6電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS簡介及現(xiàn)場試驗課件

電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS簡介及現(xiàn)場試驗2008.12電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS簡介及現(xiàn)場試驗1PSS的必要性

隨著電力系統(tǒng)的不斷擴大、快速勵磁系統(tǒng)的廣泛采用，系統(tǒng)的阻尼變?nèi)?，致使不少系統(tǒng)的聯(lián)絡(luò)線出現(xiàn)了低頻功率振蕩。PSS的必要性隨著電力系統(tǒng)的不斷擴大、快速勵磁系2PSS與系統(tǒng)低頻震蕩電力系統(tǒng)低頻震蕩是一種發(fā)生在弱聯(lián)系的互聯(lián)電網(wǎng)之間或者發(fā)電機（群）與電網(wǎng)之間或者發(fā)電機（群）與發(fā)電機（群）之間的有功震蕩，頻率一般為0.2-2.0Hz。這種低頻功率震蕩的發(fā)生可能會導(dǎo)致聯(lián)絡(luò)線過流跳閘，或者造成系統(tǒng)與系統(tǒng)、發(fā)電機組（群）與系統(tǒng)之間的失步而解裂，擴大電網(wǎng)事故。PSS與系統(tǒng)低頻震蕩電力系統(tǒng)低頻震蕩是3PSS的作用電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS）是附加于勵磁調(diào)節(jié)器的控制手段。隨著自并激靜止勵磁系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，PSS附加控制更成為勵磁系統(tǒng)不可缺少的功能之一。好的PSS附加控制能夠增加弱阻尼或負阻尼勵磁系統(tǒng)的正阻尼，能夠有效的抑制電力系統(tǒng)低頻震蕩，從而提高發(fā)電機組（線路）的最大輸出（傳輸）能力。PSS的作用電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS）是附加于勵磁調(diào)節(jié)器的控制4PSS模型

SAVR-2000型自動勵磁調(diào)節(jié)器、NES5100自動勵磁調(diào)節(jié)器配有PSS2A/2B功能。PSS采用發(fā)電機電功率增量（△Pe）作為輸入信號，經(jīng)過超前-滯后環(huán)節(jié)和放大環(huán)節(jié)后，輸出控制電壓Upss至AVR的電壓相加點。PSS模型如圖所示。PSS模型SAVR-2000型自動勵磁調(diào)節(jié)器5PSS模型IEEE標準PSS-1A模型：PSS模型IEEE標準PSS-1A模型：6PSS模型IEEE標準PSS-2A模型：PSS模型IEEE標準PSS-2A模型：7試驗前的準備由于PSS試驗涉及到電網(wǎng)穩(wěn)定和有功調(diào)度，甚至有可能迫使機組退出運行，所以做PSS試驗時，試驗人員應(yīng)通過運行處與省調(diào)、網(wǎng)調(diào)聯(lián)系，獲得批準后方可進行試驗。

試驗前的準備由于PSS試驗涉及到電網(wǎng)穩(wěn)定和有功調(diào)度，甚至有可8試驗前的準備進行PSS試驗時，要求被試機組盡可能帶滿負荷運行，功率因數(shù)盡量接近1。

試驗前的準備進行PSS試驗時，要求被試機組盡可能帶9機組參數(shù)及試驗工況記錄機組參數(shù)：本機試驗時：UN=

kVU=

kVPN=

MWP=

MWQN=

MvarQ=

MvarCosΦN=

cosΦ=

單機試驗時，被試驗機組不供廠用電。勵磁系統(tǒng)的PID參數(shù)：KP=HKI=HKD=H

機組參數(shù)及試驗工況記錄機組參數(shù)：本10試驗保證勵磁調(diào)節(jié)器運行狀況完好功率柜運行狀況完好其他勵磁設(shè)備運行狀況完好做PSS試驗用的勵磁調(diào)節(jié)軟件準備完畢被試機組調(diào)速系統(tǒng)性能正常有關(guān)保護退出，防止誤動過欠勵限制退出試驗保證勵磁調(diào)節(jié)器運行狀況完好11檢查PSS噪聲加入通道

