华电电力系统自动化第9讲-励磁动态7课件

第九讲励磁系统的动态特性（3）肖仕武Office:J5B309Tel:80794899NorthChinaElectricPowerUniversity2/412023/3/10主要内容同步发电机的动态方程暂态电动势/转子运动/电磁转矩/端电压参数随负荷变化的规律励磁控制系统对电力系统静态稳定的影响同步发电机的固有特性考虑转子相位角变化的祛磁效应考虑励磁调节后的系统特性改善电力系统稳定性的措施——PSS传递函数/基本构成环节/电路/算法NorthChinaElectricPowerUniversity3/412023/3/10第四节励磁自动控制系统对稳定性的影响励磁系统对提高电力系统稳定性的作用一直是人们关心的问题。1、早期研究认为，无失灵区的励磁调节器可以提高电力系统的静态稳定功率极限。2、为了改善励磁调节器所引起的不稳定现象，引入了反馈校正电路。3、大型互联电力系统的增长性振荡破坏了大型系统的并联运行，系统本身的自然阻尼的微弱性是这种现象的主要原因，励磁调节器又使系统产生了负阻尼，从而导致系统的低频振荡，为此，引入了电力系统稳定器以增强系统的正阻尼。物理系统数学建模物理映射数学分析NorthChinaElectricPowerUniversity5/412023/3/101、暂态电动势的方程式发电机的用电机参数表示的同步电机方程：定子绕组磁链方程定子绕组电压平衡方程转子绕组磁链方程转子绕组电压平衡方程NorthChinaElectricPowerUniversity6/412023/3/101、暂态电动势的方程式其中，定义如下变量：NorthChinaElectricPowerUniversity7/412023/3/101、暂态电动势的方程式在实际应用中常根据对分析和计算精度要求的不同，对同步发电机的方程进行简化。1、三绕组（f、D、Q）转子模型转子q轴通常只考虑一个等值阻尼绕组Q，认为g绕组不存在。定子电压平衡方程和定子磁链方程不变。2、两绕组（f、g）转子模型转子q轴通常只考虑一个阻尼绕组g，认为D、Q绕组不存在。定子电压平衡方程不变。NorthChinaElectricPowerUniversity9/412023/3/101、暂态电动势的方程式4、恒定模型

这个模型认为励磁绕组暂态过程和励磁调节器共同作用使得：5、经典模型

经典模型是将同步电机看成一个带内阻抗的简单电源，内阻抗的电阻部分等于定子绕组的电阻，电抗部分等于d轴暂态电抗，电源电动势的大小在暂态过程中保持不变。

这个模型与经典模型是电力系统机电暂态过程分析中早期采用的两种模型。这两种模型都不计阻尼绕组对暂态过程的影响。NorthChinaElectricPowerUniversity10/412023/3/101、暂态电动势的方程式在这里采用“3不计阻尼绕组的模型”NorthChinaElectricPowerUniversity11/412023/3/10同步发电机相量图NorthChinaElectricPowerUniversity13/412023/3/101、暂态电动势的方程式NorthChinaElectricPowerUniversity14/412023/3/102、发电机转子运动方程和电磁转矩方程NorthChinaElectricPowerUniversity15/412023/3/103、发电机端电压方程NorthChinaElectricPowerUniversity17/412023/3/105、参数随负荷变化的规律NorthChinaElectricPowerUniversity18/412023/3/10二、励磁控制系统对电力系统静态稳定的影响NorthChinaElectricPowerUniversity19/412023/3/101、同步发电机的固有特性不计励磁调节时发电机所具有的特性不考虑转子相位角变化所引起的祛磁效应结论：1、2、发电机处于临界稳定结论：1、2、NorthChinaElectricPowerUniversity21/412023/3/102、考虑转子相位角变化的祛磁效应不计励磁调节特性考虑祛磁效应稳定条件?---NorthChinaElectricPowerUniversity22/412023/3/102、考虑转子相位角变化的祛磁效应机组阻尼加大，机组更加稳定运行NorthChinaElectricPowerUniversity23/412023/3/103、考虑励磁调节后的系统特性考虑励磁调节时发电机所具有的特性考虑转子相位角变化所引起的祛磁效应NorthChinaElectricPowerUniversity25/412023/3/103、考虑励磁调节后的系统特性NorthChinaElectricPowerUniversity26/412023/3/103、考虑励磁调节后的系统特性NorthChinaElectricPowerUniversity29/412023/3/103、考虑励磁调节后的系统特性NorthChinaElectricPowerUniversity30/412023/3/10回顾：参数随负荷变化的规律NorthChinaElectricPowerUniversity31/412023/3/103、考虑励磁调节后的系统特性NorthChinaElectricPowerUniversity32/412023/3/103、考虑励磁调节后的系统特性输电线轻载时系统可以稳定运行输电线重载减小了机组阻尼转矩低频振荡——减功率缓解NorthChinaElectricPowerUniversity33/412023/3/10三、改善电力系统稳定性的措施——PSS电力系统稳定器（PowerSystemStabilizer，PSS）作用是产生一个正阻尼以抵消励磁控制系统的负阻尼。转速信号经过G（s）后引至励磁系统的电压参考点NorthChinaElectricPowerUniversity34/412023/3/101、PSS的传递函数若G（s）与d（s）准确抵消，就可以提供正阻尼实际上，只要两者的相频特性相似，也能提供正阻尼NorthChinaElectricPowerUniversity35/412023/3/102、PSS的基本构成环节1、相位校正环节：用以抵消励磁系统惯性环节的滞后角2、信号复归环节：在稳态时PSS不影响发电机的稳态运行电压稳态输出为零PSS的信号单元的传递函数NorthChinaElectricPowerUniversity36/412023/3/103、PSS的电路分频器，将3000Hz正弦波转换为50Hz方波频率电压变换是将50HZ波转换为与转速偏差成正比的电压信号陷波器是将机组的扭振频率信号滤除，由二级滤波器构成放大器是满足信号对增益选择的要求转速测量频率电压变换陷波器超前/滞后放大信号复归综合限制辅助延时3000Hz20VNorthChinaElectricPowerUniversity37/412023/3/103、PSS的电路信号复归电路超前/滞后网络NorthChinaElectricPowerUniversity38/412023/3/103、PSS的电路综合限制器是在放大信号的同时限幅，当辅助输入信号超过整定值就退出PSS辅助延时电路是用于监视PSS的输出，并且在时间超过定时，将PSS的输出切除，以防止PSS内部故障而造成不必要的长时间强励。转速测量频率电压变换陷波器超前/滞后放大信号复归综合限制辅助延时3000Hz20VNorthChinaElectricPowerUniversity39/412023/3/104、PSS的算法超前/滞后环节信号复归环节NorthChinaElectricPowerUniversity40/41