电力系统稳定器
PSS(电力系统稳定器)模型
按照标准技术语言：电力系统稳定器Power System Stabilizer简称PSS，是励磁调节器通过一种附加控制功能，借助于AVR控制励磁输出，阻尼同步电机的低频功率振荡，用以改善电力系统稳定性能的一个或一组单元。
按照陈小明理解的技术语言：PSS是励磁调节器自动通道（自动电压调节器AVR）的附加环节或者附加装置，以低频0.2∼2.5Hz的有功功率摆动作为输入，经过放大和调整相位后叠加在AVR输出上，产生同发电机阻尼绕组一样效果的正阻尼，抵消单纯电压偏差调节的AVR所产生的负阻尼，防止电力系统出现低频振荡，提高电力系统动态稳定性。
显然，PSS只有一个叠加到AVR的输出量，至于输入量最少一个。
按照PSS输入的不同可以划分出不同的PSS模型。
按照其他方式划分，又有其他模型。
无论什么理论，只要一说到分类，张三李四王麻子各有各的爱好，分类也就越来越多。
幸好PSS源于美国，且数学模型研究不是中国人的特长，因此，PSS模型的划分还是比较简单的，美国电气和电子工程师协会(IEEE)1992年将PSS划分PSS1A型（单输入）和PSS2A型（双输入），2005年版的IEEE为将PSS划分PSS1A（单输入Single-input PSS）、PSS2B （双输入Dual-input PSS）、PSS3B（双输入Dual-input PSS）、PSS4B （多频段Multi-band PSS），这是目前PSS模型最权威的分类，也是学习和交流PSS技术的重要依据。
PSS1A，单输入PSS，两级超前滞后环节。
最早的输入量是频率，现在普遍采用功率P，利用隔直环节得到ΔP,再对ΔP进行超前滞后处理，以达到抑制低频振荡之目的。
PSS1A主要适用于火电厂，因为火电机组调负荷很慢，其有功变化频率不在PSS1A的频率范围，不会产生机组无功反调。
PSS1A，简单可靠。
所谓反调，就是发电机无功随有功增减而减增，显然不利于电力系统稳定，需要避免。
电力系统稳定运行的电压稳定器设计与应用
电力系统稳定运行的电压稳定器设计与应用随着电力系统的发展和用电负荷的不断增加，电压稳定成为保障电力系统正常运行的关键因素之一。
由于电力系统的复杂性和不可预测性，电压波动和电压偏差时常发生。
而电压稳定器的设计和应用是解决这些问题的有效手段之一。
一、电压稳定器的设计原理电压稳定器是一种能够在电力系统中维持稳定电压的设备。
它通过调节电压的大小，使得电压在规定范围内保持稳定。
电压稳定器的设计原理主要包括以下几个方面：1. 引入控制回路：电压稳定器通过引入控制回路来监测电压的变化，并根据反馈信息来调节输出电压。
常见的控制回路包括比例控制、积分控制和微分控制等。
2. 设定目标电压：电压稳定器需要根据实际需求设定目标电压值。
目标电压要在保证正常运行的同时，尽可能减小偏差。
通常情况下，设定目标电压时需要考虑电压负载特性、电压波动范围以及电力系统的容量等因素。
3. 采用稳定调节器件：电压稳定器需要选择合适的调节器件来控制电压。
常见的稳定调节器件包括可控硅、变压器和静止开关等。
不同的稳定调节器件具有不同的调节能力和适用范围，设计时需要根据具体情况进行选择。
二、电压稳定器的应用场景电压稳定器广泛应用于电力系统中，其主要作用是保持电压的稳定，保证电力系统的正常运行。
电压稳定器的应用场景主要包括以下几个方面：1. 传输线路：电压稳定器可以在电力传输线路上安装，用于调节电压的大小和保持电压的稳定。
通过调节线路上的电压，可以减小电压损耗和电能损耗，提高电力传输的效率。
2. 发电设备：在发电设备中安装电压稳定器可以对发电过程中的电压进行调节。
这样可以保证发电设备正常运行，减小电压波动对设备的影响，提高发电效率。
3. 电力负载：电压稳定器可以在电力负载端安装，用于调节负载设备的电压。
通过稳定电压，可以保证负载设备的正常运行，防止因电压波动造成的设备损坏。
三、电压稳定器的最佳设计与实践为了实现电力系统的稳定运行，电压稳定器的设计和应用需要考虑多方面的因素。
电力系统稳定器培训教材
电力系统稳定器培训教材（PSS）电力系统稳定器（PSS）是一种自动控制装置，是为改善同步电机稳定性而设计的，与励磁控制配合使用。
PSS有许多不同的实现方式。
自并励励磁系统具有高的增益和快速响应时间，这大大地提高了暂态稳定。
但与此同时，却趋向于降低对小信号的稳定（阻尼力矩）。
PSS控制的目的是提供一个正阻尼系数，以阻尼发电机转子角度的摇摆。
PSS的实现由于PSS的主要功能是对电力系统振荡增加阻尼，基本的控制理论可以指出，任何在电力系统振荡中可以测量到的信号，都可以作为很好的待选输入信号。
容易得到的信号是直接的转子转速测量值，频率和功率。
