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电力系统稳定器PSS4B结构改进与性能研究

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电力系统稳定器PSS4B结构改进与性能研究

作者：宗凯河北科技大学

学位级别：硕士

本文首先介绍了发电机励磁系统发展历程,以及电力系统稳定器PSS的应用与发展情况,然后阐述了电力系统低频振荡理论,低频振荡的产生机理和抑制措施,说明了电力系统稳定器的基本原理,分别介绍当前工业界几类主要的电力系统稳定器的类型:PS... 详细信息

本文首先介绍了发电机励磁系统发展历程,以及电力系统稳定器PSS的应用与发展情况,然后阐述了电力系统低频振荡理论,低频振荡的产生机理和抑制措施,说明了电力系统稳定器的基本原理,分别介绍当前工业界几类主要的电力系统稳定器的类型:PSS1A、PSS2A、PSS2B、PSS3B以及PSS4B,以及各自的结构特点和数学模型,然后依照单机无穷大系统这一假设条件,详细描述理论推导了单机无穷大模型,建立基于Heffron-Philip传递函数块的仿真模型,并结合PSS1A进行理论分析和效果检验,证实PSS是能达到抑制低频振荡的作用应用原理。通过大量的文献参考,发现PSS4B多频段并行结构的设计和使用两个输入使得调控变得困难,并且大部分的PSS改进研究都着重于算法的研究,然而本文从装置结构入手,引入PSS4B-New通过增加新的额外分支补偿来提高性能的思路,建立单机无穷大系统来验证额外分支补偿的必要性,并且建立多机仿真模型,设置机械功率突变、励磁参考电压突变、三相短路故障、单相短路故障等扰动,加上发电机启动时刻扰动,通过观察这五种扰动情况下的发电机系数,比较传统PSS2B、PSS4B和PSS4B-New的性能。为了进一步检查PSS4B-New的性能,建立高压直流输电系统,将改进的PSS4B应用于系统,和没有PSS,PSS2B,PSS4B进行对比,讨论在不同情况下的性能比较。

关键词：电力系统稳定器 PSS4B 低频振荡单机无穷大系统高压直流输电系统

电力系统稳定器PSS4B的参数整定及现场试验

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电网技术 2016年第2期40卷 508-513页

作者：赵晓伟谢欢吕思昕刘观起吴涛苏为民史扬杨宝新李文锋华北电力大学电气与电子工程学院河北省保定市071003 华北电力科学研究院有限责任公司北京市西城区100045 大唐国际陡河电厂河北省唐山市063000 中国电力科学研究院北京市海淀区100192

为使PSS4B型稳定器应用于大容量机组和三机励磁系统时能提供很好的补偿特性,分析了PSS4B型电力系统稳定器的结构和频率特性,指出典型参数PSS4B应用于实际电网时会出现相位补偿不足现象及目前已有的参数整定方法存在的问题,并提出一种简... 详细信息

为使PSS4B型稳定器应用于大容量机组和三机励磁系统时能提供很好的补偿特性,分析了PSS4B型电力系统稳定器的结构和频率特性,指出典型参数PSS4B应用于实际电网时会出现相位补偿不足现象及目前已有的参数整定方法存在的问题,并提出一种简单有效的参数整定方法,即应用中心频率法得到一组PSS4B典型参数,在此基础上,对高频段的相位补偿环节和增益环节再次进行调整的矢量相加的方法。通过在PSASP平台搭建模型进行仿真,对比典型参数的PSS4B、PSS2B和通过新方法整定后的PSS4B这3个稳定器对各频段低频振荡的抑制效果,结果表明,采用新方法整定的PSS4B对各频段振荡的抑制效果都优于另外2个稳定器的效果。最后,根据现场实测陡河6号发电机三机励磁系统的滞后特性进行了PSS4B的参数整定,完成了国内首次PSS4B的现场投入实验,为今后PSS4B的投入和现场参数整定提供了依据。

关键词：电力系统稳定器低频振荡参数整定三机励磁系统

基于最小特征轨迹的电力系统稳定器参数整定方法

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电力系统自动化 2023年第5期47卷 134-143页

作者：许昊甘德强黄润张杰黄伟浙江大学电气工程学院浙江省杭州市310027 云南电力调度控制中心云南省昆明市650011

电力系统中低频、超低频等振荡的发生会威胁电网的安全稳定运行。电力系统控制器的参数设置直接影响系统低频和超低频振荡等小干扰问题的稳定性。为分析控制器参数对于稳定性的影响,从频域角度提出了一种基于最小特征轨迹的小干扰稳定... 详细信息

