
７２
综
述
Ｓｈ
ｕｉｄｉａｎｙｕｃｈｏｕｓｈｕｉｎｅｎｇ
水电与抽水蓄能
２０１５年０８月（下半月）
一一。Ｉ～一Ｉ，．万一
振荡频
果的，其本质上只能检查本机振荡点附近的阻尼，而低频段的阻尼大小更多是依靠整定过程中频率响应特性
角度的正确补偿来得到保证［３】。
无ＰＳＳ时
阻尼比
２］。尼的励磁调节器，ＰＳＳ通过补偿系统在低频段的滞后相电机总阻尼中起着举足轻重不可或缺的作用［
能源与技术
３ＰＳＳ阻尼的确定方法
Ｓｈ
ｕｉｄｉａｎｙｕｃｈｏｕｓｈｕｉｎｅｎｇ
详细的工程实施计划，由客户经理进行全程的监督管
４．考核分析
理，确保按时完成“ 订单” 。“ 订单式” 服务充分表现了供
提供了更加方便的电力服务环境。
在工程竣工后，客户经理需要根据《 “ 订单式 ” 服务
结，总结｝ｌ — ｊ业扩工程的建设经验。
阻尼比增加值也全部满足导则要求。种情况下的阻尼比。为了分析研究ＰＳＳ阻尼在低频振求，
荡中的作用，每次都是用两台额定有功功率完全相同或者非常接近的机组进行阻尼比的对比（限于篇幅，这

电力系统稳定器PSS简介

电力系统稳定器PSS简介高级工程师许刚一．低频振荡由于电力系统规模扩大，大型发电机普遍采用了集成电路和可控硅组成的励磁调节器，使自动励磁调节器（AER）的时间常数从过去的几秒钟缩短到几十毫秒。

快速励磁系统（晶闸管直接励磁或高起始响应励磁系统）的广泛采用，更使得励磁系统时间常数大为减少，从而降低了电力系统的阻尼。

对联系较弱的电网系统影响较大，使系统中经常出现弱阻尼，甚至是负阻尼。

因此，许多电力系统出现了每分钟几个至几十个周波的频率很低的自发性系统振荡。

在这种情况下，当振荡严重时会破坏互联系统之间的并列运行，造成大面积停电，这种现象称为低频振荡。

从稳定性来看，电力系统振荡频率发生在0.2-2.5H Z范围内，它主要反映在各发电机的转子之间在输电线路交换功率过程中有相对运动形成振荡模。

另外，某台发电机经过弱联系的辐射式输电线路连接到一个相对大的电力系统时所出现的振荡，被称为地区型振荡，其频率在0.8-1.8H Z范围内。

当联络线一端的机组对另一端的机组产生相对摇摆，这种振荡型式被称为联络线型或区间振荡，其振荡频率在0.2-0.5H Z。

如果在同一发电厂内的机组间发生振荡，这种振荡被称为内部振荡，其振荡频率在1.5-2.5H Z范围内。

川渝电网和华中电网实现联网的要求和联网稳定计算表明，联网后，系统中存在0.2Hz左右甚至更低频率的低频振荡。

因此，为保证电网的安全，川渝电网和华中电网的主要发电机的励磁调节器应投入电力系统稳定器（PSS）。

这些PSS除能抑制本机型低频振荡外，还应能有效地抑制区域型低频振荡，即PSS对于在0.1Hz－2.0Hz之内的振荡都有抑制作用。

黄桷庄电厂有两台200MW汽轮发电机组（#21、#22机），均采用南京南自科技发展公司生产的WKKL-1型励磁调节器。

自带的PSS采用发电机电功率作为输入信号，均采用三机有刷励磁方式。

由于联网运行时此两台机组对系统动态稳定影响较大，将PSS投入运行，以抑制可能出现的电力系统低频振荡，提高电力系统稳定性。

【精选】电力系统低频振荡分析与抑制

电力系统低频振荡分析与抑制文献综述一．引言“西电东送、南北互供、全国联网、厂网分开”己成为21世纪前半叶我国电力工业发展的方向。

大型电力系统互联能够提高发电和输电的经济可靠性,但是多个地区之间的多重互联又引发了许多新的动态问题,使系统失去稳定性的可能性增大。

随着快速励磁系统的引入和电网规模的不断扩大，在提高系统静态稳定性和电压质量的同时，电力系统振荡失稳问题也变得越来越突出。

电力系统稳定可分为三类,即静态稳定、暂态稳定、动态稳定。

电力系统发展初期，静态稳定问题多表现为发电机与系统间的非周期失步.电力系统受到扰动时,会发生发电机转子间的相对摇摆，表现在输电线路上就会出现功率波动。

如果扰动是暂时性的，在扰动消失后，可能出现两种情况，一种情况是发电机转子间的摇摆很快平息，另一种情况是发电机转子间的摇摆平息得很慢甚至持续增大，若振荡幅值持续增长，以致破坏了互联系统之间的静态稳定，最终将使互联系统解列。

