标准型电力系统稳定器的工程实现.pdf

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1、第 l 4卷第 3 期 2 0 0 O年 9月 东方电气评论 D O N G F A N G D I A NQ I P I N G L U N Vo l 1 4 No 3 2 0 0 0 标 准 型 电 力 系统 稳 定 器 的 工 程 实现 j 哈 尔 滨 大 电 机 研 究 所 黄 顺 礼 1 f 摘 要根据运行原理，采用频域方法得到教 I E C推荐的 P ea s 传递 函数方框图中各环节的现场参数 关 键 词 罂 塑 橛 怠 望 徘鼍 一 一 1 罕 、瓜 1互 为 0 3 3 Hz。1 引 言 由 I E O 4-1 6 3(1 9 9 6)”及I E E E S t d 4 2

2、1 2(1 9 9 0)E 2 推 荐 的一 种 标准 型 P s s的 传 递函数方 框 图 如 图 1(a)所 示，它 用 于 阻 尼电力系统 区域 间振荡(1 O I-l z)、机组 系 统间局 部振荡(o 73 0 H z)及 机组 问局 部 振荡(1 53 O )。这些 振 荡 的 信 号 便 是 P S S 运行的主信号。显然它们 的频率 3 H z。再根据 E E S t d 4 2 1 2(9 9 0)J，其频率下 限0 3 H z，因此，P S S主信号 的频率范 围 图 1(a)方案的另一 个重要作用是 必 须抑制(阻断)轴系扭振信号的通过，该信 号的频率 4 H z L

3、2 j，保护机组 的安全运行；还有一个作用 是必须阻断来 自原动机 及电 网 的时间漂移信号(“直流”漂移信号)对电 压调节器正 常运行 的影 响。由于上述 运行需 要，I E C _ 1 及 I E E E _ 2 要 求每一台并网机组，都必须配备 P S S。采用 经典的频域 方法，根据运 行原 理 得 图 1(a)方案 的 一 种 简 单 的 工 程 实 现 线 路，见 图 1 (b)。高频滤波 器 收稿 日期：1 9 9 9 0 8 加 f a)传递 函数 维普资讯 http:/ l 7 0 东 方 电气 评 论 第 1 4卷 心 7 2传感 器(b)工程实现 图 1 标 准 型 P

4、璐 信号幅值抑制在 主信号幅值 的 1 0 范 围之 内。传感器 1 1+s 是寓于 主信号的功率 P、转速 或频率，或为它们的综合的信号变送器，实质是一个 惯 性环节。测得 幅频渐近特性 曲线 如 图 2所 示 3 。为使主信号不作严重衰减，图中的交 接频率应是=4 H z。得 的最大值为：一=1 0-0 4(s)I E E E推荐值 为 00 0 4 s。图 2 传 感 器幅频 渐 近 特性 上式是选择传感器的界定值，它可保证 主信号幅值衰减1 0，并把高频(4 H z)3高频滤 波器 高频滤器是为阻断 4 H z 的高频信号而 设 置 的，可分解为 双“r”及双二 次滤 波器。3 1 双

5、“滤波器 双“r”滤波器 1+At s+A2 S 的无 源 网络及 对应 的幅频特性 如图 3所示。图中 RI C】=R 2 C 2。交接频率，2=3 H z，于是 1 r 2】=R 1 C 1 R z C z 赢：o-0 5 3 s 取 C 1=C 2=l F，则 R1=R 2=5 3 k n，得：AI=3 r 2 1=0 1 5 9。A2=r 2】=O 0 0 2 8 s 3 2 双二 次滤 波器 双二 次滤 波器 I+A5 +A65 2 I+A，S+Ad5 2 维普资讯 http:/ 第3 期黄顺礼标准型电力系统穆定 器的工程实现 1 7 1 u 线路,r m c b)特性 图 3双“r

6、 滤波 器 是 I E C方案对 于 IE E E 2 的独到之处，是专 为抑制 轴系扭振 信号 而设 置 的，工 程实现如 图 4所示，图 中 l=R 3 C3，=R 4 c 4，f 3 =一2 1-I z，=f o+2 1-I z，这 里 为轴 系扭 振信号频率，并有=l(2 r r T 3 1)，=1 (2 )。(a)线路(b)特性 图 4 双 二 次滤 波 器 为使扭 振信 号幅值又被衰减 9 0，则 有：一：o 1 l+瓮)+利用上 述关 系，根据现场 的数值，便可得到 R 3、c 、R 4及 c 4的现 场数据，并求得：l+鲁)A4 A6=T 3 t T u A 5 T 3 1+r

