电力系统稳定器仿真研究
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电压调节器 ，用来改变励磁机的输 出电压 ，以阻尼发电 机 出现 的有关振荡 ，达到稳定运行 。
ＰＳ Ｓ 的传递 函数框 图如 图３ 所示 。其 中 ，Ｔ＞ ， ，
Ｔ＝ ， １ ＝ 。
二 、 电力 系统稳定 器工 作原 理
２１ Ｓ 抑制低频振荡的原理 ． Ｓ Ｐ 产生低频振 荡的原 因是因为系统的阻尼减小 ，那么 抑制低频振荡的手段 。一是减小负阻尼 ，二是增加正阻
数 ； 、 为隔直环 节时间常数 ； 、 为放大倍数 。
ＰＳ Ｓ 由放大、滤波 、隔直 、超前一滞后校正 、限幅等环
节组成 Ｐ Ｓ Ｓ 的输 出加 入到励磁 系统的 电压 迭加点 。隔
直环节是微分单元组成 ，当 愈小超前作用越显著 ，隔 直单元 在低频 时超前是 不希望 的 ，因此要求 较大 ，
化 ，供 给同步发 电机恒定 的机械功率 。 同步机参数 ：
Ｐ＝ ０ ． ．２ ０ＭＶ Ａ，Ｕ＝ ３ Ｖ， ５ ｚ ． １． ｋ Ａ＝ ｏＨ ， ８
＝
＿ ． ， ’ ４ ９Ｓ ４
００ ８１Ｓ ．６ ，
００ ３ Ｓ 凰： ．０ Ｅｕ ， 弱 ．９ Ｅｕ． ．５１ ， ＝１３ ５ ． ＝０２ ６ ， ＝０２ ｐ． ， ． ０． ｐ． ．４３ ｕ． ＝ １ ８
号 。依 据所研 究问题 的侧重点 ，忽略原动机 的出力 变
利用 叠加定 理 ，将 Ａ∞信 号作用 产生 的附加转 矩
与ＡＰ 信号作用产生 的附加转矩叠加 ，以分析以△∞和 ｅ ＡＰ 同时为输入 信号的Ｐ Ｓ ｅ Ｓ 抑制低频振荡 当Ｐ Ｓ 入信 Ｓ输 号为△０时 ，为 了使Ｐ Ｓ ３ Ｓ 产生 的附加力 矩与Ａ０轴同相 ３ 位 ，Ｐ Ｓ Ｓ 应具有超前角Ｏ ，０ ＝ ｇ ｄ ｄ ０ 。由于０ 及 均是０ ３
１ Ｓ， ０ 硒 ０．Ｓ。 ２
倒 Ｉ
三来自百度文库仿真 试验
３１ ｔ ｂ ． Ｍａｌ 建立的系统模型 ａ
本 文的仿真系 统（ 图３ 由单机无穷 大系统 、励 磁 见 ）
调 节器 和Ｐ Ｓ Ｓ 三部分 组成 ，Ｐ Ｓ Ｓ 以△∞和△ 为输入信
２２ ．以∞和 ＡＰ 同时作为输入信号的Ｐ Ｓ ｅ Ｓ
尼。
图２Ｐ Ｓ 递函 数 Ｓ传
输入
ＰＳ Ｓ采取转速偏差Ａ０、频率偏差（ 、加速功 ３ Ａｆ１
率偏差 （ ａ和 电功率偏差 （ ｅ中的 １ ＡＰ ） ＡＰ ） 个信号或２ 个信 号作为Ａ Ｒ的附加输入 ，增加正阻尼 ，不 降低励磁系统 Ｖ
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 ，国内外都得 到了广泛的应用。 图３ ， 、 、 、 为超前 一滞后 环节 时间常 中
ｌ Ｏ‘ ｌｌ Ｖ ｌＯ Ｖ ｌｋ
厂用电负赫 镪茄
００３ｊ ６ Ｉ… ８￣ ￣２
・
～
大系统 … ～’
喜
图３ 单机无穷大系统示意
ｔｓ ／
ａ 不舰 ｐ ｓ ｓ
—
ｌｏ ｏ
・
一
—
５ Ｏ ０ ５ ｏ ｌ０ ０
舍
图４ 仿真 系统 的Ｍａｌ 模型 ｔｂ ａ
￡肆 ／
超前△∞轴接近９ 。 ０ ，因此Ｐ Ｓ Ｓ 需要超前 角度为９ 。 ０ 。对 于 陕速励磁系统Ｏ ＜ ０ ，这时Ｐ Ｓ ｇ ９。 Ｓ 需要适 当滞后 。
电力系统稳定器 （ｓ ） 同步发 电机励磁 系统 中的 ｖ ｓ是
一
组部件 ，如图１ 所示 。其输入变量可以是功率Ｐ ，转速
１ １ 或频率ｆ ，或者是 它们 的综合 。它的输 出信号被输送到
一
、
电力 系统稳 定器基 本构 成
的函数 ，因此 一般设计使 ０ 略小 于０ 。当０ 变化时 ， ｇ ３ 使△ 滞后 Ａ０轴 ０ ｏ ３ ５。在ｆ０ —２０Ｈ 范围内，△ 与 ＝． ． ｚ ２ 的合成 电磁转矩 ， 在△０轴上 的投影 为正 ，从而使 ３ Ａ Ｒ提供正阻尼 。当Ｐ Ｓ 入信号是配 时 ， 由于一 Ｖ Ｓ输