产生第二种情况的原因一般被认为是系统缺乏阻尼或者系统阻尼为负。

由系统缺乏阻尼或者系统阻尼为负引起的功率波动的振荡频率的范围一般为0。

2～2。

5Hz，故称为低频振荡。

随着电网的不断扩大,静态稳定问题越来越表现为发电机或发电机群之间的等幅或增幅性振荡，在互联系统的弱联络线上表现的尤为突出.由于主要涉及转子轴系的摆动和电气功率的波动,因此也称为机电振荡。

低频振荡严重影响了电力系统的稳定性和机组的运行安全。

如果系统稳定遭到破坏，就可能造成一个或几个区域停电，对人民的生活和国民经济造成严重的损失。

最早报道的互联电力系统低频振荡是20世纪60年代在北美WSCC成立前的西北联合系统和西南联合系统试行互联时观察到的，由于低频振荡，造成联络线过流跳闸，形成了西北联合系统0。

05Hz左右、西南联合系统0。

18Hz的振荡。

随着电网的日益扩大，大容量机组在网中的不断投运，快速、高放大倍数励磁系统的普遍使用，低频振荡现象在大型互联电网中时有发生，普遍出现在各国电力系统中，已经成为威胁电网安全的重要问题。

励磁负阻尼、低频振荡以及PSS原理

【转】励磁负阻尼、低频振荡以及PSS原理问：励磁的电压调节通道会产生一个负阻尼作用，从而会导致电力系统低频振荡。

那么电压调节通道为什么会产生负阻尼作用呢？什么是负阻尼？负阻尼为什么又会引起电力系统的低频振荡呢？答：导致电力系统低频振荡的原因是多方面的，它即与电力系统结构和发电机的工况有关，也与励磁系统有关。

电力系统低频振荡与励磁系统有关是指当发电机转子角（△δ）的变化引起电气量的变化，经过励磁调节的作用会对发电机转子运动产生影响，当采用快速励磁系统时，该影响就是提高了同步力矩，消弱了阻尼力矩，也即加重了发电机转子的振荡。

这就是通常所说的用快速励磁系统更易导致低频振荡。

问：什么是负阻尼？什么是低频振荡？负阻尼为什么又会引起电力系统的低频振荡？所谓阻尼就是阻止扰动，平息振荡，而负阻尼恰恰相反。

打个比方：在荡秋千的时候，当我们把秋千荡起来就撒手，这个秋千就会在地球引力和机械摩擦阻力下逐步停止摇摆，这个阻力就相当于电力系统的阻尼。

当我们在不断的荡秋千的过程中，我们给秋千的动力相对于阻力来说，就是一种负阻尼。

正是由于我们的动力（负阻尼）较少了秋千的阻力（阻尼）而使秋千荡起来。

稳定运行的电力系统，必须存在一定大小的阻尼。

这样，当电力系统受到一个扰动的时候，电力系统会逐步稳定下来。

如果阻尼大，稳定就快，如果阻尼小，稳定就慢，如果是零阻尼，这个扰动所引起的振荡就不会停息。

这里的扰动和稳定主要是针对电力系统的有功而言。

电力系统本身的阻尼总是正的，只是大小不同而已。

但是当励磁的电压调节通道产生负阻尼后，就会使得电力系统的阻尼减小，最严重是使电力系统的阻尼接近零或变负。

一旦电力系统的阻尼变小，当它受到一个扰动后，就会产生低频振荡。

所谓低频振荡，就是电力系统的有功振荡的频率很低，一般在0.2---2.5HZ，其幅值因扰动的大小而定。

问：电压调节通道为什么会产生负阻尼？我们知道，自动电压调节器按照发电机端电压偏差△Ut进行调节，当电力系统的无功缺少使机端电压减少时，自动电压调节器就增加励磁电流，以保持机端电压的恒定。