在參數(shù)窗中修改噪聲系數(shù)，用干電池在噪聲加入通道加時斷時續(xù)的電壓，信息窗噪聲給定處若顯示一定數(shù)值，并且電壓給定亦有微小變動，說明此通道正常。如有條件，在靜態(tài)試驗或空載試驗時最好測試此通道是否正常。若在負載情況下測試，只能測試從套裝置。

檢查PSS噪聲加入通道在參數(shù)窗中修改噪聲系數(shù)，用12試驗所需的儀器儀表準備

波形記錄儀

頻譜分析儀或動態(tài)信號分析儀一臺

較精確的指針型有效值電壓表

低延遲時間交流電壓變送器

其他試驗過程中需要的設(shè)備、儀器儀表

試驗所需的儀器儀表準備波形記錄儀13測量被試機組勵磁系統(tǒng)的滯后特性即無補償?shù)南囝l特性

無補償頻率特性即勵磁控制系統(tǒng)滯后特性，為自動電壓調(diào)節(jié)器中PSS輸入點到發(fā)電機端電壓的相頻特性。在噪聲通道加噪聲電壓，并調(diào)整電壓幅值,觀察B套信息窗中的噪聲給定（noise-value）應(yīng)有所變化。（注意：第一次送入時可能有靜電，所以要先相互短接，再對地短接放電。）測量被試機組勵磁系統(tǒng)的滯后特性即無補償?shù)南囝l特性無補償14調(diào)整噪聲可通過調(diào)整噪聲系數(shù)或加入的噪聲大小來調(diào)整噪聲給定值。噪聲給定值應(yīng)該讀取噪聲信號顯示的最大值，一般達到1-2即可，不要大于2.5V。調(diào)整噪聲可通過調(diào)整噪聲系數(shù)或加入的噪聲大小來調(diào)整噪聲給定值。15試加信號頻譜輸入信號調(diào)為零，作A/B套切換試驗,在B套為主逐漸增大測量輸入，觀察發(fā)電機轉(zhuǎn)子電壓波動情況。注意：此時監(jiān)控“運行”、“調(diào)試”按鈕，如果轉(zhuǎn)子電壓波動過大，切換到運行狀態(tài)(或者迅速切換至A套)。

試加信號頻譜輸入信號調(diào)為零，作A/B套切換試驗,在B套為主逐16測試發(fā)電機相頻特性在機端電壓擺動在±1％左右的情況下，通過PSS噪聲加入點（AVR電壓疊加點）迭加不同頻率的小干擾信號（白噪聲），用動態(tài)信號分析儀測量發(fā)電機端電壓對AVR電壓疊加點的相頻特性即勵磁系統(tǒng)滯后特性。測試發(fā)電機相頻特性在機端電壓擺動在±1％左右的情況下，通過P17記錄數(shù)據(jù)勵磁電壓有

伏波動范圍機端電壓擺動

%記錄數(shù)據(jù)18參考相頻特性曲線參考相頻特性曲線19PSS參數(shù)整定計算

完成掃頻后，等待電科院整定計算PSS環(huán)節(jié)超前滯后參數(shù)。根據(jù)上面測量（掃頻）的結(jié)果，計算被試機組PSS的補償參數(shù)（T1、T2、T3、T4）并換算為勵磁調(diào)節(jié)器所用碼值并通過工控機輸入調(diào)節(jié)器，并將噪聲系數(shù)更改為0。PSS參數(shù)整定計算完成掃頻后，等待電科院整定計算PSS環(huán)20校核相位補償特性

有補償頻率特性由無補償頻率特性與PSS單元相頻特性相加得到，其應(yīng)有較寬的頻帶，在該電力系統(tǒng)低頻振蕩區(qū)內(nèi)使PSS輸出的力矩向量對應(yīng)Δω軸在超前10o～滯后45o以內(nèi)，并使本機振蕩頻率力矩對應(yīng)Δω軸在0o～滯后30o之間。校核相位補償特性有補償頻率特性由無補償21校核相位補償特性

