電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS)及其在三峽機組的應(yīng)用

電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS)及其在三峽機組的應(yīng)用彭煒東，薛福文題，最終確定了一種適合的三峽機組的作者簡介：彭煒東(1968－)，碩士，男，高級工程師，長期從事勵磁系統(tǒng)的檢修和維護工作，現(xiàn)從事水電廠二次設(shè)備的管理工作。作者照片：彭煒東(左三)、邵顯鈞(左一)、王思南(左二)、陳小明(右三)、曾濤(右二)、王波(右一)在中國電機工程學(xué)會大電機專委會勵磁分專業(yè)委員會(海南三亞會議)上合影。1.前言不斷擴大，大電網(wǎng)存在的問題也逐步顯現(xiàn)出來，美國、英國、意大利等國都相繼發(fā)生過大規(guī)模的停電事故，各國專家對大電網(wǎng)存在的問題也越來越關(guān)注，其中大電網(wǎng)的穩(wěn)定性問題一直是專家們關(guān)注的焦點。低頻振蕩是影響電網(wǎng)穩(wěn)定性的一個重要因素，對低頻振蕩PSS電力系統(tǒng)產(chǎn)生低頻振蕩的原因很多，其中主要原因是電網(wǎng)構(gòu)架薄弱，各區(qū)域電網(wǎng)之間的阻尼較身的阻尼來平息振蕩，從而使得送功率、調(diào)整勵磁調(diào)節(jié)器的相關(guān)參數(shù)等，但最為有效且經(jīng)濟的方法是采用電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS)。發(fā)電機的勵磁控制系統(tǒng)是一個由多個慣性環(huán)節(jié)組成的反饋控制系統(tǒng)。從勵磁調(diào)節(jié)器的信號測量勵磁系統(tǒng)是一個滯后環(huán)節(jié)。正是由于這種滯后性，使得在系統(tǒng)低頻振蕩時，勵磁電流的變化滯后于轉(zhuǎn)－ω平面上，和轉(zhuǎn)子速度變化同相的力矩是正阻尼力矩，反相的是負阻尼力矩，和角度變化同相的力矩是正同步力矩，反相的為負同步力矩。在電力系統(tǒng)中并聯(lián)運行的同步發(fā)電機，它穩(wěn)定運行的必要條而最終失去穩(wěn)定，而當(dāng)同步力矩系數(shù)為負時，發(fā)電機將出現(xiàn)爬行失步。Pe是反向的，即ΔU與ΔP反向。由此可以確定各變量在δ－ω平面的方向如圖一所示。當(dāng)電力系統(tǒng)中發(fā)生功率擾動時，機組的轉(zhuǎn)子角Δδ要發(fā)生變化，但是由于勵磁調(diào)節(jié)器是采用按電壓偏差信號-ΔU進T負值，即其提供負的阻尼。為了消除這種負阻尼，需要提供一個附∑T∑從本質(zhì)上講，引入PSS是為了補償勵磁調(diào)節(jié)器對機電振蕩產(chǎn)生的負阻尼，以提高系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)下假定機械功率不變而得到的，在使用上效果也不錯，只是在原動機功率變化時會出現(xiàn)反調(diào)現(xiàn)象，一3234超前滯后環(huán)節(jié)K56567信號采集環(huán)節(jié)高頻濾波環(huán)節(jié)42放大及自動復(fù)位環(huán)節(jié)限幅環(huán)節(jié)信號采集環(huán)節(jié)對輸入的信號進行變換處理，是一個慣性環(huán)節(jié)，會產(chǎn)生一定的時延。一般來說，值也不可太小?？筛鶕?jù)現(xiàn)場情況進行調(diào)整。高頻濾波環(huán)節(jié)是用于抑制發(fā)電機有關(guān)振蕩的，經(jīng)過信號采集環(huán)節(jié)變換后的主信號的頻率都不大關(guān)重要。其設(shè)計原則，首先必須把機組軸系扭振信號、信號采集環(huán)節(jié)輸出的脈動及白噪聲的幅值抑制到較低的水平,同時必須保證幅值小(即曲線越陡)越好。高頻濾波環(huán)節(jié)的低通截止頻率設(shè)計值通常為3.5~3.8Hz。一般為了調(diào)試方便，在設(shè)計中可采用了兩級濾波方式。兩級超前—滯后補償環(huán)節(jié)。這種補償器的實質(zhì)是一種比例系數(shù)為1的帶有慣性的比例微分環(huán)節(jié)，TTTT間常數(shù)。視現(xiàn)場需要，補償器可為一級，也可為三級。T2及T4的取值主要根據(jù)前述濾波器帶寬頻率附號采集環(huán)節(jié)及濾波器)所造成的振蕩反饋信號的滯后程度，即要求出超前補償?shù)慕嵌取Ｂ返拈_環(huán)增益，它與根軌跡增益僅差一個由傳感器、濾波器及補償器增益構(gòu)成的比例系數(shù)，因此直接65信號通過的隔“直”電路，只有交流主信號經(jīng)過時，才允許通過，否則便把輸出回路自動關(guān)閉，國內(nèi)習(xí)上述標(biāo)準(zhǔn)型PSS可用于抑制可能發(fā)生的局部電機與系統(tǒng)間的振蕩、區(qū)域間振蕩及機組間振蕩。局部電機與系統(tǒng)間的振蕩是指同一電廠一臺或多臺電機與系統(tǒng)間發(fā)生的擺動，頻率一般為0.7~2Hz。對于具有靜止勵磁裝置(可控硅整流勵磁)的勵磁系統(tǒng)，由于響應(yīng)速度快，引發(fā)這種可能性大，因此必PSS域機組群所發(fā)生的擺動，頻率一般不對該類振蕩的抑制作用可能會不及對前兩類振蕩的抑制效果來得明顯。為了避免機組軸系扭振信號不3.PSS在三峽機組的應(yīng)用否以及其對低頻段振蕩抑制作用的好壞對川渝、華中電網(wǎng)的潮流及全國聯(lián)網(wǎng)的安全性有重要影三峽左岸電站目前有兩種類型的發(fā)電機組，一種由ALSTOM公司提供，另一種由VGS聯(lián)為自并勵可控硅靜止勵磁，勵磁調(diào)節(jié)器采用PID附加PSS的調(diào)節(jié)方式，機組及勵磁系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)如表一及表二所示。表一：發(fā)電機組參數(shù)參數(shù)名參數(shù)名稱序MMVAMVAKV不飽和/飽和，額定容量時不飽和/飽和，最大容量時不飽和/飽和，額定容量時不飽和/飽和，最大容量時不飽和/飽和，額定容量時不飽和/飽和，最大容量時H號額定容量最大容量最大容量時功率因數(shù)額定電壓額定功率因數(shù)額定頻率相數(shù)額定轉(zhuǎn)速定子繞組連接方式勵磁繞組對地電容勵磁繞組自感定子繞組對地電容轉(zhuǎn)子繞組電阻ABB3Y3Y表二：勵磁系統(tǒng)參數(shù)ABB參數(shù)名稱空載勵磁電壓空載勵磁電流負載勵磁電壓負載勵磁電流勵磁頂值電壓勵磁頂值電流允許強勵時間單橋退出，允許工