6电力系统稳定器PSS简介及现场试验课件

电力系统稳定器PSS简介及现场试验2008.12电力系统稳定器PSS简介及现场试验1PSS的必要性

随着电力系统的不断扩大、快速励磁系统的广泛采用，系统的阻尼变弱，致使不少系统的联络线出现了低频功率振荡。PSS的必要性随着电力系统的不断扩大、快速励磁系2PSS与系统低频震荡电力系统低频震荡是一种发生在弱联系的互联电网之间或者发电机（群）与电网之间或者发电机（群）与发电机（群）之间的有功震荡，频率一般为0.2-2.0Hz。这种低频功率震荡的发生可能会导致联络线过流跳闸，或者造成系统与系统、发电机组（群）与系统之间的失步而解裂，扩大电网事故。PSS与系统低频震荡电力系统低频震荡是3PSS的作用电力系统稳定器（PSS）是附加于励磁调节器的控制手段。随着自并激静止励磁系统的广泛应用，PSS附加控制更成为励磁系统不可缺少的功能之一。好的PSS附加控制能够增加弱阻尼或负阻尼励磁系统的正阻尼，能够有效的抑制电力系统低频震荡，从而提高发电机组（线路）的最大输出（传输）能力。PSS的作用电力系统稳定器（PSS）是附加于励磁调节器的控制4PSS模型

SAVR-2000型自动励磁调节器、NES5100自动励磁调节器配有PSS2A/2B功能。PSS采用发电机电功率增量（△Pe）作为输入信号，经过超前-滞后环节和放大环节后，输出控制电压Upss至AVR的电压相加点。PSS模型如图所示。PSS模型SAVR-2000型自动励磁调节器5PSS模型IEEE标准PSS-1A模型：PSS模型IEEE标准PSS-1A模型：6PSS模型IEEE标准PSS-2A模型：PSS模型IEEE标准PSS-2A模型：7试验前的准备由于PSS试验涉及到电网稳定和有功调度，甚至有可能迫使机组退出运行，所以做PSS试验时，试验人员应通过运行处与省调、网调联系，获得批准后方可进行试验。

试验前的准备由于PSS试验涉及到电网稳定和有功调度，甚至有可8试验前的准备进行PSS试验时，要求被试机组尽可能带满负荷运行，功率因数尽量接近1。

试验前的准备进行PSS试验时，要求被试机组尽可能带9机组参数及试验工况记录机组参数：本机试验时：UN=

kVU=

kVPN=

MWP=

MWQN=

MvarQ=

MvarCosΦN=

cosΦ=

单机试验时，被试验机组不供厂用电。励磁系统的PID参数：KP=HKI=HKD=H

机组参数及试验工况记录机组参数：本10试验保证励磁调节器运行状况完好功率柜运行状况完好其他励磁设备运行状况完好做PSS试验用的励磁调节软件准备完毕被试机组调速系统性能正常有关保护退出，防止误动过欠励限制退出试验保证励磁调节器运行状况完好11检查PSS噪声加入通道

在参数窗中修改噪声系数，用干电池在噪声加入通道加时断时续的电压，信息窗噪声给定处若显示一定数值，并且电压给定亦有微小变动，说明此通道正常。如有条件，在静态试验或空载试验时最好测试此通道是否正常。若在负载情况下测试，只能测试从套装置。

检查PSS噪声加入通道在参数窗中修改噪声系数，用12试验所需的仪器仪表准备

波形记录仪

频谱分析仪或动态信号分析仪一台

较精确的指针型有效值电压表

低延迟时间交流电压变送器

其他试验过程中需要的设备、仪器仪表

试验所需的仪器仪表准备波形记录仪13测量被试机组励磁系统的滞后特性即无补偿的相频特性

无补偿频率特性即励磁控制系统滞后特性，为自动电压调节器中PSS输入点到发电机端电压的相频特性。在噪声通道加噪声电压，并调整电压幅值,观察B套信息窗中的噪声给定（noise-value）应有所变化。（注意：第一次送入时可能有静电，所以要先相互短接，再对地短接放电。）测量被试机组励磁系统的滞后特性即无补偿的相频特性无补偿14调整噪声可通过调整噪声系数或加入的噪声大小来调整噪声给定值。噪声给定值应该读取噪声信号显示的最大值，一般达到1-2即可，不要大于2.5V。调整噪声可通过调整噪声系数或加入的噪声大小来调整噪声给定值。15试加信号频谱输入信号调为零，作A/B套切换试验,在B套为主逐渐增大测量输入，观察发电机转子电压波动情况。注意：此时监控“运行”、“调试”按钮，如果转子电压波动过大，切换到运行状态(或者迅速切换至A套)。

