加速功率型电力系统稳定器参数整定方法研究

ｏ Ｓ ａａ ｔｒ ｎ ｔ ｅ ｒ ａ ｔ ｅ ｐ ｗｅ ｎ ｉ ｒ ｇ ｌｔ ｎ ａ ｎ ｗ ｆＰ Ｓ ｐ ｒ ｍｅｅ ｓ ｏ ｈ ｅ ｃ ｉ ｏ ｒａ ｔ ｅ ｕ ａ ｉ ， ｅ ｖ — ｏ ｍｅｈ ｄ ｆｒ ｐ ｒ ｍｅｅ — ｅｔ ｇ ｗｉ ｄ ｇｔ ｌ ｓｍｕ ａ ｉｎ ｉ ｔｏ ｏ ａａ ｔｒ ｓｔｎ ｔ ｉ ｈ ｉｉ ｉ ｌｔ ｓ ａ ｏ ｐ ｏ ｏ ｅ ．Ｓ ｍｕ ａｉ ｎ ｒ ｓ ｌ ｆａ ｒ ａ ｏ ｒｓ ｓｅ ｓ ｏ ｈ ｔ ｒ ｐ ｓ ｄ ｉ ｌ ｔ ｅ ｕ ｔ ｏ ｅ ｌｐ ｗｅ ｙ ｔｍ ｈ ｗｓ ｔ ａ ｏ ｓ ｔｅ ｍｅｈ ｄ ｈ ｓｂ ｔ ｒａ ａ ｔｂ ｌ ｙ ａ ｄ ｖ ｌ ｉ ． ｈ ｔｏ ａ ｅｔ ｄ ｐ ａ ｉ ｔ ｎ ａ ｉ ｔ ｅ ｉ ｄｙ ＫＥＹ ＯＲＤＳ Ｗ ：Ｐ Ｓ； ｃ ｅｅ ａ ｉ ｇ ｐ ｗ ｒ ｒ ａ ｔ ｅ ｐ ｗｅ ｎ ｉ Ｓ ａ ｃ ｌｒ ｔ ｏ ｅ ； ｅ ｃ ｉ ｏ ｒ ａ ｔ— ｎ ｖ ｒｇ ｌｔ ｎ； ｈ ｓ － ｅ ｕ ｎ ｙ ｃ ａ ａ ｔ ｒ ｔ ｓ ｐ ｒ ｍｅｅ ｅ ｔ ｇ ｅ ａ ｉ ｐ ａ ｅ ｆ ｑ ｅ ｃ ｈ ｒｃ ｅ ｓｉ ； ａ ａ ｔｒｓ ｔ ｎ ｕ ｏ ｒ ｉ ｃ ｉ
滞后 。
减 小 限 幅参数 一 ， 当于强 行控 制Ｐ Ｓ 出限 相 Ｓ输
析可知 ， 采用双隔直环节 ， 同样能起到有效抑制Ｐ Ｓ Ｓ
无 功反 调 的作用 。
２５ 其他参 数对 无功反 调作 用的 影响 ．
电磁功率积分时间常数 相 当于式 （ ） ４ 中的发 电机惯量 。当 较大时 ， 令 略小于 可在降低无 功反调作用 的同时， 减少相应惯性环节产生的相位
以发 电机转速偏差△ 和电磁功率偏差△ 为输 入信号 的加速功率型Ｐ Ｓ－， Ｓ ［１ ４ 可计及发 电机机械功 ５ 率变化 ， 被认为可避免机组有功 出力快速下降时的 无功反调现象 ， 因此近年来在系统 中应用 日 益广 泛。然而 ， 某实际 电网一起机组停机事故 的录波数 据表明， 即使是加速功率型Ｐ Ｓ 在参数整定不合理 Ｓ， 情况下仍 可能出现无功反调现象 。因此 ， 有必要研 究典型Ｐ Ｓ Ｓ 参数对无功反调 的影响 ； 再者 ， 前Ｐ Ｓ 目 Ｓ
研究及应用资助项 目（０ ０ ２ ２ 一 Ｇ ） ２ １— ２ １ ＷＤ Ｓ 。
Ｐｏｅｔ ｆ ｏｒｉａｉ ｐｉ ｚｔｎ ｏ ｅＴ ｒｅＤｅ ｎｅＬｎ ｓ ｒｊｃ ｏｄｎｔ ｎ Ｏ ｔ ａｉ ｆｔ ｈｅ ｆ ｓ ｉｅ ｏＣ ｏ ｍｉ ｏ ｈ ｅ
ｆｒＨａｎ ｎ Ｐ ｗｅ ｉ （０１ ３ ７ １Ｓｕ ｙｏ ｈ ｅ ｕ ｔ ｎ ｔｂｌｔ ｏ ｉ ａ ｏ ｒＧｒｄ ２ ０ ４ ｏ ； ｔｄ ｎ ｔｅＳ ｃ ｒ ｙ ａ ｄ Ｓａ ｉｉ ｉ ｙ