电力系统稳定器PSS介绍

计算PSS补偿 Ф (°) -49.5288 -53.609 -48.5281 -41.5368 -34.1925 -27.0168 -20.2097 -13.8424 -7.92854 -2.45527 2.601757 7.270938 11.58114 15.55999 19.23325 22.62456 25.7555 28.64576 31.31329 33.77449
有补偿Ф (°)
-60.6 -77.8 -88.6 -84.9 -79.9 -83 -82.7 -76 -76.8 -73.5 -65.7 -62.3 -60.8 -69.8 -79.8 -81.7 -81.9 -83 -77.3 -85.3
计算PSS补偿 Ф (°) -44.6535 -48.4348 -42.9527 -36.0707 -29.3532 -23.1889 -17.633 -12.6384 -8.13336 -4.04778 -0.32103 3.096905 6.24651 9.160416 11.865 14.38177 16.72839 18.91961 20.96788 22.88384
5
0.5
6
0.6
7
0.7
8
0.8
9
0.9
10
1.0
11
1.1
12
1.2
13
1.3
14
1.4
15
1.5
16
1.6
17
1.7
18
1.8
19
1.9
20
2.0
无补偿Ф (°)
-21.1 -32.6 -42.5 -49.7 -55.0 -59.1 -64.3 67.0 -69.6 -71.1 -70.9 -66.5 -67.3 -81.8 -92.6 -96.3 -100 -103 -106 -106

抑制共振机理低频振荡的pss设计方法

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浅谈低频振荡及PSS

电力系统发展初期，网架结构相对松散，其静态稳大致在０１０７ｚ围内。当系统表现为两组发电机． — ．Ｈ范
．．Ｈｚ范围内；定问题通常表现为发电机与系统之间的非同期失步。随之间振荡时，振荡的频率大致在０１～０３着电力系统规模的扩大和新技术的引进，出现了大型互当系统表现为多组发电机之间的振荡时，振荡的频率大联的电力系统，特别是快速励磁系统的使用，使励磁系致在０４～．Ｈｚ围内。ｊ．０７范统的增益变大，时间常数大为减小，从而降低了系统的电力系统的低频振荡在国内外均有发生，当系统中阻尼，电气联系较弱的电网甚至出现负阻尼，导致系统的发电机经输电线并联运行时，不可避免的各种扰动会出现频率很低（．０１—２）的自发性系统振荡，易造使发电机的转子发生摇摆，如果此时的阻尼不足的话就Ｈｚ成大面积停电事故，严重威胁系统的稳定。 …
பைடு நூலகம்
统中某一台或某一组发电机与系统内其余机组的失步。频振荡后会产生两种结果：一是振荡的幅值持续增长，由于发电机转子的惯性常数较大，因此这种模态振荡的使系统的稳定受到破坏，最终导致系统解列；二是振荡频率大致在１—２范围内。区域间振荡模态是指系统的幅值逐渐变小，或采取适当的措施平息振荡。Ｈｚ

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阻尼在低频振荡中的影响分析

PSS阻尼在低频振荡中的影响分析摘要：介绍电力系统低频振荡的产生机理，简述发电机各种阻尼，通过公式证明PSS阻尼在低频振荡中的重要作用。

根据PSS原理推导出PSS有效阻尼的确定方法。

最后通过对南方电网多个电厂的PSS阻尼比数据进行分析和研究，探讨PSS阻尼对低频振荡的影响。

关键词：发电机；低频振荡；励磁调节器；阻尼；电力系统稳定器（PSS）引言低频振荡是指在小扰动的作用下，发电机转子发生持续摇摆，同时输电线路的功率也发生相应振荡，振荡频率在0.2～2Hz之间。

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。

本文主要研究电力系统稳定器（PSS）阻尼在低频振荡中的作用，在此基础上通过相关数据对比分析，得出PSS阻尼可以快速有效抑制低频振荡影响的相应结论。

1 PSS工作原理快速发展的电力电子技术，缩短了快速励磁调节器的时间常数。

这种技术很好地提高了系统的暂态稳定水平和改善了电压调节特性。

但其也有不好的一面，励磁调节器产生的附加阻尼为负值，大大减弱了系统本身所固有的正阻尼，使系统总阻尼减少甚至变为负值，一旦系统出现扰动有功功率振荡长时间不能平息，很容易引发低频振荡。