试加信号频谱输入信号调为零，作A/B套切换试验,在B套为主逐16测试发电机相频特性在机端电压摆动在±1％左右的情况下，通过PSS噪声加入点（AVR电压叠加点）迭加不同频率的小干扰信号（白噪声），用动态信号分析仪测量发电机端电压对AVR电压叠加点的相频特性即励磁系统滞后特性。测试发电机相频特性在机端电压摆动在±1％左右的情况下，通过P17记录数据励磁电压有

伏波动范围机端电压摆动

%记录数据18参考相频特性曲线参考相频特性曲线19PSS参数整定计算

完成扫频后，等待电科院整定计算PSS环节超前滞后参数。根据上面测量（扫频）的结果，计算被试机组PSS的补偿参数（T1、T2、T3、T4）并换算为励磁调节器所用码值并通过工控机输入调节器，并将噪声系数更改为0。PSS参数整定计算完成扫频后，等待电科院整定计算PSS环20校核相位补偿特性

有补偿频率特性由无补偿频率特性与PSS单元相频特性相加得到，其应有较宽的频带，在该电力系统低频振荡区内使PSS输出的力矩向量对应Δω轴在超前10o～滞后45o以内，并使本机振荡频率力矩对应Δω轴在0o～滞后30o之间。校核相位补偿特性有补偿频率特性由无补偿21校核相位补偿特性

根据PSS模型中传递函数(图1)和上述PSS参数，通过计算校核被试机组励磁系统有补偿的相频特性。校核结果必须基本满足要求。校核相位补偿特性根据PSS模型中传递函数(图1)和上22临界增益测试将一个较小的增益放大倍数输入B套调节器PSS参数窗。手动按钮投入“PSS投入”，观察B套有无异常。（注意：若有任何异常情况，立即退出PSS，或者切换至A套。）临界增益测试将一个较小的增益放大倍数输入B套调节器PSS参数23临界增益测试若无任何异常，逐渐增加PSS的增益Kpss（注意：每次更改Kpss之前将PSS退出，更改后再投入PSS，如此反复），直到发电机励磁电压出现轻微持续的振荡为止，此时的增益Kpss即为PSS的临界增益。临界增益测试若无任何异常，逐渐增加PSS的增益Kpss（24整定临界增益测得临界增益值为

p.u.实际整定值为

p.u.注：根据DL/T650-1998，PSS增益实际整定值一般为临界增益的1/3～1/5。整定临界增益测得临界增益值为p.u.25PSS的投、切试验投入PSS和切除PSS，观察被试机组有关各量应无扰动。注意：当试机组出现不正常情况时快速将该机组的励磁调节器切换至另一通道（未投入PSS）运行。试验过程中若出现机组或系统某一线路跳闸或其它事故，应立即停止试验，并根据事故情况迅速按运行规程规定及时进行处理。PSS的投、切试验投入PSS和切除PSS，观察被试机组有关各26不投PSS进行电压阶跃试验发电机电压给定阶跃±1％-±5％，记录发电机有功功率波动情况，以了解本机振荡特性。在满足录波装置灵敏度要求的前提下，阶跃量可尽量取小些。将这些电压阶跃响应的试验结果进行录波，以备和投入PSS的情况下做对比，观察PSS对抑制有功振荡的效果。录波，得到机组振荡频率为

。

不投PSS进行电压阶跃试验发电机电压给定阶跃±1％-±5％，27不投入PSS的参考波形不投入PSS的参考波形28投PSS情况下的电压阶跃试验先投入主套PSS，从套暂不投入。在投入PSS情况下，做±1%UFN机端电压阶跃响应试验。在做PSS的电压阶跃试验的时候若发现有任何问题，即可迅速切至从套，避免发生严重问题。在试验过程中注意无功波动范围。若无问题，可根据情况做±2%UFN机端电压阶跃响应试验。投PSS情况下的电压阶跃试验先投入主套PSS，从套暂不投入。29检查PSS效果录波分析有功的振荡情况。并根据中试所实验人员的意见调整PSS环节有关参数，重复上述试验。录波分析无功、有功振荡情况，重点检验有功振荡情况，检验PSS抑制振荡的效果。检查PSS效果录波分析有功的振荡情况。30投入PSS的参考波形投入PSS的参考波形31确定PSS参数最后确定PSS环节整定参数。观察投入PSS后对增加机组阻尼，抑制有功低频振荡的效果，效果是否明显。确定PSS参数最后确定PSS环节整定参数。32阻尼比阻尼比表示控制系统调节品质的一个量，可通过阶跃扰动试验测出。可以用下面公式计算：ζ≈阻尼比阻尼比表示控制系统调节品质的一个量，可通过阶跃扰动试验33计算阻尼比的扰动响应曲线计算阻尼比的扰动响应曲线34PSS评测PSS投入情况有功波动峰值震荡次数震荡频率阻尼比不投PSS投入PSSPSS评测PSS投入情况有功波震荡震荡阻尼比不投PSS投入P35反调