发 电机转 速偏 差△ 表达 式 ， ∞ 如式 （ ） ２ 所示 。
限制电网传输能力 的瓶颈 ” 电力系统稳定器（ Ｓ ） 。 Ｐ Ｓ
基 金 项 目 ：海 南 电 网 三 道 防 线 的 协 调 优 化 研 究 项 目
（０ ０ ４ ０ ； ２ １３ ７ ）提高“ 二五” 十 贵州电 网安全稳 定性 能分析与 防御 对策
匿 回● 盈
Ｓｍ ａ ｔ ｉ ｒ Ｇｒ ｄ
第 ２卷 第 ２ ８ 期
２１年２ ０ ２ 月
电网与清洁能源
Ｐ ｗｅ ｙ ｔ ｍ ｎ ｌａ ｎ ｒｙ ｏ ｒ ｓｅ ａ ｄ Ｃ ｅ ｎ Ｅ ｅｇ Ｓ
Ｖｏ ．８ Ｎ ． １ ｏ２ ２ Ｆｂ ２ ２ ｅ ． ０１
文章 编 号 ：６ ４ ３ １ （ ０２ ０ — ０５ ０ １７ — ８４ ２ １ ）２ ０ ３ — ５
图６ 不 同隔 直 时 间 常 数 时 发 电机 有 功 及 无功 功 率 曲线
Ｆｉ ． Ｇｅ ｅ ａ ｏ ｏ ｒ ａ ｄ ｒ ａ ｔ ｅｐ ｗｅ ｅ ｐ ｎ ｅ ｇ ６ ｎ ｒ ｔ ｒ ｐ ｗｅ ｎ ｅ ｃ ｉ ｏ ｒ ｒ ｓ ｏ ｓ ｓ ｖ
ｄ ｉ ａ ｔｖａ ｖ ｎ ｕｎ ｒ ｄｉ ｅ ｅ ｆｅｒ ｎｔａ ｏ ｋ ｕｒ ｎｇ ｆ ｓ ｌ ｉ ｇ ｄｅ ｆ ｒ ｎｔｄ ｉ ｅ ｉ ｌｂｌ ｃ
（ ．ａｅ ｒ ｌ ｔｃ ｏ ｅ ｅｅｒｈＩｓｔｔ， ａ ｎ １ ０３ Ｊ ｎ ｓ ｈｎ ； ． ｉａ ｏ ｅ Ｇ ｄ Ｈ ｉ ｕ５ ０ ０ ａ ａ， ｈｎ ； １ ｔ ｉ Ｅｅ ｒ ｗ ｒ ｓａｃ ｔｕｅＮ ｍｉｇ ０ ０ ，ｉ ｇｕＣ ｉａ２ Ｈａ ｎＰ ｗ ｒ ｒ ， ａｋ ７ ２ ３Ｈ ｉ ｎ Ｃ ｉａ Ｓ ｔＧ ｄ ｃｉＰ Ｒ ｎｉ ２ ａ ｎ ｉ ｏ ｎ ３ Ｇ ｉ ｏ ｌｃ ｃＰ ｗ ｒ ｉ ａｃ ｎ ｏ ｔ ｌ ｅｔｒＧ ｉａｇ５ ０ ０ ， ｕｚｏ ， ｈｎ ． ｕｚ ｕＥｅｔ ｏ ｅ Ｄ ｓ ｔｈａ ｄＣ ｎｒ ｎｅ， ｕｙｎ ５ ０ ２ Ｇ ｉ ｕ Ｃ ｉａ） ｈ ｉ ｒ ｐ ｏＣ ｈ
ＡＢＳ ＲＡＣＴ：Ｔ ｅ ｍｏ ｔｃ ｓ— ｆｅ ｔ ｅ ｍｅｈ ｄ ｏ ａ ｉ ｇ ｌ ｗ Ｔ ｈ ｓ ｏ ｔ ｅｆ ｃｉ ｔ ｏ ｆｄ ｍｐｎ ｏ ｖ
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作 为发 电机 励 磁 系统 的 附加辅 助 环节 ， 过 调节 励 通 磁输 入 产 生 阻尼 转矩 ， 抑 制 系 统低 频振 荡 ， 高 是 提 系统 小 干扰 稳定 及 动态 稳定 最 简单 有效 的手 段［１ ２。
（Ｓ） Ｔ ｅｖｅ ｈｔａｃｌ ａｉ Ｓ ｈｃ ａｅ ｅｏ ｔ ｎ Ｐ Ｓ． ｈ ｉ ｔａ ｃｅ ｒｔ ｇ Ｐ Ｓ ｗ ｉ ｔｋｓｒｖｌ ｉ ｗ ｅ ｎ ｈ ｕｏ