电力系统中低频、超低频等振荡的发生会威胁电网的安全稳定运行。电力系统控制器的参数设置直接影响系统低频和超低频振荡等小干扰问题的稳定性。为分析控制器参数对于稳定性的影响,从频域角度提出了一种基于最小特征轨迹的小干扰稳定分析方法。首先,建立转子回路的紧凑形式Heffron-Phillips模型,并根据特征轨迹得到频域稳定裕度表达式;然后,对该稳定裕度进行灵敏度分析,实现了参数对稳定性影响的量化分析。此外,基于该方法对励磁模式进行了分析,并从理论层面解释了电力系统稳定器增益存在上界的原因,同时,给出了励磁模式频率及电力系统稳定器临界增益求解方程。最后,提出了一种控制器参数整定方法,并通过算例验证了所提方法的有效性与实用性。

关键词：电力系统稳定器参数整定最小特征轨迹灵敏度频域稳定裕度励磁模式

计及风电PSS与PLL耦合对功角振荡影响的DFIG控制参数协调优化

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高电压技术 2024年第4期50卷 1571-1582,I0035页

作者：李生虎齐楠夏伟健新能源利用与节能安徽省重点实验室(合肥工业大学) 合肥230009 合肥工业大学电气与自动化工程学院合肥230009

双馈感应发电机(doubly fed induction generator,DFIG)装设电力系统稳定器(power system stabilizer,PSS),有助于抑制同步发电机间功角振荡,但抑制效果受DFIG锁相环(phase-locked loop,PLL)跟踪误差影响。考虑PSS与PLL耦合特性对功角振荡的影响,提出改善振荡抑制效果的DFIG控制参数协调优化算法。首先基于DFIG有功控制的分解等效结构绘制DFIG-PSS与锁相误差的耦合路径,提出耦合特性解析表达。然后建立耦合解析表达对控制参数的轨迹灵敏度向量,以向量2-范数之比定义耦合强度,量化耦合特性对功角振荡的影响程度。最后基于耦合强度指标,提出带有PLL参数动态不等式约束的多步优化模型,以协调DFIG控制参数取值,提高并网系统对功角振荡的抑制效果。仿真结果证实了耦合特性对功角振荡的影响,验证了所提协调优化算法的有效性。

关键词：功角振荡双馈感应发电机电力系统稳定器锁相环耦合特性多步协调优化

基于双馈风电机组控制参数优化的电网功角振荡控制

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电工技术学报 2023年第5期38卷 1325-1338页

作者：李生虎张亚海叶剑桥李忆恺陶帝文合肥工业大学电气与自动化工程学院合肥230009

随着大量风电并网,双馈感应发电机(DFIG)与同步发电机(SG)间的动态交互,将加剧SG功角振荡。基于特征值分析的控制参数优化,未考虑非线性元件和大扰动场景。该文从抑制功角振荡出发,以SG转速为DFIG电力系统稳定器(PSS)输入信号,建立风电... 详细信息

随着大量风电并网,双馈感应发电机(DFIG)与同步发电机(SG)间的动态交互,将加剧SG功角振荡。基于特征值分析的控制参数优化,未考虑非线性元件和大扰动场景。该文从抑制功角振荡出发,以SG转速为DFIG电力系统稳定器(PSS)输入信号,建立风电并网电力系统动态模型。在微分方程中引入中间变量,以解耦状态变量轨迹灵敏度。区分状态变量与代数变量对应的雅可比矩阵,推导DFIG并网电力系统轨迹灵敏度的解析表达。设定目标函数为SG功角偏差相对值二次方对时间积分,按时间顺序累加功角对控制参数的轨迹灵敏度,得到目标函数对控制参数的梯度信息。考虑DFIG-PSS可能弱化转子侧变流器(RSC)控制效果,提出基于轨迹灵敏度的RSC和DFIG-PSS参数协调优化方法。给出4机2区域系统仿真结果,验证了所提方法对DFIG并网系统功角振荡的阻尼效果。

关键词：功角振荡参数优化轨迹灵敏度双馈感应发电机电力系统稳定器

发电机深调进相工况下加速功率型电力系统稳定器特性分析

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电力系统自动化 2022年第22期46卷 192-199页

作者：梁浩谢欢王聪秦川张广韬訾鹏国网冀北电力有限公司电力科学研究院北京市100045 国家电网有限公司华北分部北京市100010

加速功率型电力系统稳定器(PSS)在发电机深度调峰进相工况由于转速计算误差大导致功率低频振荡问题。文中结合现场功率振荡案例分析PSS产生负阻尼的原因。基于励磁装置采用电气量计算转速的主流方法,通过求解转速对有功和无功功率导数... 详细信息