从系统设计的观点来看，在选择适当的输入信号时，有很多因素要考虑。
例如，直接的转子转速测量容易受到汽轮机发电机扭振作用的影响。
在发电机励磁控制系统中，引入发电机机端电压，发电机的功率、转速和频率等信号或上述信号的组合，经过一定的相位处理后，再通过励磁调节器去控制发电机的励磁，可以增加机组的阻尼力矩，有效地平息系统的低频振荡，提高电力系统的稳定性。
电力系统稳定器（PSS-Power System Stabilizer）就是提供增加系统阻尼力矩的附加励磁控制部件。
电力系统稳定器是以发电机功率为信号的电力系统稳定器。
它由模拟电路组成。
输入发电机电压和电流，利用模拟乘法器测得发电机的电功率，经信号复归电路滤去稳态量，再由两级超前－滞后电路和增益控制电路进行相位和增益调整，输出信号送入励磁调节器中，与发电机端电压、给定电压相加共同控制发电机的励磁。
相位补偿角的选择：PSS的相位补偿电路主要用来补偿励磁调节器和发电机回路中的相位滞后，所以，PSS的相位补偿与调节器的参数以及励磁系统的形式有关。
进行相位补偿应在AVR参数确定并证明其特性良好的情况下进行，对于以功率为信号的PSS，一般要求0.2至2Hz的频率范围内，PSS 的相移角φp加励磁系统的滞后角φe为－60°～－120°。
电力系统稳定器
电力系统稳定器PSS模型学习资料（徐伟华、陈小明）电力系统稳定器（PSS）是一种自动控制装置，是为改善同步电机稳定性而设计的，其控制功能是与励磁绕组的励磁系统相配合而起作用的。
静态励磁系统具有高的增益和快速响应时间，这大大地帮助了瞬态稳定（同步力矩）。
但与此同时，却趋向于降低对小信号的稳定（阻尼力矩）。
PSS控制的目的是提供一个正阻尼系数，以阻尼发电机转子角度的摇摆。
在电力系统中，其摇摆的频率是在一个很大的范围内变化。
PSS是用于提供一个正的阻尼力矩分量以弥补A VR所产生负阻尼，从而形成一个有补偿的系统，它增加了阻尼，并增强了小信号（静态）稳定。
这是由于生成一个与转子转速同相的信号，并与A VR得出的参考值相加而得到的。
再者，由于发电机励磁电流与A VR的功能之间有一种固有的相位滞后，为补偿这种效应，需要有一个相应的相位提前。
PSS的早期开发，曾广泛地以转速或频率输入信号作为设计和应用的基础。
另外一种选择是电气功率，它已经在某些市场中广泛地采用，如PSS1A。
最新一代的PSS是基于加速功率的原理，如PSS2A、PSS2B。
1、PSS1A型电力系统稳定器（简称PSS1A模型）图15表示的单输入的电力系统稳定器的一般形式，通常电力系统稳定器的输入信号（Vsi）有：转速、频率、功率。
T6用于表示传感器时间常数，Ks表示电力系统稳定器的增益，信号的隔直由时间常数T5设置。
在下一模块中，A1、A2是使高频扭转滤波器的一些低频效果起作用，如果不是为此目的，若有必要，该模块用于稳定器幅频、相频特性的整形。
接下来的两个模块是两级超前、滞后补偿环节，由常数T1至T4设置。
稳定器的输出可以有多种方法限幅，它们并没有在图15中全部表示出来。
该模型仅仅表示了简单的稳定器输出限制，V STMAX 和V STMIN。
在有些系统中，如果机端电压偏离了一定的范围，稳定器的输出被闭锁，如图19所示的附加非连续励磁控制模块DEC3A。
励磁PSS
电力系统稳定器（PSS）投入、退出:1、电力系统稳定器可以阻尼发电机的磁极，和电网系统的低频振荡。
平时不影响励磁调节，对AVR来说是一个附加通道。
2、发电机的有功功率达到200MW（额定负荷为600MW的机组）以上就可以手动投入电力系统稳定器PSS，并且发电机的电压限制在设置的范围之内（90%-100%U0）.电力系统稳定器投入不需任何设定。
3、PSS可以在任意时间手动切除，同时，如果发电机有功功率及电压超出设定值或者与电网解裂，PSS自动切除。
PSS因故退出后要向调度汇报退出原因，如因工作需要应向调度申请同意后方可进行。
4、按照（电网电力系统稳定器PSS运行暂定规定）的要求确定PSS的投切，原则上PSS退出相应机组应当解裂备用。
PPS在励磁控制系统中引入一个附加控制信号，以增加发电机的阻尼，也就是提高整个电力系统的阻尼能力，消除电力系统发生低频增幅震荡的可能性。
一般定值设定为有功的30%至40%，当有功负荷降到该定指标时候自动停用。
励磁变装不装差动也有争论，不过一般不设差动保护，因为励磁变低压侧的电流由于受到可控硅整流的影响不再是标准的正弦波形，有时会造成差动保护误动！励磁变的保护配置一般是电流速断，过流，过负荷，再加上与励磁系统配合的非电量保护而已。
转子包括转子绕组和转子铁心，两者是相互绝缘的，发电机的汽端大轴处，通过接地碳刷把大轴感应交流电导入大地。
而转子绕组投转子一点、两点接地保护，励磁回路中。