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３７
蠲
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第 ２卷 ８
第２ 期
电网与清洁能源
一
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源自文库
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图 ４ 不 同 Ｐ Ｓ 益 下 发 电机 有 功 及 无 功 功 率 曲 线 Ｓ 增
加速 功率 型Ｐ Ｓ Ｓ 为代表 的 双输 人信号 型Ｐ Ｓ Ｓ 参数
整 定仍 主要 通过现 场实验 或仪器 测试 的方法反 复尝
能出现无功反调现象 ，分析 了典型Ｐ Ｓ Ｓ 参数对无 功反 调的影 响， 在此基础上提出一种基于数字仿真的Ｐ Ｓ Ｓ参数整定方法 。
对实际电网的时域仿真结果验证 了该方法的有效性 。
中图 分 类 号 ： Ｍ １ Ｔ ７１
文 献 标 志码 ： Ａ
加速功率型 电力系统稳定器参数 整定方法研 究
侯玉强１李威１ ， ， 胡剑琛２邢涛２马覃峰３ ， ，
（． １国网 电力科 学研 究院 ， 苏 南京 ２ ００ ；． 南电 网公 司， 江 １０３ ２ 海 海南 海 口 ５０ ０ ；． 州 电网公 司电力调 度 ７２ ３３ 贵 控制 中心， 贵州 贵阳 ５０ ０ ） ５０ ２
容量输 电格局以及 高顶值倍数励磁系统 的广泛应
用 ， 致 系统 的低 频 振 荡 问 题 日益 凸显 ， 至 成 为 导 甚
加 速 功率 型Ｐ Ｓ 典 型传 递 函数 框 图如 图 １ Ｓ的 所
示。 其中，∞、 为双输入信号 ； 为惯性环节时间 △ △ 常数 ， 以模拟采样或信号转换导致的延迟 ， 一般取 ０ ２ｓ ～ 为隔直时间常数 ； ～ 为超前滞后时 ． ； ０ 间常数 ； 为Ｐ Ｓ Ｓ 增益 ； 为功率匹配系数 ，通常取 １ ； ． Ｋ、 ０ 分别为补偿系数及 电磁功率积分时间常 数 ； 、 为陷波器时间常数 ， 主要用于过滤轴系扭 振和噪声 ， 通常取 ＝ ． Ｓ ＝ ． ｓ ０ ， ０１ 。 ２ 根据式（ ） １所示 的发电机转子运 动方程 ， 可知
２３ 补偿 系数 对 无功反调 作 用的 影响 ．
ｔ ｅＣ Ｉ ｔｎ ｓｏ Ｓ ｉ Ｏ Ｌ ａ ｔ ｆＰ Ｓ ｍ Ｓ
保 持 不 变 ， 分 别 取 Ｋ＝ ．５ 华 中 网 同类 型 并 ｐＯ （ ０ 不 同容 量机组 参数 ）０１ （ 中网 同类 型 同容 量机 、．３ 华 组 参 数 ） ０ （ 始 参 数 ）预 想 故 障后 发 电机有 功 和 ．初 ６ ， 及 无功 功率 响应 曲线 如 图５ 所示 。