7、 2 例 如，哈 三 电 厂 6 0 0 IV l W 机 组 A=1 3I-l z，得：C a；1,u F，R4=1 0 6 n，R3=1 6 5 n，C 3=0 0 8 8,u F及 A 3=O 0 4 7 7 8，A 4=A 6=0 1 5 41 0 一 8 2，A 5=0 0 2 5 1 s。4超 前相 位 补偿 器 超前相位 补偿器 1及 1 +一 +5 n 是为补偿前述传感器、高频滤波器，乃至由 P S S所形成 的整个闭 环 回路 对于 主信 号相 位 所造成的相位滞后而设置的。可以为单位，也可 以为三级，视现场具体情况而定。每 一级工程实现的有源网络如图 5 所示，图中 凰=R

8、 7，R 5=R 6+R 7，有：T。(或 r 3)：(或 T 4)=R 8 c 5 并有，6 l 一 一“式中，6 为教补偿信号(主信 号)的频 率 范围。亟 维普资讯 http:/ 1 7 2 东方电气评论 第 1 4 卷 r )线路 图 5 相 位补 偿 器 前 面已提到频率上 限=3 H z。根据 I E E E E 2 一 推荐，上 式 中 的 口取 值 为 1 0，所 以 有频率下限 厂 5=0 3 H z，这就是前述把主信 号频率下限定为 0 3 H z 的道理所在。由上 可得 C j=0 1 z F，R B=5 3 0n，R 5 =2 0 k i 1，R6=R7=1 0 k i

9、 1，TI=0 5 3 s，=0 0 5 3 s，每一 级 的最 大补偿 角=a r c s i n =5 5。I E E E t 推荐 的现 场数据 为 T I=0 1 2 s，而最大补偿角为 7 o。若=1 0，这种最 大补偿 角 是 达不 到 的，如要 达 到，则。应 取3 2、3，这样，被 补偿 的信 号频率下 限为=0 1 Hz。5放 大 器 放大器 是为补偿前述各环节，乃至 整个 P S S闭环回路对于主信号幅值所造成的 衰减而设置的。为比例放大器，工程实现如 图 6所示，I E E E 推 荐其 放大倍 数为 1 5 0。圉 6 放 大 器(b j特性 6冲洗 器 冲洗器 s 1

10、+s f l f 是为抑制各类“直流”漂移信号对电压调节 器 正 常运行 的影响 而设置 的。工程实现 如图 7所示，取交接频率 _厂 7=0 0 1 H z，则有：T5=RI 1 C6=1 5 9s 取C 6=5t ff ，有 RI 1=3 2 k i 1 (b)特性 圉 7 冲 洗器 I E E E推荐=0 5 5 0 s，其对应 的交 接频率 f 7=0、3 0 130 3 H z。由图 7(h)可 知疗取值越 小，对主信号传递 的影 响越 小；取值 越大，对 端 电压 调节的影 响越 小。一固 一 维普资讯 http:/ 第3 期 黄顺扎标准型电力系统稳定器的工程实 现 1 7 3 辎

11、 鍪 (b J增 益 8 现 场 效果 l瞵投 井 月 AV T I AV s 2 瞵投 解 列，3 井 网 虫 l，R =0 4 解列，A =0 7输 出 信 号 幅 值 限 制 器 输出信 号 幅值 限制器 为标 准 型线 路，I E E E推荐 限幅为 O 0 2一0 1 0p n。8现 场 效 果 根据资料 2 介绍的现场调试经验数 据，P S S 在励磁控制系统中的运行效果应如 图 8中 的 曲 线 l所示，即在 主 信号 频 率(0 33 H z)范 围 内。发 电机输 出对 于 P S S 输出的相 位差 接近 于零，幅值 衰减 为 03 d B，主要 依靠 调节 图 5所 示相

12、位补偿 器(甚 至级数)及图 6所示 放大器增 益来 实现。参考文献 1 I D c 一1 63(1 9 9 6)B商 呻 B 】r 0 r nI s Ma c h i n 一 Dl a I I I ic P T e 2 I E E E S t d 4 2 1 2(1 9 9 0)G u i d e f o r 枷c 1 1 g E v u a d 帕C 0|I t S v 一 3 胡寿松自动控制原理(上册)，北京：国防工业出版 杜 1 9 8 4：2 9 4一描 En gi n e e r i ng Re a l i z a t i o n o f St a nd a r d PS S 髓

13、增 u n i A o e o r d i n g t o o p e rat i n g p ri n c i p l e b y f r e q u e n c y d o ma i n me t h o d，we ma y d e s i g n c o n s ml c t i p a r a me t e r s f o r a l l l i n ks i n mms f e r f u n e t i b l o c k-d i a g r a m o f s t a n d a n t x 3 S r e c o n n n e n d e d b y P S S E n g i n e e r i n g S t a b i l i z e r 维普资讯 http:/