通过对传统励磁系统进行了改进，这样可以利用高放大倍数的励磁调节器同时又不会引起其负阻尼效应。

PSS作为一种附加励磁控制环节，通过产生一个正阻尼转矩，克服励磁调节器引起的负阻尼。

控制量可以采用发电机轴速度偏差（Δw）、电功率偏差（ΔP）、过剩功率（ΔPm）和机端电压频率偏差（Δf）以及它们的组合等。

PSS将输入信号进行移相和放大，将输出信号作为励磁调节器的控制信号，使发电机的电磁转矩产生阻尼低频振荡的电气转矩增量。

对一个可能引起负阻尼的励磁调节器，PSS通过补偿系统在低频段的滞后相位，使其提供一定的正阻尼，进而实现抑制低频振荡的功能，这就是PSS最基本的原理。

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图 3 电磁转矩矢量图
!. "# 考虑励磁调节作用后设励磁系统为高放大倍数快速响应系统，以简
单的比例式调节器为例，传递函数为 G（e S）= Ke /
图 5 电力系统稳定器通用框图
PSS 由滤波、隔直、超前 - 滞后校正、放大、限幅等几个环节组成。PSS 的输出加入到励磁系统的电压迭加点。在频域中分析，只要把 PSS 的相频曲线和励磁系统的相频曲线直接迭加对系统相位进行补偿，就可以得到补偿后系统的相频特性。
尼转矩 !Me2 ' 的合成，如图 4 所示。又由于励磁
系统的增益 Ke 很大，使得系统的负阻尼增大，当
有扰动时系统就会发生低频振荡。
图 4 电磁转矩矢量图
2 PSS 抑制低频振荡的原理
低频振荡的产生是因为系统阻尼的减小，那么抑制低频振荡的手段，一是减小负阻尼，二是增加正阻尼。减小负阻尼的措施有：采用动态增益衰减减小负阻尼，检出低频振荡电压并加以抑制，复根补偿等。增加正阻尼的措施有：采用 PSS，最优励磁控制，静止补偿器，直流输电控制等［3］。其中 PSS 采用 ! e，!" 或 ! 中的一个或两个信号作为附加反馈控制，增加正阻尼，不降低励磁系统电压环的增益，不影响励磁系统的暂态性能，电路简单，效果良好，在国内外都得到了广泛的应用［4］。PSS 的通用框图如图 5 所示。
统的输入为 - !Ut = -（ K5 !! + K6 !Eg '），输出为
Efd = - Ke !Ut （/ l + Te S），略去相对较小的项并整
理，此时电磁转矩为 !Me ' =［ Kl - K2 K5 Ke （/ TdO ' S +
K6 Ke）］!!，令 S = "，此时电磁转矩 !Me 可表示为：
1 低频振荡的产生
现在大型发电机普遍采用了集成电路和可控硅组成的励磁调节器，使自动励磁调节器 AVR 的时间常数大为缩短，增益大大提高，而且晶闸管直接励磁的快速励磁系统的广泛采用，使得电力系统的阻尼降低，这是造成低频振荡的直接原因［2］。以单机无穷大系统小干扰线性化模型为
由表 3 可知，补偿后的发电机励磁系统在0. l
常为一个微分环节，因为微分单元当 " 小时有超前 ~ 2 Hz 频率范围内，机端电压滞后 PID 信号相加
作用，
点的角度基本满足 90 1 30 的工程要求。
表 1 现场实测励磁系统无补偿相频特性
f / Hz 0. l 0. 2 0. 3 0. 4 0. 5 0. 6 0. 7 0. 8 0. 9 l. 0 l. l l. 2 l. 3 l. 4 l. 5 l. 6 l. 8 2. 0
全控桥可控硅整流器、励磁调节器和控制电路组
成。在 PSS 输出迭加点加入白噪声信号，用动态
信号分析仪测量相频特性，即励磁系统滞后特性。
测试机组励磁系统模型如图 8 所示。
现场实测励磁系统无补偿相频特性如表 l 所
示。PSS 模型如图 9 所示。
图 7 AVR 及 PSS 产生的阻尼转矩
2. 2 PSS 主要环节对低频振荡的影响
Ucsin!O ）·!!
+
UtgO UtO
Xd
Xe '+
Xe
!Eg '
= K5
!! + K6
!Eg '
（3）
其中：K5
=
UtdO UtO
X
g
Xg +
X
e
U
c
cos!O
-
UtgO UtO
X
Xd d+
'
Xe
Uc
sin!O
K6
=
UtgO Xe UtO Xd ' +
Xe
Kl ~ K6 都为运行工况的函数，在一定运行方
!Me
=（ Kl
l
K2 K3 K4
+
K23
T
'2 dO
"2
）!!
+
K2 l
+K23KK234TT'd2OdO"' "2 !!
= !Mel + !Me2
（5）
为同步转矩 !Me 与超前 !! 9O 的正的阻尼转矩
!Me2 的合成，如图 3 所示。
（l + TeS），增益 Ke 很大，时间常数 Te 很小，励磁系