Ｓ ｕ ｙ ｏ ａ ａ ｔ ｒｓ ｔｉ ｇ ｆ ｒ ａ ｃ ｌｒ ｔｎ ｏ ｒ ｓ ｓｅ ｓａ ｉ ｚ ｒ ｔ ｄ ｎ ｐ ｒ ｍｅ ｅ ｅｔｎ ｏ ｃ ｅｅ ａ ｉ ｇ ｐ ｗｅ ｙ ｔ ｍ ｔ ｂ ｌ ｅ ｉ
ＨＯ ｕ ｑａ ｇ Ｌ ｉ ＨＵ Ｊ ｎ ｃ ｅ２Ｘ Ｎ ａ ｉ－ｅ ｇ Ｕ Ｙ — ｉｎ Ｉ ｉ — ｈ ｎ， Ｉ Ｇ Ｔ ｏ， Ｑ ｎ ｆｎ ３ ， Ｗｅ ， ａ ＭＡ
ｏ ｉｈ ｕ Ｐ ｗｅ ｉ ｎ Ｉｓ ｆＧｕ ｚ ｏ ｏ ｒ Ｇｒｄ ａ ｄ ｔ Ｃｏ ｎｅｍｅ ｓ ｒ ｕ ｎ ｈ ｗｅｆｈ— ｕ ｔｒ ａ ｕｅ ｄ ｒ ｇ ｔ ｅ Ｔ ｌ ｉ ｔ
Ｆｖ— ｌ ｅｉｄｆ０ ０ ２ ２ 一 Ｇ ） ｉ Ｐａ Ｐ ｒ １ — ２ １ ＷＤ Ｓ． ｅ ｎ ｏ ２
Ｆ ｇ ４ Ｇｅ ｅ ａ ｏ ｏ ｒ ａ ｄ ｒ ａ ｔ ｅ ｐ ｗｅ ｅ ｐ ｎ ｅ ｉ． ｎ ｒ ｔ ｒ ｐ ｗｅ ｎ ｅ ｃ ｉ ｏ ｒ ｒ ｓ ｏ ｓ ｓ ｖ
ｄｕ ｎｇ ｆ ｔｖ ｖ ｎｇ ｕｎ ｒｄｉ ｅ ｅ ｒｉ ａｓ ａｌｉ ｄｅ ｆ ｒ ｎｔＰＳＳ ｇ ｎｓ ａｉ
摘要 ：电力系统稳定器（ Ｓ ） 抑制 系统低频振荡 的有效手 Ｐ Ｓ是
段， 通常认 为以发电机转 速偏 差和电磁功率偏差 为输入信 号 的加速功率型Ｐ Ｓ Ｓ 可避免发电机无 功反调 问题 。结合 实例 和
时域仿真分析 ，指出在参数 整定 不合 理情 况下 此类 Ｐ Ｓ Ｓ 仍可
参数整定研究 主要针对单输入信号型Ｐ Ｓ— ， 以 Ｓ ［１而 ９］ １
试［１ 迫切需要研究利用数字仿真手段整定Ｐ Ｓ １４ ２］ －， Ｓ 参
数 的方法 。
关键词 ：电力 系统稳定 器 ； 加速功率 ； 无功反 调 ； 相频特 性 ；
参数整定
１ 加 速 功 率 型 Ｐ Ｓ 理 Ｓ 原
电 网互联 使 得 系统规 模 逐 步扩 大 ，远 距 离 、 大
ｓ ｅ ｄ ａ ｄ ｅｅ ｔ ｃ ｌ ｐ ｗｅ ｓ ｉ ｐ ｔ ｓｇ ａ ｓ ｃ ｕ ｄ ｃ ｍｐ ｅ ｅｙ ｐ ｅ ｎ ｌ ｃｒ ａ ｏ ｒ ａ ｎ ｕ ｉ ｎ ｌ ｏ ｌ ｏ ｌｔ ｌ ｉ
目 ，Ｓ 在系统中得到普遍应用 ， 前 ＰＳ 是现代励磁系统
不可 缺少 的功 能之 一 。
ｏ ｅ ｃ ｍｅ ｈ ｒ ａ ｔ ｅ ｏ ｒ ｎ ｉ ｒ ｇ ｌ ｔ ｎ ｓ ｅ ｔ ｅ ｂ ｖ ｒ ｏ ｔ ｅ ｅ ｃｉ ｐ ｗｅ ａ ｔ — ｅ ｕ ａｉ ｉ ｖ ｏ ｒ ｃｉ ｄ ｙ ｉ ｆ ａ ｔ ａ ａ ｅ ｎ ｉ ｏ ｉ ｉ ｌｔ ｎ Ｂａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｉｆｕ ｎ ｅ ｃｕ ｌ ｓ ｓａ ｄ ｔ ｃ ｍｅ ｄ ｍａｎ ｓｍｕ ａ ｉ ． ｓ ｄ ｏ ｈ ｌ ｅ ｃ ｏ ｎ