投入PSS，按最快的有功功率变化速度调节机组出力变化10％或更多，在增、减负荷过程观察无功功率的变化。观察调节有功功率时的“反调”作用。应无大变化才说明PSS效果好。反调投入PSS，按最快的有功功率变化速度调节机组出力变化36太原12#机组无PSS时2%电压阶跃响应试验曲线太原12#机组无PSS时2%电压阶跃响应试验曲线37太原12#机组PSS投入2%电压阶跃响应试验曲线太原12#机组PSS投入2%电压阶跃响应试验曲线38扬二600MW机组无PSS时1%电压阶跃响应试验曲线扬二600MW机组无PSS时1%电压阶跃响应试验曲线39扬二600MW机组投PSS时1%电压阶跃响应试验曲线扬二600MW机组投PSS时1%电压阶跃响应试验曲线40谢谢大家!!!谢谢大家!!!41电力系统稳定器PSS简介及现场试验2008.12电力系统稳定器PSS简介及现场试验42PSS的必要性

随着电力系统的不断扩大、快速励磁系统的广泛采用，系统的阻尼变弱，致使不少系统的联络线出现了低频功率振荡。PSS的必要性随着电力系统的不断扩大、快速励磁系43PSS与系统低频震荡电力系统低频震荡是一种发生在弱联系的互联电网之间或者发电机（群）与电网之间或者发电机（群）与发电机（群）之间的有功震荡，频率一般为0.2-2.0Hz。这种低频功率震荡的发生可能会导致联络线过流跳闸，或者造成系统与系统、发电机组（群）与系统之间的失步而解裂，扩大电网事故。PSS与系统低频震荡电力系统低频震荡是44PSS的作用电力系统稳定器（PSS）是附加于励磁调节器的控制手段。随着自并激静止励磁系统的广泛应用，PSS附加控制更成为励磁系统不可缺少的功能之一。好的PSS附加控制能够增加弱阻尼或负阻尼励磁系统的正阻尼，能够有效的抑制电力系统低频震荡，从而提高发电机组（线路）的最大输出（传输）能力。PSS的作用电力系统稳定器（PSS）是附加于励磁调节器的控制45PSS模型

SAVR-2000型自动励磁调节器、NES5100自动励磁调节器配有PSS2A/2B功能。PSS采用发电机电功率增量（△Pe）作为输入信号，经过超前-滞后环节和放大环节后，输出控制电压Upss至AVR的电压相加点。PSS模型如图所示。PSS模型SAVR-2000型自动励磁调节器46PSS模型IEEE标准PSS-1A模型：PSS模型IEEE标准PSS-1A模型：47PSS模型IEEE标准PSS-2A模型：PSS模型IEEE标准PSS-2A模型：48试验前的准备由于PSS试验涉及到电网稳定和有功调度，甚至有可能迫使机组退出运行，所以做PSS试验时，试验人员应通过运行处与省调、网调联系，获得批准后方可进行试验。

试验前的准备由于PSS试验涉及到电网稳定和有功调度，甚至有可49试验前的准备进行PSS试验时，要求被试机组尽可能带满负荷运行，功率因数尽量接近1。

试验前的准备进行PSS试验时，要求被试机组尽可能带50机组参数及试验工况记录机组参数：本机试验时：UN=

kVU=

kVPN=

MWP=

MWQN=

MvarQ=

MvarCosΦN=

cosΦ=

单机试验时，被试验机组不供厂用电。励磁系统的PID参数：KP=HKI=HKD=H

机组参数及试验工况记录机组参数：本51试验保证励磁调节器运行状况完好功率柜运行状况完好其他励磁设备运行状况完好做PSS试验用的励磁调节软件准备完毕被试机组调速系统性能正常有关保护退出，防止误动过欠励限制退出试验保证励磁调节器运行状况完好52检查PSS噪声加入通道

在参数窗中修改噪声系数，用干电池在噪声加入通道加时断时续的电压，信息窗噪声给定处若显示一定数值，并且电压给定亦有微小变动，说明此通道正常。如有条件，在静态试验或空载试验时最好测试此通道是否正常。若在负载情况下测试，只能测试从套装置。

