PSS 2A模型詳解

1、 PSS2A模型詳解1、 PSS裝設(shè)的背景穩(wěn)定的分類：電力系統(tǒng)穩(wěn)定-保持在運(yùn)行平衡點(diǎn)的能力-相反作用力之間的平衡角度穩(wěn)定電壓穩(wěn)定-保持同步的能力-同步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩平衡-保持穩(wěn)態(tài)可接受電壓的能力-無功功率的平衡暫態(tài)穩(wěn)定中長期穩(wěn)定大擾動電壓穩(wěn)定小信號穩(wěn)定振蕩不穩(wěn)定-缺乏阻尼力矩-要加裝PSS1、本機(jī) 2 區(qū)域 3 控制 4 扭轉(zhuǎn) 發(fā)電機(jī)的電磁力矩可分為同步力矩和阻尼力矩，同步力矩與同相位，阻尼力矩與同相位。同步力矩不足，將發(fā)生滑行失步；阻尼力矩不足，將發(fā)生振蕩失步。阻尼力矩包括：振蕩頻率在發(fā)電機(jī)阻尼繞組中感應(yīng)電流產(chǎn)生的異步力矩與機(jī)械損耗產(chǎn)生的阻尼力矩之和。低頻振蕩產(chǎn)生的原因有兩個(gè)：負(fù)阻尼，共振。以下

2、幾種常見的振蕩頻率是需要抑制的：單機(jī)-系統(tǒng)間的振蕩：0.5-2Hz；系統(tǒng)-系統(tǒng)間的振蕩：0.2-0.5Hz；與鍋爐等調(diào)節(jié)有關(guān)的振蕩：小于0.1Hz。勵(lì)磁控制系統(tǒng)的振蕩：一般大于2Hz。防止低頻振蕩產(chǎn)生的方法：1、增強(qiáng)系統(tǒng)聯(lián)系(投資大)2、增強(qiáng)系統(tǒng)阻尼3、調(diào)整運(yùn)行方式改變運(yùn)行方式可以防止發(fā)生低頻振蕩，但經(jīng)濟(jì)損失大，比較而言，裝設(shè)PSS是最合適的。2、PSS-2A模型的推導(dǎo)：標(biāo)么系統(tǒng)采用基于Lad的可逆標(biāo)么系統(tǒng)時(shí)，同步發(fā)電機(jī)的搖擺方程(同步電機(jī)的運(yùn)動方程) 為： (1)KD=標(biāo)么轉(zhuǎn)矩/標(biāo)么速度偏差，(阻尼因子)它表示出擾動期間轉(zhuǎn)子角的搖擺。將元件模型表示成一階微分方程組。 (2)上式的拉普拉斯形式

3、如下(Tm表示為Pm, 表示為，M=2H，KD表示為D， Te表示為Pes)： （3）其中： =速度的變化 =系統(tǒng)基準(zhǔn)頻率 314rad/s速度的標(biāo)么 機(jī)械功率變化的標(biāo)么值電功率同步分量變化的標(biāo)么值M=慣性常數(shù)D阻尼系數(shù)在額定轉(zhuǎn)速時(shí)，1，在速度小范圍變化時(shí)，可認(rèn)為仍保持為1；在感興趣的頻率范圍內(nèi)（0.23.0Hz），MsD，D可以忽略不計(jì)(注：由于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子表面的渦流效應(yīng)，當(dāng)f 0.2Hz時(shí)，D是很大的，當(dāng)f=0.5Hz時(shí)，減小為5PU，當(dāng)1Hz時(shí)，減小為2PU，水輪機(jī)的一般為0,05PU)，則公式（3）變成： （4）將公式（4）進(jìn)行變換，消去不可測量的Pm。利用高斯迭代法： （5）公式（5）

4、中的第一部分為速度信號和電功率信號的積分人工合成的機(jī)械功率積分信號， G(s)為斜坡低通濾波器的傳遞函數(shù)，第二部分為電功率的積分。從公式（5）中可以看出：當(dāng)G(s)1時(shí)，即為常規(guī)的速度信號，而當(dāng)G(s)0時(shí)，為常規(guī)的電功率積分信號。根據(jù)公式（5）并配以兩級超前環(huán)節(jié)和增益控制即構(gòu)成圖1中的PSS電路。機(jī)械功率恒定及參數(shù)匹配好的情況下，電功率的積分信號與速度信號經(jīng)兩級Washout后的值相等但極性相反，因此，合成的機(jī)械功率分量為零，PSS為電功率信號的積分的PSS。當(dāng)機(jī)械功率改變時(shí)，速度信號變化較小，而電功率的積分有一個(gè)大變化，合成的機(jī)械功率分量將不為零，這個(gè)信號將通過G(s)濾波器并減去電功率信

5、號的積分信號，形成加速功率信號，加速功率為信號的PSS理論上是沒有反調(diào)的，因此，此類電力系統(tǒng)穩(wěn)定器在改變機(jī)械功率時(shí)，勵(lì)磁系統(tǒng)的反調(diào)作用很小。 參數(shù)整定原則與方法：1、的測量方法：GEq=U+I*Xq (相量運(yùn)算)用Eq來計(jì)算的大小，此為一種近似計(jì)算法。?在ABB公司的Unitroll5000模型中為2022:Quadrature-axis-reactance of the machine for the corresponding rotor frequency oscillationSet Xx = Xq*sqrt*(1+(2pi*fo*Tq)exp2) / (1+(2pi*fo*Tqo)e

