rolls-royce公司电力系统稳定器(pss)在国产600mw汽轮发电机组上的应用.pdf

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1、民olls-Royce公司电力系统稳定哥哥（PSS在国产600MW我轮发电机组上的应用日j饲，2005-06-29 来自z大府组山发也有限资任公司介绍电力系统低频振荡的产生原因及危害性、PSS的根本原理、参数、作用及现场试验过程，并对实验结果进展刘论关键词：I民颁振荡励磁调节都电力系统稳定都（PSS)1 前言夭汇It大唐敛山发也有限负任公司是装机容f量为2600MW的新建大型火力发电厂，它同原有天i-1!国华金山发也有限任公司的2SOOMW俄罗斯汽轮机组构成个电源点，经三条SOOKV线路向系统送电，地处京iltf.雪负有I中心，xt也网稳定起着E且主主的支撑作用作为京i.l!Ji雪电网最大的发

2、电机组，其发电机励磁系统性能的优劣对华北电网的稳定运行具有举足轻重的影响根根国家十五方案实现全国联网的!Jl.求，华北电网规定，新建大型发电机组励磁系统院有系统稳定然施并调整好后才能并同运行，为此我厂先后完成了对3、4机组的电力系统稳定iiilP SS）定值整定和试验工作，实验效果明显。国家电力调度中心致求，2003年6月18日，在华北电力调度用方式处的组织下PSS正式投入运行2 I民颁振荡产生原因分析及危害性电力系统低颁振荡在国内外均有发生，通常出如今远问喝、E且负在7输电线路上，或者互联络统的弱联络线上，在采用快速响应商放大倍数励磁系统的条件下更容易出现随着Ill力电子技术的快速开展，快速

3、励磁调节榕的时间矿总数大为减少，这有效地改善了电压调节特性，进步了系统的暂态稳定程度，旦院l于自动励自挂调节然产生的ft力II阻尼为负值，抵消7系统本身所固有的正阻尼，佼系统的总组尼减少或成为负傻，以致系统在忧动作用后的J)J率振荡长久不能平息，甚至导致自发的低颁振荡，民频振荡的频率一般在0.2-2Hz之问民频振荡会引起联络线过流跳闸或系统与系统或机组与系统之间的失步而解列，严重威胁ll:l;)J系统的稳定。解决低频振荡问题成为电网平安稳定i奉行的重安课题之一。3 PSS原理及其作用为了既能利用高放大倍数的励磁调节部又能防.1 I：其负阻尼效应，人们对传统励磁系统逃展了改良，对一个可能号起负组

4、尼的励磁调节甘苦，向其中注入;!it些时f力II控制信号，使之可以提供正的阻尼，平息振荡，这就是PSS最根本的原理。PSS作为种附加剧oli蓝控制环节，即在励E盖电压调节都中，通过引入附加倍号，产生个正阻尼转矩，去克和i励磁调节甘苦引起的负阻尼，控制盘令可以采用电功率偏向（.6.P l、机端电压频率偏向（.6.fl、过剩功率（.6.Pm l、和发电机轴速度偏向（.6.wl以及它们的组合等它不仅可以补偿励磁调节缆的负阻尼，而且可以增加正陆尼，使发电机有效进步遏制l系统低颁振荡才能尽管PSS已是成熟的普遍技术，但它仍是消除互联电网负阻尼低锁振荡最经济有效的方法当系统规槟较小、互联程度较段时，系统振

5、荡不明显，PSS整定不为人们所关注但在当今大电网互联迅速开展的销况下，PSS的作用已经引起人们的高度重视.1994年我国南方联营电网发生的系统振荡事故是典型的例，事后分析说明，假设在此系统的主力机组上力IE段PSS，可以有效地I组尼振荡，防止有严重后果的动态稳定破坏事故的发生4 PSS的构成和传递函数早期的PSS由分立元件构成，在微机式励磁调节甘苦中PSS由软件构成，我厂3、4机组均是哈尔滨电机厂消费的三机无刷励磁发电机组，型号为QFSN-600-2YH，励磁调节然采用英国ROLLS-ROYCE（简称R-R）公司的数字式励磁调节器，PSS完全由软件构成，其PSS输入信号采用发电机电功率巨P.6

6、.P，其构造如阁1,氯局寄驰。Ud)Q”“侈，n,响。”4罩且看部野阳Iii!)万芷.l副。，rs.;CII.,因ia恒为系统稳定每（PSS）方框图d阁11包力系统稳定银（PSS)1i挝阁ROLLS-ROYCE公司的电力系统稳定格（PSSJ输入信号为发电机的负电功率信号，由此生成个相位补偿及精益控制的调节信号以对有功功率振荡产生阻尼作用现场运行参数为：PSS自动投入值：0.3PUJJ卒，返回值0.14PU功卒，Kp=2、Te=lO、T1=2、T2=0.35、T3=4、T4=0.2、TS=0.05、T6=0.08、T7=0.05.PSS输出限制土5/o5 PSS实验过程5.1 励磁系统在线无补偿