不加及 附￣ Ｐ Ｓ Ｉ Ｓ 的仿 真实验 ． 功角和 电功率振荡 曲线 得 （ 见图５。 由图６ ） 可知 ，不Ｊ Ｐ Ｓ Ｊ Ｓ 时系统小 扰动的振荡次 Ｉ 数多 ，６后才趋于稳定 ：附Ｊ Ｐ Ｓ ｓ Ｊ Ｓ 后系统的振荡次数明 Ｉ
显减少。１ 后迅速进入稳定状态。 ．ｓ ５
文在Ｍａ ａ 的环境下建立 电力 系统 的仿真模型 ，进行了 ｔｂ ｌ 小扰动及短路故障仿真试验 。仿真结果表 明，本方法十 分有效 ，所设计 的Ｐ Ｓ Ｓ 不仅大大提高了静态 稳定性 ，也 有力地改善 了其暂态稳定性。
Ｏ
＝Ｏ０ 。 ．２Ｓ
ｂ 绷 ＰＳ Ｓ
３２ ．小扰动仿真试验
图５附￣ Ｐ Ｓ ０ Ｓ 前后的小扰动功角曲线及功率振荡曲线
按照 图４ 的仿真模 型。Ｐ Ｓ Ｓ 的参数设 置为前 面分析
尼 。抑 制低频 振荡 的发生改善 电力系统 的稳定性 能 本
计算的参数值 。分别以机端 电压为阶跃 函数进行输入 、
墨兰
！ 壅续塞壁 ｒ ！垦
电力系统稳 定器仿真研究
◆ 封 宁 君
摘 要 ：电力 系统稳 定器 （ｓ ） Ｐ ｓ作为一 种 附加励磁 装置 ，能增加 系统 的正 阻 尼 。有效抑制 电力 系统的低 频振 荡，提 高电力 系统称定性 。本 文在Ｍａ ａ 的环 ｔｂ ｌ 境 下建立电力 系统 的仿真模型． 进行 了小扰 动及短路故 障仿真试验 。仿真 结果表 明，所设计的Ｐ Ｓ ￣ 大大提 高了静 态稳 定性 ，也有力地改善 了其暂态稳 定性。 Ｓ Ｘ仅 关键词 ：电力系统稳定性 ；小扰动电压 ；大扰动 电压
ｘ ＝０．５ ｕ． 置 ＝０４７ Ｐｕ． ｆ ２ ２ Ｐ． ， ． ４． ，
ｕ，Ｈ ３ ，Ｆ ｌ－． ＝ 。励磁系统参数 ：￣ １０ ． ＝ ． Ｓ ＝ ｐ ，Ｄ ２ ７ ｕ ＝０，
信息系统工程 Ｉ ０ １ ２ ０ １． ． ２ １２
４ ３
＜
卫里 垂 壁 塞
ＰＳ Ｓ 的传递 函数框 图如 图３ 所示 。其 中 ，Ｔ＞ ， ，
Ｔ＝ ， １ ＝ 。
二 、 电力 系统稳定 器工 作原 理
２１ Ｓ 抑制低频振荡的原理 ． Ｓ Ｐ 产生低频振 荡的原 因是因为系统的阻尼减小 ，那么 抑制低频振荡的手段 。一是减小负阻尼 ，二是增加正阻
数 ； 、 为隔直环 节时间常数 ； 、 为放大倍数 。
ＰＳ Ｓ 由放大、滤波 、隔直 、超前一滞后校正 、限幅等环
节组成 Ｐ Ｓ Ｓ 的输 出加 入到励磁 系统的 电压 迭加点 。隔
直环节是微分单元组成 ，当 愈小超前作用越显著 ，隔 直单元 在低频 时超前是 不希望 的 ，因此要求 较大 ，
化 ，供 给同步发 电机恒定 的机械功率 。 同步机参数 ：
Ｐ＝ ０ ． ．２ ０ＭＶ Ａ，Ｕ＝ ３ Ｖ， ５ ｚ ． １． ｋ Ａ＝ ｏＨ ， ８
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００ ８１Ｓ ．６ ，
００ ３ Ｓ 凰： ．０ Ｅｕ ， 弱 ．９ Ｅｕ． ．５１ ， ＝１３ ５ ． ＝０２ ６ ， ＝０２ ｐ． ， ． ０． ｐ． ．４３ ｕ． ＝ １ ８
号 。依 据所研 究问题 的侧重点 ，忽略原动机 的出力 变
利用 叠加定 理 ，将 Ａ∞信 号作用 产生 的附加转 矩
与ＡＰ 信号作用产生 的附加转矩叠加 ，以分析以△∞和 ｅ ＡＰ 同时为输入 信号的Ｐ Ｓ ｅ Ｓ 抑制低频振荡 当Ｐ Ｓ 入信 Ｓ输 号为△０时 ，为 了使Ｐ Ｓ ３ Ｓ 产生 的附加力 矩与Ａ０轴同相 ３ 位 ，Ｐ Ｓ Ｓ 应具有超前角Ｏ ，０ ＝ ｇ ｄ ｄ ０ 。由于０ 及 均是０ ３
１ Ｓ， ０ 硒 ０．Ｓ。 ２
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三来自百度文库仿真 试验
３１ ｔ ｂ ． Ｍａｌ 建立的系统模型 ａ