6、xp2)Use non saturated values.With: Xq = Quadrature axis synchronous reactance Tq = Quadrature axis transient time constant in short circuit Tqo = quadrature axis transient time constant in open circuit fo = Average value of freqeuncy for local oscillation mode. (typical = 1Hz)NOTE: For values are no

7、t known, the following approaches may be used Tq = Td/2 Tqo = Tdo /22、 Washout環(huán)節(jié)Tw的取值要考慮兩方面：1是低頻時(shí)的超前特性2是時(shí)間不能太長微分單元在頻率小時(shí)有超前作用，因?yàn)門越小超前作用越顯著，所以盡量要它少超前4S/(1+4S) 時(shí)的相位圖(超前很少)： 圖 用ABS表示的增益值(在0.2HZ以上都可以全部通過)S/(1+S)的頻譜圖： 注： 0DB=absolute(1) absolute(1)= -DB可以看到，如果取時(shí)間常數(shù)為1，則在0.2-2Hz上，相位遲后大，并且幅值衰減大。所以Washout時(shí)間常數(shù)

8、的取值范圍為：210 一般取3以上。但如果T大，則達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)間就會變長。所以不要太大。Tw越小，低頻時(shí)超前越多。T=1時(shí)的階躍響應(yīng)圖：T=4時(shí)的階躍響應(yīng)圖：3、KS2/(1+sT7)環(huán)節(jié)此環(huán)節(jié)對應(yīng)KS2值為T7/M(M=2H H的典型值：2極 2.5-6 4極 4-10水電：2-4)T7取值為Tw1相等。此環(huán)節(jié)的頻譜響應(yīng)(以0.27/(2S+1)為例(M=7.4)：經(jīng)過此環(huán)節(jié)后，P將有90度的遲后。領(lǐng)先P 90度，在第一個(gè)相加點(diǎn)，在機(jī)械功率恒定及參數(shù)匹配好的情況下，電功率的積分信號與速度信號經(jīng)兩級Washout后的值相等但極性相反，因此，合成的機(jī)械功率分量為零。當(dāng)機(jī)械功率改變時(shí)，速度信號變化

9、較小，而電功率的積分有一個(gè)大變化，合成的機(jī)械功率分量將不為零，這個(gè)信號將通過G(s)濾波器并減去電功率信號的積分信號，形成加速功率信號。4、G(s)濾波器大軸的扭振頻率為10Hz左右。下圖為：N=1，M=5，T8=0.2，T9=0.1的G(S)仿真結(jié)果(可用在遠(yuǎn)距離輸電有反調(diào)時(shí))。此函數(shù)起作用的時(shí)間為1S左右N=2，M=5，T8=0.2，T9=0.1的G(S)仿真結(jié)果。 可見，N越大，可以消除的扭振頻率越小。但對2Hz以下的頻率影響小。N=1，M=5，T8=3，T9=0.6的G(S)仿真結(jié)果(可用在近距離輸電有反調(diào)時(shí))。說明T9加大，起作用的時(shí)間增大，可用在有較大的反調(diào)量的實(shí)驗(yàn)中。M5，N1T

10、80T91時(shí)，起作用的時(shí)間為1S左右?；蛘哂胿ery tolerant :T8=0 T9 =2起的作用都一樣。輸電線路的長短對反調(diào)影響很大，如果輸電線路長，則效果還可以，如果輸電線路近，則可能反調(diào)大。原因分析：w由Eq得到，認(rèn)為Eq與大軸同向，Eq的頻率與w一樣，當(dāng)遠(yuǎn)距離輸電時(shí)，準(zhǔn)確度高。所以說，如果現(xiàn)場反調(diào)大（對2A模型是因?yàn)椋?，則可以加大微分時(shí)間常數(shù)，做出一定的超調(diào)，加大T9，使T8、T9環(huán)節(jié)起作用的時(shí)間增大，（如果在輸入P時(shí)，是有反調(diào)的，如果引入機(jī)械功率信號，才可以用加速度功率來調(diào)整，這樣就無反調(diào)。如果機(jī)械功率的信號小，則還是有反調(diào)的，所以如果還有反調(diào)，則可以人為使T8、T9環(huán)節(jié)出現(xiàn)一點(diǎn)

11、超調(diào)，或者減小PSS的放大倍數(shù)。）。動模中已經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證實(shí)。5超前滯后特性補(bǔ)償因?yàn)镵S2/(1+sT7)環(huán)節(jié)對已經(jīng)有了90度的遲后，所以T1T2T3T4應(yīng)該進(jìn)行超前補(bǔ)償。常用參數(shù)為：0.12, 0.04, 0.44, 0.04(視情況而定)ABB公司的PSS2A模型：發(fā)電機(jī)w變化 10Hz=1p.u. Ug P變化2p.u=1p.u. Ug ABB公司推薦的整定原則與方法：不應(yīng)該起作用的校正了，那應(yīng)該起作用的時(shí)候呢？克反調(diào)怎么實(shí)驗(yàn)，沒提供。步驟：1、 計(jì)算xx的數(shù)值：方法：Quadrature-axis-reactance of the machine for the corresponding rotor frequency oscillationSet Xx = Xq*sqrt*(1+(2pi*fo*Tq)exp2) / (1+(2pi*fo*Tqo)exp2) Use non saturated values.With: Xq = Quadrature axis synchronous reactance Tq = Quadrature axis transient time constant in short circuit Tqo = quadrature axis transient time cons