7、频率将性的测量励磁控制l系统无补偿频率特性巨p励磁系统滞后特性。王励磁控制系统滞后特性的存在，力11f1J励磁调节您的附加信号经滞后才能产生附加的矩测量励磁控制系统滞后特性应测量附加的矩；,jPSS法力l峭的滞后角度。因为在发1:1!11Li言，功率因数运行时，11L端1,ti压页，lPSS i迭力l峭的滞后角度近似等于附加的矩对PSSj毯力峭的滞后角度实验时，发电机并网运行，记录有功、无功、机端电压值，PSS不投入，用频i普仪将I噪音信号参加到l调节郁的相:IJrl点上，测量励磁系统的相赖特生.1tm斜的励磁系统在线无补偿相额将他见农1.农1励磁系统相颁特性自袋tE(）也）0.2日，0.30

8、.dle 0 ,4:3.22.,69.19.,Cl泣）0.60。6S:.中，e 120.401 122.22 弘r!z）l,Q,I.IO 申，e .143_77.,-148.09.,虹r!z）。I.SO.1.60 中，eo-172.13.,-160.19.,亟至组旦盘堕0.35.,0.40.-78.84.,8.46.,0.70.,0.75.,12.79 lJl.71 I.2.,1.25-162.71+170.22 1.7.0 1.:8日，-170.77.,-169.38.亨，0.45.,0.50.,98.47+106.25.,0.80.,0.85,-13主.30 135.531 I.30o 1

9、.40-181.61.,180.46 I,140.6311 P.,1.437+-176.67.,2.1日，,.,-178.0.,a 由农1可见，在线无补偿频率z特性根本正锐，棚位滞后比般的交流励磁机J磁系统稍大些励磁机励磁系统约为-40。一150。）5.2 励磁系统在线有补偿频率将他的j则窒有补偿频率将性出无补偿频率将蚀与PSS单元相频特性相加待到，用来反映PSS相位补偿后的附加l力矩相位。DL/T650-1998大行汽轮发电机自并励i将11励磁系统技术条件提出有性频率特阿1f:ljJ统低阳区内满足803!.-13附求，此角度以机械功率为印度革试验采用的1i制：（1）断开PSS输入端在PSS阳

10、加lPSS输入言号的相角(2)PSS环节的相角力II上励磁按市1J系统满后相角在现场试验中，PSS参数的lJi选择，可以用以上为法进展，此试验的目的是找出一组较好的PSS参敛，并尽量佼整个低频振荡频率范圈内都待到l较好的相位补偿由于R-R公司的励磁调节秘中未设置PSS输入端，也未有相应的软件，此试验在现场无法进展。因此，由中国电科院技术人员根据厂家提供的PSS的传递函数挺倒，Ui设置组PSS参数，用MATLAB自编程rJ；进展仿真计算.PSS参数：Kp=2 Te=10 T1=2 T2=0.35 T3=4 T4=0.2 TS=0.05 T6=0.08 T7=0.05，计算所得PSS斜相锁将性见倒

11、2、Kp=2.0时中时员将他曲线见图3 将计算所待的各低颁振荡频率下PSS相位角Dp与现场测得的在线无补偿频率将位上百l频率下励磁系统滞后角。，50,0.60,0.70,。80户际矿，-43.22.,-69.19-89.46 106.25 120 40,.125.79 135.30，同申p.,16 I 12.63 5.7 1.64 8.18 13 39.,18.85 。.-:59.32.,-81.82-95.17-104 61.-lll.82.-111.9-116.45,应向y0.90 1.0.,1.2.,1.30 I 50,1.60.,I 70 ,e.,-140.63,.,-143.n-16

12、2.71-181 61.-1 72.13.-16019.170.77.p.,23.l O 26.63 32.03 33.98 36.93 31.99-38.81,，斗17.53,117.14 130 68 M7.61 135.2,122.2 131.ll6,真申z申eP，其中：e+Dp 5.3 阶越响应（以4机组为例试验条件：发电机并J(Jj奉行，P=589.6MWQ=77.4Mvar Vt=19.44KV 先进展PSS不投入时2/o咆压阶越响应试验通过调节励磁调节您的输出，在发电机机端产生土2；.的阶越，录取发电机机端有功功率、机端1,1:1压、无功功率、励磁11:l压波形（见倒的，自阁4可

13、见，在PSS朱投入运行的条件下，做机端电压土2o/o阶越响应试验，在上阶越l时有功功率产生三楼振荡，振荡频率为1.5Hz.在下阶越时有功功率产生三楼振荡，振荡频率为1.5Hz.通过自动励磁调节都（AVR）控制屏幕调黎PSS增益Kp=0.5，饺入PSS，亟做2/o阶越试验通过调节励磁调节榕的输出，在发电机机端产生士2；.的阶走虫，录取发电机机端有功功率、机端1包ffi、无功功；非、励磁也应被形（见图5）。L 王稼咱送掠副附”a也旷t句1，朋叫l饥l叫囱卖营：唁二挝慧辑兰挝摆藕刷”叫盟霎靠才二仨！窍；仨；i鼠（言E豆；垦v|原载援军；ji：按苦孩案雏？！川：川智慧苦苦费12节；f,劳衰斟酌隐隐在；