根據(jù)PSS模型中傳遞函數(shù)(圖1)和上述PSS參數(shù)，通過計算校核被試機組勵磁系統(tǒng)有補償?shù)南囝l特性。校核結(jié)果必須基本滿足要求。校核相位補償特性根據(jù)PSS模型中傳遞函數(shù)(圖1)和上22臨界增益測試將一個較小的增益放大倍數(shù)輸入B套調(diào)節(jié)器PSS參數(shù)窗。手動按鈕投入“PSS投入”，觀察B套有無異常。（注意：若有任何異常情況，立即退出PSS，或者切換至A套。）臨界增益測試將一個較小的增益放大倍數(shù)輸入B套調(diào)節(jié)器PSS參數(shù)23臨界增益測試若無任何異常，逐漸增加PSS的增益Kpss（注意：每次更改Kpss之前將PSS退出，更改后再投入PSS，如此反復(fù)），直到發(fā)電機勵磁電壓出現(xiàn)輕微持續(xù)的振蕩為止，此時的增益Kpss即為PSS的臨界增益。臨界增益測試若無任何異常，逐漸增加PSS的增益Kpss（24整定臨界增益測得臨界增益值為

p.u.實際整定值為

p.u.注：根據(jù)DL/T650-1998，PSS增益實際整定值一般為臨界增益的1/3～1/5。整定臨界增益測得臨界增益值為p.u.25PSS的投、切試驗投入PSS和切除PSS，觀察被試機組有關(guān)各量應(yīng)無擾動。注意：當試機組出現(xiàn)不正常情況時快速將該機組的勵磁調(diào)節(jié)器切換至另一通道（未投入PSS）運行。試驗過程中若出現(xiàn)機組或系統(tǒng)某一線路跳閘或其它事故，應(yīng)立即停止試驗，并根據(jù)事故情況迅速按運行規(guī)程規(guī)定及時進行處理。PSS的投、切試驗投入PSS和切除PSS，觀察被試機組有關(guān)各26不投PSS進行電壓階躍試驗發(fā)電機電壓給定階躍±1％-±5％，記錄發(fā)電機有功功率波動情況，以了解本機振蕩特性。在滿足錄波裝置靈敏度要求的前提下，階躍量可盡量取小些。將這些電壓階躍響應(yīng)的試驗結(jié)果進行錄波，以備和投入PSS的情況下做對比，觀察PSS對抑制有功振蕩的效果。錄波，得到機組振蕩頻率為

。

不投PSS進行電壓階躍試驗發(fā)電機電壓給定階躍±1％-±5％，27不投入PSS的參考波形不投入PSS的參考波形28投PSS情況下的電壓階躍試驗先投入主套PSS，從套暫不投入。在投入PSS情況下，做±1%UFN機端電壓階躍響應(yīng)試驗。在做PSS的電壓階躍試驗的時候若發(fā)現(xiàn)有任何問題，即可迅速切至從套，避免發(fā)生嚴重問題。在試驗過程中注意無功波動范圍。若無問題，可根據(jù)情況做±2%UFN機端電壓階躍響應(yīng)試驗。投PSS情況下的電壓階躍試驗先投入主套PSS，從套暫不投入。29檢查PSS效果錄波分析有功的振蕩情況。并根據(jù)中試所實驗人員的意見調(diào)整PSS環(huán)節(jié)有關(guān)參數(shù)，重復(fù)上述試驗。錄波分析無功、有功振蕩情況，重點檢驗有功振蕩情況，檢驗PSS抑制振蕩的效果。檢查PSS效果錄波分析有功的振蕩情況。30投入PSS的參考波形投入PSS的參考波形31確定PSS參數(shù)最后確定PSS環(huán)節(jié)整定參數(shù)。觀察投入PSS后對增加機組阻尼，抑制有功低頻振蕩的效果，效果是否明顯。確定PSS參數(shù)最后確定PSS環(huán)節(jié)整定參數(shù)。32阻尼比阻尼比表示控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)品質(zhì)的一個量，可通過階躍擾動試驗測出?？梢杂孟旅婀接嬎悖害啤肿枘岜茸枘岜缺硎究刂葡到y(tǒng)調(diào)節(jié)品質(zhì)的一個量，可通過階躍擾動試驗33計算阻尼比的擾動響應(yīng)曲線計算阻尼比的擾動響應(yīng)曲線34PSS評測PSS投入情況有功波動峰值震蕩次數(shù)震蕩頻率阻尼比不投PSS投入PSSPSS評測PSS投入情況有功波震蕩震蕩阻尼比不投PSS投入P35反調(diào)