一期两台无刷永磁副励磁机机头上的2个碳刷，主要是用来检测励磁机回路是否接地的。
在励磁调节器柜内，有发电机、励磁机励磁回路接地检测试验回路，每24小时一次。
当需要碳刷接触时，举刷电源供电（在励磁接地检测保护柜内有专门的举刷交流电源开关），将碳刷和大轴相接触。
一期发电机三机励磁原理副励磁机（永磁机）经A VR整流，事给励磁机励磁的小机，励磁机输出的其实是交流电，经旋转二极管整流后输出给发电机转子绕组，这种励磁方式叫三机励磁。
电力系统稳定器(PSS)简单介绍
电力系统稳定器（PSS）
1、电力系统稳定器简称PSS，其作用：
a．提高电力系统静态稳定能力；
b．提高电力系统动态稳定能力；
c．阻尼电力系统低频振荡。
2、电力系统稳定器（PSS）的原理：
在励磁系统中采用ΔP、Δω、Δf等一个或两个信号作为附加反馈控制，增加正阻尼，它不降低励磁系统电压环的增益，不影响励磁控制系统的暂态性能。
3、电力系统稳定器（PSS）是EXC9000励磁调节器的一个标准软件功能。
我们开发的PSS，采用加速功率作反馈信号（即双变量ΔP、Δω），有效克服了采用单电功率反馈信号时的无功“反调”问题。
PSS的数学模型如下图所示，属于PSS2A 模型。
图 1 PSS传递函数模型
说明：
PSS输出控制信号PSS_uk，通过附加控制端引入AVR相加点，与反馈电压Ug的相加方式一致。
通过调节器人机界面，可选择投入或退出PSS。
当选择投入PSS时，只有在发电机有功大于PSS投入功率后，PSS输出才有效。
当选择退出PSS时，则PSS输出无效，恒等于0。
电力系统稳定器.pptx
三机系统PSS有无补偿表
计算有补偿 Ф(°)
-58.7288 -69.909 -77.7281 -76.2368 -82.9925 -89.0168 -88.6097 -92.9424 -91.6285 -89.8553 -89.0982 -85.3291 -84.5189 -81.74 -74.2667 -64.6754 -64.9445 -75.2542 -86.2867 -85.2255
有补偿Ф(°)
-52.4 -67.3 -74.4 -78.0 -79.0 -82.4 -84.3 -86.0 -87.7 -86.9 -86.7 -85.6 -81.8 -79.4 -73.5 -61.8 -64.9 -75.6 -82.4 -85.1
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
-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
电力系统稳定器讲座
电力系统稳定器讲座电科院刘增煌1、电力系统稳定的分类：按电力系统稳定准则分为：①频率稳定；②电压稳定；③功角稳定；2、功角稳定又可分为：静态稳定、暂态稳定和动态稳定。
电力系统稳定器（PSS）主要解决功角稳定中的动态稳定问题。
电力系统稳定器，泛指通过励磁系统向发电机提供一个阻尼低频振荡的附加力矩。
或，通过相位校正的方法，在较宽的频率范围内向发电机提供一个阻尼低频振荡的附加力矩。
先讨论一个简单但很有用的电机输出功率与电机转子角之间关系的表达式：即P与转子角之间是一条正弦曲线。
图1 静态与动态稳定性问题图2 供电系统故障线路图3 单机无穷大系统故障前后的功角特性故障切除瞬间，发电机转子经历了图3所示A区域的加速，运行于曲线（3）的Q点。
此时，转子的动能增加为：美国学者F.D.Demello和C.Concordia采用古典控制理论中的相位补偿原理，于1969年提出了电力系统稳定器（Power System Stabilizer，缩写为PSS）的辅助励磁控制策略，从而形成了“A VR+PSS”结构的励磁控制器。
3、电力系统低频振荡，主要介绍概念、特点、产生原因和解决办法。
①概念：机组间或机群间的低频（0.1－2.5Hz）同步振荡，速度1次/1S,或几秒一次。
②特点：频率低，以平衡点为中心的等幅或增幅振荡。
振荡不是新出现，当扰动出现后，过渡过程总是振荡型的。
③产生原因：阻尼弱。
系统有重负荷，长距离功率输送；快速高放大倍数励磁调节器的使用。
容易产生弱阻尼的情况：远距离、大负荷、高功率因数送电。
④解决办法：AVR+PSS。
PSS就是提供增加系统阻尼力矩的附加励磁控制部件.4、PSS原理与应用原理：用一个附加信号，通过AVR的作用，加上特殊函数的作用，产生一个附加力矩，使得阻尼力矩增大，同步力矩减少。
应用要求：产生尽可能多的正阻尼分量，应克服或抵消AVR负阻尼作用。