本 文的仿真系 统（ 图３ 由单机无穷 大系统 、励 磁 见 ）
调 节器 和Ｐ Ｓ Ｓ 三部分 组成 ，Ｐ Ｓ Ｓ 以△∞和△ 为输入信
２２ ．以∞和 ＡＰ 同时作为输入信号的Ｐ Ｓ ｅ Ｓ
尼。
图２Ｐ Ｓ 递函 数 Ｓ传
输入
ＰＳ Ｓ采取转速偏差Ａ０、频率偏差（ 、加速功 ３ Ａｆ１
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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 ，国内外都得 到了广泛的应用。 图３ ， 、 、 、 为超前 一滞后 环节 时间常 中
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图４ 仿真 系统 的Ｍａｌ 模型 ｔｂ ａ
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超前△∞轴接近９ 。 ０ ，因此Ｐ Ｓ Ｓ 需要超前 角度为９ 。 ０ 。对 于 陕速励磁系统Ｏ ＜ ０ ，这时Ｐ Ｓ ｇ ９。 Ｓ 需要适 当滞后 。
电力系统稳定器 （ｓ ） 同步发 电机励磁 系统 中的 ｖ ｓ是
一
组部件 ，如图１ 所示 。其输入变量可以是功率Ｐ ，转速
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、
电力 系统稳 定器基 本构 成
的函数 ，因此 一般设计使 ０ 略小 于０ 。当０ 变化时 ， ｇ ３ 使△ 滞后 Ａ０轴 ０ ｏ ３ ５。在ｆ０ —２０Ｈ 范围内，△ 与 ＝． ． ｚ ２ 的合成 电磁转矩 ， 在△０轴上 的投影 为正 ，从而使 ３ Ａ Ｒ提供正阻尼 。当Ｐ Ｓ 入信号是配 时 ， 由于一 Ｖ Ｓ输
不加及 附￣ Ｐ Ｓ Ｉ Ｓ 的仿 真实验 ． 功角和 电功率振荡 曲线 得 （ 见图５。 由图６ ） 可知 ，不Ｊ Ｐ Ｓ Ｊ Ｓ 时系统小 扰动的振荡次 Ｉ 数多 ，６后才趋于稳定 ：附Ｊ Ｐ Ｓ ｓ Ｊ Ｓ 后系统的振荡次数明 Ｉ
显减少。１ 后迅速进入稳定状态。 ．ｓ ５
文在Ｍａ ａ 的环境下建立 电力 系统 的仿真模型 ，进行了 ｔｂ ｌ 小扰动及短路故障仿真试验 。仿真结果表 明，本方法十 分有效 ，所设计 的Ｐ Ｓ Ｓ 不仅大大提高了静态 稳定性 ，也 有力地改善 了其暂态稳定性。
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＝Ｏ０ 。 ．２Ｓ
ｂ 绷 ＰＳ Ｓ
３２ ．小扰动仿真试验
图５附￣ Ｐ Ｓ ０ Ｓ 前后的小扰动功角曲线及功率振荡曲线
按照 图４ 的仿真模 型。Ｐ Ｓ Ｓ 的参数设 置为前 面分析
尼 。抑 制低频 振荡 的发生改善 电力系统 的稳定性 能 本
计算的参数值 。分别以机端 电压为阶跃 函数进行输入 、
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电力系统稳 定器仿真研究
◆ 封 宁 君
摘 要 ：电力 系统稳 定器 （ｓ ） Ｐ ｓ作为一 种 附加励磁 装置 ，能增加 系统 的正 阻 尼 。有效抑制 电力 系统的低 频振 荡，提 高电力 系统称定性 。本 文在Ｍａ ａ 的环 ｔｂ ｌ 境 下建立电力 系统 的仿真模型． 进行 了小扰 动及短路故 障仿真试验 。仿真 结果表 明，所设计的Ｐ Ｓ ￣ 大大提 高了静 态稳 定性 ，也有力地改善 了其暂态稳 定性。 Ｓ Ｘ仅 关键词 ：电力系统稳定性 ；小扰动电压 ；大扰动 电压
ｘ ＝０．５ ｕ． 置 ＝０４７ Ｐｕ． ｆ ２ ２ Ｐ． ， ． ４． ，
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