投入PSS，按最快的有功功率變化速度調(diào)節(jié)機組出力變化10％或更多，在增、減負荷過程觀察無功功率的變化。觀察調(diào)節(jié)有功功率時的“反調(diào)”作用。應(yīng)無大變化才說明PSS效果好。反調(diào)投入PSS，按最快的有功功率變化速度調(diào)節(jié)機組出力變化36太原12#機組無PSS時2%電壓階躍響應(yīng)試驗曲線太原12#機組無PSS時2%電壓階躍響應(yīng)試驗曲線37太原12#機組PSS投入2%電壓階躍響應(yīng)試驗曲線太原12#機組PSS投入2%電壓階躍響應(yīng)試驗曲線38揚二600MW機組無PSS時1%電壓階躍響應(yīng)試驗曲線揚二600MW機組無PSS時1%電壓階躍響應(yīng)試驗曲線39揚二600MW機組投PSS時1%電壓階躍響應(yīng)試驗曲線揚二600MW機組投PSS時1%電壓階躍響應(yīng)試驗曲線40謝謝大家!!!謝謝大家!!!41電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS簡介及現(xiàn)場試驗2008.12電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS簡介及現(xiàn)場試驗42PSS的必要性

隨著電力系統(tǒng)的不斷擴大、快速勵磁系統(tǒng)的廣泛采用，系統(tǒng)的阻尼變?nèi)酰率共簧傧到y(tǒng)的聯(lián)絡(luò)線出現(xiàn)了低頻功率振蕩。PSS的必要性隨著電力系統(tǒng)的不斷擴大、快速勵磁系43PSS與系統(tǒng)低頻震蕩電力系統(tǒng)低頻震蕩是一種發(fā)生在弱聯(lián)系的互聯(lián)電網(wǎng)之間或者發(fā)電機（群）與電網(wǎng)之間或者發(fā)電機（群）與發(fā)電機（群）之間的有功震蕩，頻率一般為0.2-2.0Hz。這種低頻功率震蕩的發(fā)生可能會導(dǎo)致聯(lián)絡(luò)線過流跳閘，或者造成系統(tǒng)與系統(tǒng)、發(fā)電機組（群）與系統(tǒng)之間的失步而解裂，擴大電網(wǎng)事故。PSS與系統(tǒng)低頻震蕩電力系統(tǒng)低頻震蕩是44PSS的作用電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS）是附加于勵磁調(diào)節(jié)器的控制手段。隨著自并激靜止勵磁系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，PSS附加控制更成為勵磁系統(tǒng)不可缺少的功能之一。好的PSS附加控制能夠增加弱阻尼或負阻尼勵磁系統(tǒng)的正阻尼，能夠有效的抑制電力系統(tǒng)低頻震蕩，從而提高發(fā)電機組（線路）的最大輸出（傳輸）能力。PSS的作用電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS）是附加于勵磁調(diào)節(jié)器的控制45PSS模型

SAVR-2000型自動勵磁調(diào)節(jié)器、NES5100自動勵磁調(diào)節(jié)器配有PSS2A/2B功能。PSS采用發(fā)電機電功率增量（△Pe）作為輸入信號，經(jīng)過超前-滯后環(huán)節(jié)和放大環(huán)節(jié)后，輸出控制電壓Upss至AVR的電壓相加點。PSS模型如圖所示。PSS模型SAVR-2000型自動勵磁調(diào)節(jié)器46PSS模型IEEE標準PSS-1A模型：PSS模型IEEE標準PSS-1A模型：47PSS模型IEEE標準PSS-2A模型：PSS模型IEEE標準PSS-2A模型：48試驗前的準備由于PSS試驗涉及到電網(wǎng)穩(wěn)定和有功調(diào)度，甚至有可能迫使機組退出運行，所以做PSS試驗時，試驗人員應(yīng)通過運行處與省調(diào)、網(wǎng)調(diào)聯(lián)系，獲得批準后方可進行試驗。