在发电机励磁控制系统中,引入除发电机机端电压以外的附加控制信号,如同步发电机的电功率,轴速度和频率等信号或上述信号的组合,经过一定的相位处理后，再通过励磁调节器去控制发电机的励磁,可以增加机组的阻尼力矩,有效平息系统的低频振荡,提高电力系统的稳定性.5、相频特性问题理想的有补偿频率响应特性是，在系统可能发生低频振荡的整个频率范围内，其相频特性Фcomp均为-90°（以有功功率为输入信号）。
电力系统稳定器PSS简介及现场试验
PSS的作用
• 电力系统稳定器（PSS）是附加于励磁调 节器的控制手段。随着自并激静止励磁 系统的广泛应用，PSS附加控制更成为励 磁系统不可缺少的功能之一。
• 好的PSS附加控制能够增加弱阻尼或负阻 尼励磁系统的正阻尼，能够有效的抑制 电力系统低频震荡，从而提高发电机组 （线路）的最大输出（传输）能力。
临界增益测试
• 将一个较小的增益放大倍数输入B套调节 器PSS参数窗。
• 手动按钮投入“PSS投入”，观察B套有 无异常。（注意：若有任何异常情况， 立即退出PSS，或者切换至A套。）
临界增益测试
若无任何异常，逐渐增加PSS的增益Kpss （注意：每次更改Kpss之前将PSS退出， 更改后再投入PSS，如此反复），直到发 电机励磁电压出现轻微持续的振荡为止， 此时的增益Kpss即为PSS的临界增益。
校核相位补偿特性
有补偿频率特性由无补偿频率特性与 PSS单元相频特性相加得到，其应有较宽的 频带，在该电力系统低频振荡区内使PSS输 出的力矩向量对应Δω轴在超前10o～滞后45o 以内，并使本机振荡频率力矩对应Δω 轴在 0o～滞后30o之间。
校核相位补偿特性
根据PSS模型中传递函数(图1)和上述PSS 参数，通过计算校核被试机组励磁系统 有补偿的相频特性。校核结果必须基本 满足要求。
制有功低频振荡的效果，效果是否 明显。
阻尼比
• 阻尼比表示控制系统调节品质的一个量， 可通过阶跃扰动试验测出。
• 可以用下面公式计算：
• ζ≈
1 Ln P1 2 P2
计算阻尼比的扰动响应曲线
PSS评测
PSS投入 有功波
情况
动峰值
不投PSS
震荡 次数
投入PSS
电力系统稳定器(pps)
英文：power system stabilization电力系统稳定器（pps）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。
用于提高电力系统阻尼、解决低频振荡问题，是提高电力系统动态稳定性的重要措施之一。
它抽取与此振荡有关的信号，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，使发电机产生阻尼低频振荡的附加力矩。
由试验可见：(1)励磁控制系统滞后特性基本分为两种：自并励系统(约-40°～90°)：励磁机励磁系统(约-40°～-150°)。
(2)同一频率角度范围，表示同一发电机励磁系统在不同的系统工况和发电机工况下有不同的滞后角度，从几度到十几度，其中也包含了测量误差。
(3)温州电厂与台州电厂虽采用同一励磁控制系统，因转子电压反馈和调节器放大倍数不同，励磁系统滞后特性发生明显变化。
(4)励磁调节器的PSS迭加点位置不同，励磁控制系统滞后特性也不同。
2.有补偿频率特性的测量有补偿频率特性，由无补偿频率特性与PSS单元相频特性相加得到，用来反映经PSS相位补偿后的附加力矩相位。
DL／T650-1998《大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件》提山，有补偿频率特性在该电力系统低频振荡区内要满足-80°～-135°的要求，此角度以机械功率方向为零度。
根据试验的方便情况，可采用两种方法：(1)断开PSS信号输入端，在PSS输入端加噪声信号，测量机端电压相对PSS输入信号的相角：(2)PSS环节的相角加上励磁控制系统滞后相角。
由试验可见：(1)通过调整PSS参数，可以使有补偿频率特性在较宽的频率范围内满足要求。
(2)ALSTHOM机组PSS低频段相位补偿特性未能满足要求。
(3)北仑电厂1号机PSS在小于0．4Hz范围增大隔直环节时间常数，使之低频段有良好的相位补偿特性，而且提升放大倍数(0．2Hz处提高1．76倍)。
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。
电力系统中的电力稳定器设计与控制
电力系统中的电力稳定器设计与控制电力系统是现代社会运转的重要基础设施之一，它为各种设备和电力消费者提供所需的电能。
然而，在电力系统中，电力的稳定性是至关重要的，它直接关系到设备的正常运行和电力的可靠供应。
为了保证电力系统的稳定性，电力稳定器的设计与控制成为了一个重要的研究领域。
一、电力系统的稳定性问题电力系统的稳定性问题主要包括两个方面：发电机的稳定性和电力网络的稳定性。
发电机的稳定性是指在系统负荷变化或系统故障时，发电机能够保持稳定的输出功率。