14、fu；接榻当丘川江玲：；I翠Hli监；）！.且应注：I道：；当烹哥哥将要熙能较J摆摆芋摆摆剧院麟t母湾瓷器运精滚音圣母说因4无PSS时的2/o也应阶越响应，！每钵jPSS毗再哥哥大画面面Fii研Tiiio，盹扭IS!IIJ l,oa h 畸型辑f。.三世j肌附雪阳甜苦告吃HP到丛i谷羔芸芸注豆豆恳旦旦豁出1兰兰运主率与；1险峰在豆民毕业司主Jill二军歪歪歪区军军L沁活需京Til。”.L .而.A川在：I I,愕哺拇持莉情节：；.了阁5有PSS(Kp=0.5）时的2/o也压阶越响应录波阁.,自录汲阁5可见，PSS起到了抑制功率振荡的作用，无论是上阶越还是下阶越时，只产生一摆振荡，振荡颁卒为1.

15、SHz.二叫时同时币阳llllll I而旧噩噩罢辈国.降至提jB选举提博蝶翻部窑邑县屁t刽i淫蛊狡垣边芷笠E腥E竖悔荡鼠淤弘揣记t二iiij引r：七。垂拮.：灵；！：！；！甏.；革；捧主；.苦叫隔半；单路泌品始注兰运益豆豆iE于1开创；到“E）g；在：1Imrnm1l和：专吭吱奇牧幸亏仨；阁6有PSS(Kp=1.0)llJ的2/o电压阶越响应jjl:波阁一样工况下，通过AVR控制屏幕调整Kp分别为1和l2、3继续做土2/o阶越试验，录取发电机机端有功功率、机端电压、无功功率、励磁电压汲形见阁6、7、8），比拟PSS的稽益不向l时I也尼功率振荡的才能。以拔出$史合理的PSS1曾益直每体协as，辰

16、l时l:li*;UJ:a曲旷l喃l:100105.28丽豆I隔耳rsB盟主军需：Is，才SJ应运主正！i叫闹噩噩量量翻知器重去眉苦苦苦：时I盟主嚣署署辈革向图7有PSS(!Q!=2.即时的执电压除在级自愿意法凰4阁7有PSS(Kp=2.0)II-J的2/o也压阶越响jjl:波阁 自录放阁可见，PSS阻尼功率振荡才能随Kp的增大而逐步增强，无论是上阶跃还是下阶跃时，只产生一楼振荡，振荡频率为1.SHz.5.4 PSS增益整定L通过川啊！司刷刷响应即知，P叫尼功栅增强，但是增益过大同样会产生不稳定危窑，根据因3(Kp=2.0 II才的辄额将性计算曲线l PS 5在0.5Hz-2Hzn才的交流放大倍

17、数约为0.3-0.5，已经足够大由阁5至因8录i技阁结果，认为取Kp=2比拟适宜5.5 PSS反调试验对于采用发电机电功率信号的PSS，主裂的目lj作用是无功反淌，当通过减小原动机的输入功率来减少发电机的出力时，假设调整速度较快，发电机的无功输出会突然大幅度增加，几秒后又恢复到l原来无功程度假如增加了有功，那么无功会会瞬间大l限度减少几秒钟后恢复到原来程度，无功反调现象严重时将对系统运行带来不利影响，试验时，PSS投入运行，f童正总运行增i成负衍迷度改变有功功率，观察调节甘吕输出，ti压和HI!i疵，不出现随有功功率变化而大幅度摆动现象.;r,(PSS面一一豆豆T军事;J;iiF 丁百雨I五百

18、2瓦胡Im叠II r,叫医露营仕i豆督制萨平平习二：i彗.斗；g;:蘸器羁串嚣j路.去摇摆懂；.愿望刷摆睽髓辑提屋制I叶眩雯雯窍辑精持接苦再提蝉巳m斗二lii/ffiJisi阁8有PSS(Kp=3.0）时的2/oIll压阶越响应录波阁6 实验结论烛然本次实验出于平安性考虑未作大干扰的系统试验，只做7小干扰的.f!L组实验，但是通过实验结果和l录波图可看出PSS在增加系统阻尼，抑制发电机有功率振荡、进步系统稳定性1i而有明显的效果同时由于我厂是三机无届lj旋转励磁为式，l:11然励磁调节很生能优越，反响速度很快，但是根据三机励磁为式本身特有的局限性，我们相信在自并励等其它快速膨J磁系统上，PSS的效果会更好