試驗前的準備由于PSS試驗涉及到電網(wǎng)穩(wěn)定和有功調(diào)度，甚至有可49試驗前的準備進行PSS試驗時，要求被試機組盡可能帶滿負荷運行，功率因數(shù)盡量接近1。

試驗前的準備進行PSS試驗時，要求被試機組盡可能帶50機組參數(shù)及試驗工況記錄機組參數(shù)：本機試驗時：UN=

kVU=

kVPN=

MWP=

MWQN=

MvarQ=

MvarCosΦN=

cosΦ=

單機試驗時，被試驗機組不供廠用電。勵磁系統(tǒng)的PID參數(shù)：KP=HKI=HKD=H

機組參數(shù)及試驗工況記錄機組參數(shù)：本51試驗保證勵磁調(diào)節(jié)器運行狀況完好功率柜運行狀況完好其他勵磁設(shè)備運行狀況完好做PSS試驗用的勵磁調(diào)節(jié)軟件準備完畢被試機組調(diào)速系統(tǒng)性能正常有關(guān)保護退出，防止誤動過欠勵限制退出試驗保證勵磁調(diào)節(jié)器運行狀況完好52檢查PSS噪聲加入通道

在參數(shù)窗中修改噪聲系數(shù)，用干電池在噪聲加入通道加時斷時續(xù)的電壓，信息窗噪聲給定處若顯示一定數(shù)值，并且電壓給定亦有微小變動，說明此通道正常。如有條件，在靜態(tài)試驗或空載試驗時最好測試此通道是否正常。若在負載情況下測試，只能測試從套裝置。

檢查PSS噪聲加入通道在參數(shù)窗中修改噪聲系數(shù)，用53試驗所需的儀器儀表準備

波形記錄儀

頻譜分析儀或動態(tài)信號分析儀一臺

較精確的指針型有效值電壓表

低延遲時間交流電壓變送器

其他試驗過程中需要的設(shè)備、儀器儀表

試驗所需的儀器儀表準備波形記錄儀54測量被試機組勵磁系統(tǒng)的滯后特性即無補償?shù)南囝l特性

無補償頻率特性即勵磁控制系統(tǒng)滯后特性，為自動電壓調(diào)節(jié)器中PSS輸入點到發(fā)電機端電壓的相頻特性。在噪聲通道加噪聲電壓，并調(diào)整電壓幅值,觀察B套信息窗中的噪聲給定（noise-value）應(yīng)有所變化。（注意：第一次送入時可能有靜電，所以要先相互短接，再對地短接放電。）測量被試機組勵磁系統(tǒng)的滯后特性即無補償?shù)南囝l特性無補償55調(diào)整噪聲可通過調(diào)整噪聲系數(shù)或加入的噪聲大小來調(diào)整噪聲給定值。噪聲給定值應(yīng)該讀取噪聲信號顯示的最大值，一般達到1-2即可，不要大于2.5V。調(diào)整噪聲可通過調(diào)整噪聲系數(shù)或加入的噪聲大小來調(diào)整噪聲給定值。56試加信號頻譜輸入信號調(diào)為零，作A/B套切換試驗,在B套為主逐漸增大測量輸入，觀察發(fā)電機轉(zhuǎn)子電壓波動情況。注意：此時監(jiān)控“運行”、“調(diào)試”按鈕，如果轉(zhuǎn)子電壓波動過大，切換到運行狀態(tài)(或者迅速切換至A套)。

試加信號頻譜輸入信號調(diào)為零，作A/B套切換試驗,在B套為主逐57測試發(fā)電機相頻特性在機端電壓擺動在±1％左右的情況下，通過PSS噪聲加入點（AVR電壓疊加點）迭加不同頻率的小干擾信號（白噪聲），用動態(tài)信號分析儀測量發(fā)電機端電壓對AVR電壓疊加點的相頻特性即勵磁系統(tǒng)滯后特性。測試發(fā)電機相頻特性在機端電壓擺動在±1％左右的情況下，通過P58記錄數(shù)據(jù)勵磁電壓有