电力网络的稳定性是指在系统负荷变化或系统故障时，电力网络能够保持稳定的电压和频率。
二、电力稳定器的作用与设计原理电力稳定器是用来控制和维持电力系统稳定运行的装置，它可以通过对电力系统中的电压、频率和功率进行调节来保持系统的稳定性。
电力稳定器的设计原理主要包括电压调节原理、频率调节原理和功率调节原理。
1. 电压调节原理电压调节是电力系统中最常见和最重要的调节方式之一。
电压调节原理是通过控制发电机的励磁电压或变压器的变比关系，来调节系统中各节点的电压。
电压调节可以分为静态调节和动态调节两种方式。
静态调节是指通过改变发电机的励磁电压或变压器的变比关系，来改变系统中各节点的电压。
动态调节是指通过调节励磁电压的快速响应性能，来保持系统中各节点的电压在设定范围内的变化。
2. 频率调节原理频率调节是电力系统中另一种重要的调节方式。
频率调节原理是通过控制发电机的机械功率输入或电力系统中的负荷来调节系统的频率。
频率调节可以分为主动调节和被动调节两种方式。
主动调节是指通过控制发电机的机械功率输入，来保持系统频率在设定范围内的变化。
被动调节是指通过改变系统中的负荷，来调节系统频率。
频率调节的目标是保持系统频率在设定范围内的稳定运行。
3. 功率调节原理功率调节是电力系统中的另一种重要调节方式。
功率调节原理是通过控制发电机的机械功率输入或电力系统中的负荷来调节系统的功率。
功率调节可以分为主动调节和被动调节两种方式。
电力系统稳定器对次同步振荡的影响及其机制研究
电力系统稳定器对次同步振荡的影响及其机制研究
电力系统稳定器（PSS）是用来提高电力系统稳定性的装置，它通过向发电机的励磁系统注入与转子速度偏差成比例的信号来抑制同步振荡。
对于次同步振荡的影响，研究表明：
1. 反馈类型：不同类型的PSS对次同步振荡的影响程度不同。
一般而言，速度反馈型PSS 对次同步振荡有较大的影响，而功率反馈型PSS几乎不影响次同步振荡。
2. 阻尼特性：PSS主要通过增加系统的阻尼来减少次同步振荡现象，改善系统的动态稳定性。
3. 频域分析：利用频域分析方法可以评估PSS对次同步振荡模态的影响，进而优化其设计参数。
4. 柔性交流输电系统：在柔性交流输电系统中，PSS的作用尤为重要，因为它可以有效应对由于快速电力电子控制引入的新的动态特性问题。
其次，研究PSS对次同步振荡影响的机制涉及以下几个关键方面：
1. 系统模型：首先需要建立包含PSS的详细电力系统模型，包括发电机、调速系统、励磁系统以及相关的电力网络。
2. 参数设计：PSS的参数设计对其性能至关重要，不当的参数设置可能导致PSS无法有效地抑制次同步振荡。
3. 信号注入方式：PSS的信号注入方式（如相位补偿和增益调整）会影响其对特定频率振荡的抑制效果。
4. 系统响应：分析PSS对系统各部分响应的影响，包括对发电机组、电网及其它相关设备的影响。
5. 实验验证：通过仿真或现场测试验证理论分析和设计的有效性，确保PSS能够在实际操作中达到预期的抑制效果。
综上所述，电力系统稳定器的设计和应用是一个复杂的工程任务，需要综合考虑多种因素才能有效地抑制次同步振荡，保证电力系统的稳定运行。
chapter2-6电力系统稳定器
K1
M e
Eq' Eq' 0
Xq
X
' d
X
' d
Xe
I q0U sin 0
UE Q0 Xq Xe
cos 0
K2
M e Eq'
0
Xq
X
' d
Xe Xe
I q0
K3
X
' d
Xd
Xe Xe
K4
1 K3
Eq'
Ede 0
Xd
X
' d
X
' d
Xe
U sin 0
K5
UG
UU Eq' Eq' 0
M m M e
Tjs 0
s
第六节 电力系统稳定器
上述模型是在忽略同步发电机定子电阻、定子电流的直流分量（即认为 dd 0 和 dq 0 ）以
dt
dt
及阻尼绕组的作用并认为小扰动过程中发电机转速变化很小， M m 0 情况下得到的。这时
发电机电压相量图如图 2-68 所示。
d Iq
角度，则经过励磁调节器和发电机的磁场后， U PSS 产生的电磁转矩
M PSS 刚好落在速度轴（ ）上如果 M PSS 足够大，则它和端电压为信
号的励磁调节器产生的转矩
M
' e
2
综合，合成转矩
M
e2
就在第一象限，
产生的同步转矩和阻尼转矩就都是正的，就可平息振荡了。
2C K A max
1C
K A min
()
50
60
70
80
90
100
PSS电力系统稳定器
PSS电力系统稳定器，是作为发电机励磁系统的附加控制，在大型发电机组加装PSS（电力系统稳定器）适当整定PSS有关参数可以起到提供附加阻尼力矩，可以抑制电力系统低频振荡；提高电力系统静态稳定限额