加速功率型电力系统稳定器(PSS)在发电机深度调峰进相工况由于转速计算误差大导致功率低频振荡问题。文中结合现场功率振荡案例分析PSS产生负阻尼的原因。基于励磁装置采用电气量计算转速的主流方法,通过求解转速对有功和无功功率导数开展转速计算电抗参数灵敏度分析。研究在不同工况下电抗参数取值对转速计算误差影响。转速计算准确度与电抗参数以及机组运行工况相关,而且当电抗参数整定值偏大时,转速计算准确度随着机组有功降低、无功进相而变差。仿真测试和现场试验验证了理论分析的正确性,对转速计算所用电抗参数取值范围以及PSS试验注意事项提出指导建议。

关键词：深度调峰励磁装置电力系统稳定器低频振荡电抗参数

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电力系统稳定器PSS4B参数优化的研究

电力科学与技术学报 2018年第4期33卷 107-113页

作者：郭思源李理李振文熊尚峰国网湖南省电力有限公司电力科学研究院湖南长沙410007 国网湖南省电力有限公司湖南长沙410004

PSS4B作为一种新型多频段电力系统稳定器,因其在超低频段抑制振荡的巨大潜力而受到广泛关注。首先,将遗传算法中的交叉操作引入粒子群优化算法,形成一种混合粒子群优化算法,应用于PSS4B参数优化过程。然后,根据发电机Heffron-Philips模... 详细信息

PSS4B作为一种新型多频段电力系统稳定器,因其在超低频段抑制振荡的巨大潜力而受到广泛关注。首先,将遗传算法中的交叉操作引入粒子群优化算法,形成一种混合粒子群优化算法,应用于PSS4B参数优化过程。然后,根据发电机Heffron-Philips模型计算励磁系统无补偿相频特性,比较和分析功角开环与功角闭环下,无补偿相频特性的特点和差异。最后,基于功角开环励磁系统无补偿相频特性,采用混合粒子群优化算法对PSS4B进行参数的协调优化,获得优良的相位补偿效果。通过Simulink平台对比分析无PSS、PSS4B优化前、后的时域动态响应,仿真结果表明:经优化的PSS4B在不同频段上均能提供有效的阻尼,具备较强的适用性。

关键词：电力系统稳定器 PSS4B 混合粒子群优化算法相位补偿

电力系统稳定器对次同步振荡的影响及其机制研究

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中国电机工程学报 2011年第22期31卷 56-63页

作者：吴熙蒋平胡弢东南大学电气工程学院江苏省南京市210096

采用测试信号法,在普通交流系统、含静止无功补偿(static var compensator,SVC)的系统、含可控串联补偿(thyristor controlled series capacitor,TCSC)的系统中,研究速度反馈型(以Δω为输入)和功率反馈型(以_ΔPe为输入)电力系统稳定器... 详细信息

采用测试信号法,在普通交流系统、含静止无功补偿(static var compensator,SVC)的系统、含可控串联补偿(thyristor controlled series capacitor,TCSC)的系统中,研究速度反馈型(以Δω为输入)和功率反馈型(以_ΔPe为输入)电力系统稳定器(power system stabilizer,PSS)对次同步振荡阻尼特性的影响规律,得到速度反馈型PSS对次同步振荡影响较大,而功率反馈型PSS对次同步振荡几乎没有影响的结论;从PSS输入信号、相位补偿特性及PSS增益3个角度研究PSS对次同步振荡产生影响的机制:引入"次同步振荡响应比"的概念分析Δω和ΔPe的动态响应,并通过频域分析研究相位补偿环节的补偿特性及放大增益的影响。结果表明,速度反馈信号中次同步分量较大以及超前环节对次同步频率信号的放大作用是导致速度反馈型PSS对次同步振荡影响较大的主要原因。

关键词：电力系统稳定器次同步振荡柔性交流输电系统响应比频域分析

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电力系统稳定器的配置方法

中国电力 2016年第9期49卷 13-17页

作者：吴复霞王金健潘家骏尹一波林建铭汪珺曹睿南京邮电大学自动化学院江苏南京210023

电力系统稳定器PSS是一闭环运行的控制器,传统的参与因子配置法只考虑了PSS输入信号的可控可观性,当系统负载较重时,得到的配置结论可能不合理。考虑PSS输入信号和输出信号馈入侧2方面的影响,提出了电力系统稳定器配置的综合参与因子法... 详细信息

电力系统稳定器PSS是一闭环运行的控制器,传统的参与因子配置法只考虑了PSS输入信号的可控可观性,当系统负载较重时,得到的配置结论可能不合理。考虑PSS输入信号和输出信号馈入侧2方面的影响,提出了电力系统稳定器配置的综合参与因子法。最后以4机2区系统为例,分析了运行方式改变对PSS控制效果的影响,并利用综合参与因子法选择了PSS配置机,该方法适用于重载系统,比传统的参与因子配置法更有效。

关键词：电力系统稳定器低频振荡参与因子综合参与因子