伏波動范圍機端電壓擺動

%記錄數(shù)據(jù)59參考相頻特性曲線參考相頻特性曲線60PSS參數(shù)整定計算

完成掃頻后，等待電科院整定計算PSS環(huán)節(jié)超前滯后參數(shù)。根據(jù)上面測量（掃頻）的結(jié)果，計算被試機組PSS的補償參數(shù)（T1、T2、T3、T4）并換算為勵磁調(diào)節(jié)器所用碼值并通過工控機輸入調(diào)節(jié)器，并將噪聲系數(shù)更改為0。PSS參數(shù)整定計算完成掃頻后，等待電科院整定計算PSS環(huán)61校核相位補償特性

有補償頻率特性由無補償頻率特性與PSS單元相頻特性相加得到，其應(yīng)有較寬的頻帶，在該電力系統(tǒng)低頻振蕩區(qū)內(nèi)使PSS輸出的力矩向量對應(yīng)Δω軸在超前10o～滯后45o以內(nèi)，并使本機振蕩頻率力矩對應(yīng)Δω軸在0o～滯后30o之間。校核相位補償特性有補償頻率特性由無補償62校核相位補償特性

根據(jù)PSS模型中傳遞函數(shù)(圖1)和上述PSS參數(shù)，通過計算校核被試機組勵磁系統(tǒng)有補償?shù)南囝l特性。校核結(jié)果必須基本滿足要求。校核相位補償特性根據(jù)PSS模型中傳遞函數(shù)(圖1)和上63臨界增益測試將一個較小的增益放大倍數(shù)輸入B套調(diào)節(jié)器PSS參數(shù)窗。手動按鈕投入“PSS投入”，觀察B套有無異常。（注意：若有任何異常情況，立即退出PSS，或者切換至A套。）臨界增益測試將一個較小的增益放大倍數(shù)輸入B套調(diào)節(jié)器PSS參數(shù)64臨界增益測試若無任何異常，逐漸增加PSS的增益Kpss（注意：每次更改Kpss之前將PSS退出，更改后再投入PSS，如此反復(fù)），直到發(fā)電機勵磁電壓出現(xiàn)輕微持續(xù)的振蕩為止，此時的增益Kpss即為PSS的臨界增益。臨界增益測試若無任何異常，逐漸增加PSS的增益Kpss（65整定臨界增益測得臨界增益值為

p.u.實際整定值為

p.u.注：根據(jù)DL/T650-1998，PSS增益實際整定值一般為臨界增益的1/3～1/5。整定臨界增益測得臨界增益值為p.u.66PSS的投、切試驗投入PSS和切除PSS，觀察被試機組有關(guān)各量應(yīng)無擾動。注意：當試機組出現(xiàn)不正常情況時快速將該機組的勵磁調(diào)節(jié)器切換至另一通道（未投入PSS）運行。試驗過程中若出現(xiàn)機組或系統(tǒng)某一線路跳閘或其它事故，應(yīng)立即停止試驗，并根據(jù)事故情況迅速按運行規(guī)程規(guī)定及時進行處理。PSS的投、切試驗投入PSS和切除PSS，觀察被試機組有關(guān)各67不投PSS進行電壓階躍試驗發(fā)電機電壓給定階躍±1％-±5％，記錄發(fā)電機有功功率波動情況，以了解本機振蕩特性。在滿足錄波裝置靈敏度要求的前提下，階躍量可盡量取小些。將這些電壓階躍響應(yīng)的試驗結(jié)果進行錄波，以備和投入PSS的情況下做對比，觀察PSS對抑制有功振蕩的效果。錄波，得到機組振蕩頻率為

。

不投PSS進行電壓階躍試驗發(fā)電機電壓給定階躍±1％-±5％，68不投入PSS的參考波形不投入PSS的參考波形69投PSS情況下的電壓階躍試驗先投入主套PSS，從套暫不投入。在投入PSS情況下，做±1%UFN機端電壓