在荡秋千中，我们停止外力，秋千就会在摩擦系数的作用下慢慢停下；当我们外加使秋千停下来的外力，它就会马上停下；当我们外加使这个秋千荡起来的外力，它就越荡越高。
电力系统的动稳就像荡秋千一样，励磁负阻尼，就产生一个使秋千荡起来的外力，励磁正阻尼产生一个使秋千停下来的外力。
比较这两个外力，主要的问题就是作用在秋千上的时间不同，由于发电机转子的电感，励磁对秋千所产生的外力总是滞后，正是这种滞后效应造成励磁负阻尼。
如果我们用PSS的超前环节来校正这个滞后作用，励磁的负阻尼就变为正阻尼，这就是PSS的原理。
如果我们用PSS的超前环节来校正这个滞后作用，励磁的负阻尼就变为正阻尼，这就是PSS的原理。
很好很强大~·
发电机自动电压调节器中的一种附加励磁控制装置。
它的主要作用是给电压调节器提供一个附加控制信号，产生正的附加阻尼转矩，来补偿以端电压为输入的电压调节器可能产生的负阻尼转矩，从而提高发电机和整个电力系统的阻尼能力，抑制自发低频振荡的发生，加速功率振荡的衰减。
电力系统稳定器是同步电机励磁系统的一个附加控制，它的控制作用也是通过电压调节器的调节作用而实现的。
电力系统稳定器的输入信号可以取同步电机的电功率、电机的功角、轴速度或它们的组合。
PSS电力系统稳定器，是作为发电机励磁系统的附加控制，在大型发电机组加装PSS（电力系统稳定器）适当整定PSS有关参数可以起到提供附加阻尼力矩，可以抑制电力系统低频振荡；提高电力系统静态稳定限额。
电力系统稳定器简介
PSS 是什么? PSS 试验要求的发电机组状况。 PSS 试验主要过程。
1. PSS 原理
图1
⎧ dδ
⎪ ⎪
dt
= ω −ω0
⎪⎨M ⎪
dω dt
=
Tm
− Te
⎪ ⎪⎩Td' 0
dE
' q
dt
= Ef
− Eq
M
dω dt
= Pm − Pe
图 2 单机无穷大系统
图 3 电磁力矩分析
+
xq ⋅ IC
其中，VAB 为 AB 相的线电压， IC 为 C 相的相电流。
则
δ
=
cos
−1
⎜⎛ ⎜⎝
Eq2
+ Vt2 − (xq ⋅ It )2 2EqVt
⎟⎞ ⎟⎠
图 发电机功角计算向量图二
还可以根据上图计算发电机的功角，因为
tgδ = It xq cosθv =
V tI t cosθv
，
对于硬件产生内电势的方法简单易行，但由于其中的交轴电抗事实上为一个 变值，所以很难获得，而且硬件模拟的交轴电抗容易改变，这是采用该方法的最 大缺点，因而在实际的应用中很少有人通过这种方法来获得转速ω 信号。相对来 说，用软件的方法来获得ω 信号简单可靠，灵活方便，所以得到了广泛的采用。 以下我们主要介绍上述两种软件实现方法。
= E E qβn qα (n−1) − Eqβ (n−1) Eqαn E E qa(n−1) qαn + E E qβn qβ (n−1)
(φ n
− φn−1 )
=
tg −1⎜⎜⎝⎛
E E qβn qα (n−1) E E qa(n−1) qαn
电力系统中的电压稳定器设计与应用研究
电力系统中的电压稳定器设计与应用研究随着电力需求的增加和电力网络的扩展，电力系统中的电压稳定器变得越来越重要。
电压稳定器是一种用于保持电网电压稳定的设备，它能够监测电压波动并根据需要进行补偿。
本文将研究电力系统中电压稳定器的设计与应用。
首先，我们需要了解电压稳定器的原理。
电压稳定器的主要目标是保持电网电压在规定的范围内。
当电压超出规定范围时，电压稳定器将调节输出电压来保持电网电压稳定。
电压稳定器主要有两种类型：无功型电压稳定器和有功型电压稳定器。
无功型电压稳定器通过补偿无功功率来调节电网电压，而有功型电压稳定器通过调节有功功率来实现电压稳定。
基于对电压稳定器原理的理解，我们可以开始设计电压稳定器。
首先，我们需要对电压稳定器进行建模和仿真。
建模可以帮助我们更好地理解电压稳定器的工作原理，并预测其在实际应用中的性能。
仿真可以帮助我们进行各种参数的调整和优化，以获得更好的性能。
在建模和仿真的基础上，我们可以设计电压稳定器的控制策略和参数。
在电压稳定器的设计过程中，控制策略是非常关键的。
常用的控制策略包括比例积分控制（PI控制）、模糊控制和自适应控制等。
比例积分控制是最常见的控制策略，它通过调节比例和积分参数来实现电压稳定。
模糊控制是一种基于模糊逻辑的控制策略，它可以处理不确定性和模糊性的问题。
自适应控制是一种根据系统的变化来自动调整控制参数的控制策略，它可以提高电压稳定器的适应性和鲁棒性。
除了控制策略，电压稳定器的参数也需要进行调整和优化。
参数的选择和优化可以帮助我们获得更好的性能和稳定性。
常用的参数包括电压稳定器的比例和积分参数，以及其他与电压稳定相关的参数。
通过调整这些参数，我们可以实现较好的电压稳定。
在电压稳定器的应用方面，它主要用于电力系统中的输电和配电系统。