超前 - 滞后相位补偿可为一级也可为三级串联，不同的励磁系统，其相频特性也各不相同，如快速励磁系统的滞后角一般为 30 ~ l20（0. l Hz 时取低限，2. 0 Hz 时取高限），一阶超前单元就能满足要求，也可采用两级串联，可使频率特性在较宽的频率范围内得到合适的补偿。常规励磁系统滞后角约为 30 ~ l60 ，当输入信号为 !" 或 !f 时需要两级或三级超前 - 滞后单元，针对不同励磁系统的特性，合理整定 PSS 的超前滞后时间常数，可以得到满意的补偿效果。
由于电力系统规模的扩大和新技术的引进，特别是普遍使用快速励磁系统，使励磁系统的增益变大，时间常数大为减小，降低了系统的阻尼，电气联系较弱的电网甚至出现负阻尼，导致系统出现频率很低（0. 1 ~ 2. 5 Hz）的自发性系统振荡，造成大面积停电事故，严重威胁系统的稳定［1］。自 20 世纪 70 年代以来，美国、日本及西欧等电力系统在运行中均发生输电线路低频功率振荡的事故，振荡严重时破坏互联系统之间的并列运行，造成联络线跳闸引发大面积停电。近十多年来，我国各大电网也相继发生了联络线低频振荡的现象。
NO. 7 2005
华北电力技术 NORTH CHINA ELECTRIC POWER
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2. 1 抑制低频振荡原理的分析加入 PSS 后，系统如图 6 所示。
图 6 励磁控制系统传递函数图
励磁系统是一个滞后单元，它由励磁滞后角
!gl 和发电机磁场滞后角 !g2 构成，系统传递函数为：
G
E（C
s）= （
l
+
K2 K5 K3 Ke K3 Td0 's）（l + Te s）+
，总 K3 K6 Ke
滞后角 !g < !gl + !g2 。
当 K5 为负时，电压调节器产生负阻尼，由电
压调节器产生的电磁转矩
!TE 在
·
!"
轴
上
投
影
为
负，如图 7（ a）所示。
当
PSS
输入信号为
·
!"
时，为
使
PSS
产生的
附加力矩与
+
Eg0 U Xg
c cos"0 + Xe
）!"
=
K1 !!
+
K2 !Eg '
（1）
2
华北电力技术 NORTH CHINA ELECTRIC POWER
No. 7 2OO5
其中：Kl
=
Xg Xd
- Xd' ' + Xe
IgO
U
c
sin!O
+
EgO Uc cos!O Xg + Xe
K2
=
Xg Xd '
No. 7 2005
华北电力技术 NORTH CHINA ELECTRIC POWER
1
电力系统低频振荡与 PSS 分析
韩慧云，黄梅
（北京交通大学电气工程学院，北京 100044）
摘要：利用单机无穷大系统小干扰线性化模型从理论上分析了应用快速高增益励磁调节器后系统产生低频
振荡的原因。对 PSS 抑制低频振荡的原理———相位补偿进行了分析。讨论了 PSS 的各个环节功能及参数对阻
Han Hui-yun，Huang Mei
（ Beijing Jiaotong University，Schooi of Eiectricai and Engineering，Beijing 100044，China）
Abstract：This paper anaiyzes the reason of iow freguency osciiiation in power system which appiies the fast and highgain excitation reguiator theoreticaiiy using the one-machine infinite-bus system smaii disturbance iinear modei. The principie of PSS damps iow freguency osciiiation，phase compensation，is presented and the function of PSS's parts and the effect of parameters to damping the iow freguency osciiiation are aiso discussed. The phase compensation fieid-test data and caicuiation resuits of PSS show that PSS can damp iow freguency osciiiation effectiveiy. Key words：power system stabiiize（r PSS）；iow freguency osciiiation；phase compensation
+ +