电力系统稳定器PSS参数测试及选择

1电力系统稳定器（PSS）的作用
电力系统稳定器(简称PSS)是励磁系统的一个附加功能，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。

它抽取与低频振荡有关的信号，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。

即在自动励磁调节器输入端引入附加反馈Δpe(Δf或Δω)以提高发电机对功率（或转速）中的低频振荡分量的阻尼力矩，迅速抑制低频振荡。

PSS设备简单，效果显著，已为国内、外广泛采用。

PSS控制结构如图1。

2十三陵蓄能电厂励磁系统简介
十三陵蓄能电厂4台200 MW机组的励磁系统均为自并激励磁系统，励磁电源由机端供给，励磁变压器为3台干式变压器接成Y／Δ-5，经可控硅整流桥整流后供发电机励磁。

励磁调节器为数字式微机型励磁调节器，它是一个可自由编程的微处理机系统，该系统包括一个主处理器（MBR），3个子处理器（pr.A,B,C），另外还有数字输入、输出接口和模拟输入、输出接口，以及一个信号处理器SAB。

励磁系统的所有功能都是通过主处理器或子处理器上的程序（软件包）来实现的。

该调节器具有双自动电压调节通道和双励磁电流调节的手动调节通道。

其主要功能为将发电机电压调差、过流限制、低励限制、V／F限制、PSS等的输出信号相加后与设定电压比较，其差值经第一级电压放大，然后经PID串联校正电路。

对于快速励磁系统，当比例增益较大时一般不需要有微分单元以增加高频时的增益，
因此自并励励磁系统通常只采用PI调节。

十三陵蓄能电厂励磁系统调节器设有微分单元，调试时将微分系数K D=0，即微分单元退出。

因此自动通道单元具有积分反馈的PI（D）调节特性，手动调节通道具有P（I）调节特性。

3十三陵蓄能电厂PSS
PSS提供一个用于衰减转子振荡的附加信号。

这种转子振荡可能会在有不稳定条件线路和传输线很长时发生。

十三陵蓄能电厂PSS的功能是在励磁调节器子处理器C中来完成的。

子处理器C用计算出的有功功率去产生一个附加信号，确定有功的变化率并从中分解出与转子的角速度和角加速度成正比的分量。

这两个分量被用于产生一个具有可调的相位关系和幅值的信号，再作用于电压调节器。

如果使其稳定的信号被连接，则对发电机电压就有不可避免的边界效应影响。

这个PSS输出信号被限制在一定的范围内，以便在容许限制内保持电压调节功能。

“使其稳定”的信号独立分量如下：
K1为速度信号放大系数(V888)；K2为加速度信号放大系数(V889)。

整个稳定器的信号Z(S)是由上述速度和加速度信号构成：
式中，a为放大系数（V887），整定范围0～15.9995；P为相位(V886)，整定范围0～360°(即
0～4)。

两个可调整的参数a和p容许单独设定相位和稳定器信号的幅值，因此也就提供了一个简单的方法去调整电力系统稳定器（PSS）的参数。

4PSS参数测试及选择
1997～1998年，我们根据励磁系统及PSS频率特性及仿真试验，选取P=3.75，a=0.3、0.6、1.0，以及a=0.6，P=0、2、3、3.5、3.75两组参数进行现场试验，实验中P=2，a=0.157时已接近等幅振荡。

故未进行p=2，a=0.6的试验。

实验前发电机N=150 MW，Q=0,V T≈1，自动励磁调节器AVR输入端加3％的阶跃，使V T从1下降至0.97或从0.97增到1。

为了检查不同发电机负载对阻尼的影响，在N=200 MW时进行了无PSS及投入PSS的试验。

因为是抽水蓄能电厂，所以试验时主要分为发电机运行和电动机运行两种状态。

(1)发电机运行状态N=150 MW及200 MW不投PSS的负载阶跃响应试验V T从0.97升到1或从1降至0.97。

当N=150 MW时,功率振荡经3个周波得到抑制，阻尼比ξ＝0.15；当N=200 MW时,功率振荡经4个周波得到抑制，阻尼比ξ＝0.12。

可见输出功率加大，阻尼减弱。

(2)发电机运行状态N=150 MW时投入PSS，当P=3.75,a=0.3、0.6、1.0时的负载阶跃响应试验，V T从0.97升到1或从1降至0.97。

当a＝0.3时，K PSS=0.113，振荡经2个周波得到抑制；当a＝0.6时，K PSS=0.225，振荡经1个周波得到抑制；当a＝1.0时，K PSS=0.375，振荡不到1个周波得到抑制。

可见K PSS增大（即PSS增益加大），阻尼增加，但a=1.0时，运行中励磁电压有较大摆动，虽然不影响发电机电压及无功，但从实际效果看，a=0.6的阻尼已足够，因此K PSS 选用0.225较好。

(3)发电机运行状态N=150 MW时投入PSS，不同N值的负载阶跃响应试验，V T从0.97
升到1或从1降至0.97。

当P=3.5时,滞后角加大，阻尼略微减小，当P=2时，PSS提供负阻尼。

(4)电动机运行状态N M=205 MW时,不同PSS参数的负载阶跃响应试验，V T从0.97升到1或从1降至0.97。

此状态不投PSS时与发电机状态N=200 MW阻尼相似，振荡经4个周波得到抑制。

当PSS参数为P=3.75，a=0.3及0.6时与发电机运行状态也相似，这表明电动机运行状态时只需改变PSS输出极性,参数可以保持不变，同样可以起到与发电机状态相同的阻尼效果。

改变PSS输出极性这一功能，励磁调节器内部根据机组的运行状态自动进行改变。

(5)PSS参数的选择。

十三陵蓄能电厂的PSS原制造厂家调试时选用的参数P=0，a=0.6,虽然对机组振荡阻尼很好，但频率特性较差,因此相位单元设定P=3.75，使其有较宽的频率特性。

a值可在0.3～0.9之间，a值较小时正阻尼减小，a值大于0.6时,正常运行中励磁电压波动增大，试验表明a=0.6较合适。

在电厂1号机组上获得的PSS参数为：反映PSS相位量的P=3.75(即V886,表示输出滞后输入信号22.5°) 放大信号a=0.6(即V887,表示K PSS=0.225)。

1998年8月我们将在十三陵蓄能电厂1号机组上获得的PSS参数(相位P=3.75，放大信号a=0.6)在4台机组上进行了核对性的检查试验，结果均满足要求。

考虑到4台机组并联运行的时候阻尼应该降低一些，即减少PSS增益，因此将4台机组PSS的放大信号a改为0.3(即V887,表示K PSS=0.113)。

1998年8月十三陵蓄能电厂4台机组PSS参数按试验结果进行修改并投入运行后，机组的发电或抽水等各种运行方式均有较好的阻尼效果，有效地抑制了系统的低频振荡，满足了系统稳定运行的要求。