输电系统是电力系统中电能传输的主要部分，电压稳定器可以帮助维持电网电压的稳定，减少电压波动对电力设备的影响。
配电系统是电力系统中电能分发的关键部分，电压稳定器可以帮助维持用户端的电压稳定，提高电能利用效率。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
电力系统稳定器（PSS）设计的一种新思路
杨汉如1，阎伟2，王涛2，杨国清2
1.安康市水利水电勘测设计院，陕西安康725000;
2. 西安理工大学电力系，陕西西安710048）
摘要：对常见的PSS输入信号作了概括，分析了导致电力系统低频振荡的原因。
对以Δω和ΔPe同时为输入信号的PSS作了研究，提出了电力系统稳定器设计的一种新思路。
仿真结果表明，以这种新思路为指导设计的电力系统稳定器有良好的性能。
关键词：励磁系统；低频振荡；电力系统稳定器；仿真
A new idea for Power System Stabilizer(PSS) design Y ANG Hanru1, Y AN Wei2, WANG Tao2,Y ANG Guoqing2 (1. Ankang Institute of Water Resources Investigation & Designing, Shaanxi Ankang 725000, China; 2. Power System and Automation Department of Xian University of Technology, Xian 710048, China) Abstract：The input signals of Power System Stabilizer(PSS) widely utilized are summarized. A new idea in designing PSS with two inputs Δω andΔPeis put forward. It is illustrated by simulation result that the PSS based on this designing idea has excellent performance.
Keywords：Excitation system; Low frequency power oscillation ; PSS; Simulation
1 引言
目前，同步发电机普遍采用了自并励静止可控硅微机励磁方式，使自动励磁调节器(A VR)的时间常数从几十秒缩短到几十毫秒（20 ms）。
快速励磁系统在提高系统响应速度的同时，励磁系统时间常数大大减小，降低了电力系统阻尼，使系统中经常出现弱阻尼甚至是负阻尼，导致抑制振荡的能力下降。
当振荡严重时会破坏互连系统的并列运行，造成大面积停电。
包括我国在内的许多国家都发生了由低频振荡引起的严重事故。
低频振荡可以通过附加励磁控制提供电力系统所需的附加阻尼来加以抑制，其中电力系统稳定器（Power System Stabilizer简称PSS）是一种有效的附加励磁控制。
2 PSS的作用及其输入信号
电力系统稳定器的作用主要是抑制电力系统0.1～2.5 Hz的低频振荡。
电力系统稳定器的任务是接受这些振荡信号，并按要求传递给励磁电压调节器，通过电压调节器的自动控制作用，对发电机转子之间的相对振荡提供正阻尼［1］，以
此实现对振荡的抑制。
PSS一般采用转速偏差Δω，频率偏差Δf，加速功率(Pm-Pe)，电磁功率偏差ΔPe中的一个或几个信号作为A VR的附加信号输入，以达到抑制低频振荡的目的。
以Δω为输入信号的PSS使用的是超前网络，超前网络在高频时放大倍数会增大，所以对发电机扭动振荡极为敏感，使扭动振荡现象更加严重；以ΔPe作为输入信号，检测方便，所需超前角度小，稳定性好，已得到广泛应用，但存在反调现象。
对于水轮发电机组，由于其机械功率变化速度快，反调影响更大；以加速功率(Pm-Pe)为输入信号，有电功率信号输入的优点，不存在反调问题，但要增加机械功率Pm为输入信号，而该信号的获取不太容易；以ΔPe 和Δω同时为输入信号，它们可以相互补偿，减小反调现象的影响。
国内外，大多数的电力系统稳定器都以ΔPe或Δω或(Pm-Pe)为输入量，而以ΔPe加Δω同时为输入量的PSS不多见。
本文将就以ΔPe与Δω同时作为输入信号的PSS作以探讨。
3电力系统弱(负)阻尼出现原因分析
在电力系统中励磁控制系统会减弱系统的阻尼能力，从而加剧电力系统低频振荡，其原因可以归结为两条［3］：
①励磁控制器按电压偏差比例调节；
②励磁控制系统有惯性。
采用以机端电压偏差ΔUg为控制信号的具有快速响应特性的励磁控制系统产生的滞后相位是问题的实质。
下面就此问题作以分析。
3.1同步发电机模型