检查PSS噪声加入通道在参数窗中修改噪声系数，用53试验所需的仪器仪表准备

波形记录仪

频谱分析仪或动态信号分析仪一台

较精确的指针型有效值电压表

低延迟时间交流电压变送器

其他试验过程中需要的设备、仪器仪表

试验所需的仪器仪表准备波形记录仪54测量被试机组励磁系统的滞后特性即无补偿的相频特性

无补偿频率特性即励磁控制系统滞后特性，为自动电压调节器中PSS输入点到发电机端电压的相频特性。在噪声通道加噪声电压，并调整电压幅值,观察B套信息窗中的噪声给定（noise-value）应有所变化。（注意：第一次送入时可能有静电，所以要先相互短接，再对地短接放电。）测量被试机组励磁系统的滞后特性即无补偿的相频特性无补偿55调整噪声可通过调整噪声系数或加入的噪声大小来调整噪声给定值。噪声给定值应该读取噪声信号显示的最大值，一般达到1-2即可，不要大于2.5V。调整噪声可通过调整噪声系数或加入的噪声大小来调整噪声给定值。56试加信号频谱输入信号调为零，作A/B套切换试验,在B套为主逐渐增大测量输入，观察发电机转子电压波动情况。注意：此时监控“运行”、“调试”按钮，如果转子电压波动过大，切换到运行状态(或者迅速切换至A套)。

试加信号频谱输入信号调为零，作A/B套切换试验,在B套为主逐57测试发电机相频特性在机端电压摆动在±1％左右的情况下，通过PSS噪声加入点（AVR电压叠加点）迭加不同频率的小干扰信号（白噪声），用动态信号分析仪测量发电机端电压对AVR电压叠加点的相频特性即励磁系统滞后特性。测试发电机相频特性在机端电压摆动在±1％左右的情况下，通过P58记录数据励磁电压有

伏波动范围机端电压摆动

%记录数据59参考相频特性曲线参考相频特性曲线60PSS参数整定计算

完成扫频后，等待电科院整定计算PSS环节超前滞后参数。根据上面测量（扫频）的结果，计算被试机组PSS的补偿参数（T1、T2、T3、T4）并换算为励磁调节器所用码值并通过工控机输入调节器，并将噪声系数更改为0。PSS参数整定计算完成扫频后，等待电科院整定计算PSS环61校核相位补偿特性

有补偿频率特性由无补偿频率特性与PSS单元相频特性相加得到，其应有较宽的频带，在该电力系统低频振荡区内使PSS输出的力矩向量对应Δω轴在超前10o～滞后45o以内，并使本机振荡频率力矩对应Δω轴在0o～滞后30o之间。校核相位补偿特性有补偿频率特性由无补偿62校核相位补偿特性

根据PSS模型中传递函数(图1)和上述PSS参数，通过计算校核被试机组励磁系统有补偿的相频特性。校核结果必须基本满足要求。校核相位补偿特性根据PSS模型中传递函数(图1)和上63临界增益测试将一个较小的增益放大倍数输入B套调节器PSS参数窗。手动按钮投入“PSS投入”，观察B套有无异常。（注意：若有任何异常情况，立即退出PSS，或者切换至A套。）临界增益测试将一个较小的增益放大倍数输入B套调节器PSS参数64临界增益测试若无任何异常，逐渐增加PSS的增益Kpss（注意：每次更改Kpss之前将PSS退出，更改后再投入PSS，如此反复），直到发电机励磁电压出现轻微持续的振荡为止，此时的增益Kpss即为PSS的临界增益。临界增益测试若无任何异常，逐渐增加PSS的增益Kpss（65整定临界增益测得临界增益值为

p.u.实际整定值为

p.u.注：根据DL/T650-1998，PSS增益实际整定值一般为临界增益的1/3～1/5。整定临界增益测得临界增益值为p.u.66PSS的投、切试验投入PSS和切除PSS，观察被试机组有关各量应无扰动。注意：当试机组出现不正常情况时快速将该机组的励磁调节器切换至另一通道（未投入PSS）运行。试验过程中若出现机组或系统某一线路跳闸或其它事故，应立即停止试验，并根据事故情况迅速按运行规程规定及时进行处理。PSS的投、切试验投入PSS和切除PSS，观察被试机组有关各67不投PSS进行电压阶跃试验发电机电压给定阶跃±1％-±5％，记录发电机有功功率波动情况，以了解本机振荡特性。在满足录波装置灵敏度要求的前提下，阶跃量可尽量取小些。将这些电压阶跃响应的试验结果进行录波，以备和投入PSS的情况下做对比，观察PSS对抑制有功振荡的效果。录波，得到机组振荡频率为

。

不投PSS进行电压阶跃试验发电机电压给定阶跃±1％-±5％，68不投入PSS的参考波形不投入PSS的参考波形69投PSS情况下的电压阶跃试验先投入主套PSS，从套暂不投入。在投入PSS情况下，做±1%UFN机端电压