根据发电机的基本方程式，并对这些方程线性化，可以得到研究低频振荡的同步发电机完整模型［2］（见图1）。
3.2励磁系统滞后相位分析
如图1所示，用GL(S)表示励磁系统的传递函数，则
由(2)式可见,此相频特性为滞后的。
由于GL(S)是相位滞后的，当K5为负时，电压调节器产生负阻尼,如图2所示［5］，其中ΔUg是发电机端电压偏差，θ角是励磁系统的滞后角，由图可见由电压调节器产生的电磁转矩ΔTe (转速恒定时ΔTe≈Δe)在Δω轴上的投影为负值。
所以用励磁方式解决电力系统低频振荡问题，就要在相位上对励磁系统进行补偿。
4 以Δω和ΔPe同时为输入信号的电力系统稳定器
利用叠加定理,将Δω信号作用产生的附加转矩ΔMdω与ΔPe信号作用产生的附加转矩ΔMdp叠加，以分析以Δω和ΔPe同时作为输入信号的PSS抑制低频振荡的作用原理。
(1)Δω信号作用产生的附加转矩
图4是Δω(ΔPe)信号作用产生附加转矩ΔMdω(ΔMdp)的原理框图，其中ΔMdω是Δω为输入产生的附加转矩,Kω是信号Δω的放大倍数；ΔMdp是以ΔPe 为输入产生的附加转矩，Kp是信号Δω的放大倍数。
见图3，G(S)（即图4中的G）是PSS传递函数的一部分，其中的信号采集环节由传感器来完成，它将PSS 的工作主频（0.1～3 Hz）范围内的信号传进PSS；隔直环节是将频率不大于0.01 Hz的“直流”信号滤除,同时它还控制PSS在出现大于0.01 Hz的主频信号时才投入［4］。
则有
(2) 以ΔPe信号作用产生的附加转矩
(2)将分别以Δω、ΔPe为输入量所产生的附加转矩叠加
由(3)式和(4)式得Δω和ΔPe同时为输入信号的PSS产生的附加同步转矩ΔMd（S）为：
由(5)式得以Δω和ΔPe同时为输入信号的PSS电力系统稳定器的传递函数Gp(S)为：
由(7)式可以看到，通过调节Kω与Kp的相对大小，可以产生大小不同的超前相角，来补偿励磁系统和PSS各环节的滞后相位角。
综上所述，以Δω和ΔPe同时为输入信号的电力系统稳定器无需相位补偿环节，它可以只通过调节Kω、Kp的相对大小，产生相位超前的附加同步转矩ΔMd，对电压调节器产生的相位滞后的电磁转矩ΔTe在相位上进行补尝，以达到抑制低频振荡的目的。
5仿真
本文对以Δω和ΔPe为输入信号，无需专门相位补偿环节的PSS进行了了仿真。
整个仿真系统由单机无穷大系统、励磁调节器和PSS三部分组成，如图5所示。
IEEE关于在主频为0.1～3 Hz时，PSS中传感器和隔直环节的推荐参数（T1＝0～0.04,T2=0.5～50），本文取T1＝0.04,T2=15.9。
实际应用时，这两个时间常数可以实际系统的低频振荡频率范围和隔直环节截止频率为依据，根据文献［6］中提到的频率法计算得到。
在发电机零起升压5 s时对系统加8％的功率干扰，此扰动持续0.5s。
在此干扰下系统发生1.48 Hz的低频振荡，调节Kp＝0.5,Kω=12,对低频振荡进行抑制。
图6和图7分别是加8％干扰时的Pe-t图和ω-t图，虚线是无PSS时的情况，实线是有PSS的情况.
由图6可见，无PSS时Pe需要4个周期才能平稳下来，振动最大值是1.2，最小值是0.8，并且在干扰产生以前Pe有小幅震荡；有PSS时Pe只需要不到一个周期就可以平稳下来，振动最大值是1.05，最小值是0.95，并且在干扰出现以前Pe比较平稳。
由图7可见，无PSS时ω需要5到6个周期才能平稳下来,振动最大值是1.002 4，最小值是0.997，并且在干扰产生以前ω有小幅震荡；有PSS时ω只需一个周期就可以平稳下来,振动最大值是1.000 8，最小值是0.999 4；并且在干扰出现以前ω比较平稳。
6结语本文首先对常见的PSS的输入信号作了总结，在分析了导致电力系统低频振荡原因的基础上，提出了以Δω和ΔPe为输入信号的PSS可以不用超前滞后环节,而只通过调节Δω和ΔPe信号比例系数的大小来产生不同的超前补偿相位角，以此补偿励磁系统产生的相位滞后，这一设计PSS 的新思路，为新的PSS设计提供了依据。
仿真结果表明可以通过调节Δω和ΔPe 比例系数的大小来消除电力系统低频功率振荡，效果理想。
参考文献
［1］李文云，等.云南电网鲁布革水电厂PSS参数的合理整定［J］.电网技术,1998,(1). ［2］郭培源.电力系统控制新技术［M］. 北京:科学出版社，2001.
［3］杨冠城.电力系统自动化装置［M］. 北京:中国电力出版社，1995.
［4］黄顺礼.抑制机组振荡用的国际典型电力系统稳定器(PSS)［J］.电力建设，2002，(9). ［5］方思立，等.电力系统稳定器的原理及其应用［M］. 北京:中国电力出版社，1996. ［6］黄顺礼．国际典型的电力系统稳定器［J］．电工技术杂志，2002，(6)．西北水力发电。