关于PSS的数学模型

关于PSS的数学模型一、PID控制模型及PSS相加点EXC9000励磁调节器自动通道的主控制部分如图1所示。其中：PSS_uk为PSS加入点，PID输出的有效数据范围是：-10000～＋10000。UgUgUgdPSS_uk-10000Kavr+10000-++PID输出图1自动通道的主控制环节PSS的相位补偿作用由两部分组成：（1）Φe：励磁系统本身的相位滞后特性――即励磁系统在线无补偿频率特性。指从PSS加入点到发电机输出的相位。（2）Фpss：通过PSS模型整定的相位补偿特性。指从PSS输入点到PSS加入点即PSS环节产生的相位补偿。PSS整体的相位补偿角度为：以-ΔPe为参考，有补偿相位＝Фpss＋Φe。二、PSS1A的数学模型EXC9000励磁调节器自动通道的PSS1A的数学模型如图2所示。PePeKpssPSS_uk-1图2PSS1A的数学模型PSS1A的数学模型，以发电机电功率做为PSS的输入，是单变量输入。发电机电功率很容易通过测量的方法获得，是PSS中普遍采用的输入变量。从抑制低频振荡的效果来说，发电机电功率作为产生附加电磁力矩的参考量，是最有效的变量。PSS1A存在的主要问题是反调现象。正常调节情况下，当发生有功功率振荡时，电功率增加，PSS输出负值使励磁电流减少，从而减少电功率，起阻尼振荡的作用。但当调节原动机,使机械功率增加时,电功率也相应增加,此时由于PSS的作用会使励磁减少。这种因PSS的原因，当原动机输出功率增加（或减少）时引起励磁电压、机端电压和无功功率减少（或增加）的现象，就称为反调。反调对静态稳定不利。使用PSS1A时，为了避免“反调”现象，普遍采用的方法是：在调节发电机电功率输出过程中，暂时闭锁PSS；而在调节稳定后，才解除闭锁，使PSS再投入运行。随着自动发电控制（AutomationGenerationControl，即AGC）广泛应用，发电机电功率调节速度变快，调节也变得十分频繁，电网不再允许采用暂时闭锁PSS的方法解决“反调”问题。解决PSS“反调”问题的主要方法，是引入转速信号ω。三、PSS2A的数学模型PSS2A以转速信号与电功率信号合成的加速功率做为PSS的输入量，在解决“反调”问题的同时，不影响PSS的阻尼效果。EXC9000励磁调节器自动通道的PSS2A的数学模型如图3所示。图3PSS2A的数学模型其中：，H为机组转子机械部分的惯性时间常数。2H值一般在8s左右。现场试验中，如果发现2H值与8s相差较大，应提出疑问。2H的计算方法如下：式中：――飞轮转矩，单位kN·m2，即千牛·米2；的原始单位可能为吨·米2，换算关系：1吨·米2＝9.8千牛·米2――转子额定转速，单位r/min，即转/分；――发电机额定视在容量，单位kVA，即千伏安；在PSS2A模型中增加第3级超前－滞后环节，是为了适应励磁机励磁系统的需要。在自并励励磁系统中，可不使用第3级。其中，为了模型测试、试验及整定的方便，在程序处理中，设置了如下具有开关特性的参数：TW2=0时，该隔直环节不使用；TW4=0时，该隔直环节不使用；TW1＝TW2=0时，两级隔直环节总输出恒等于零；TW3＝TW4=0时，两级隔直环节总输出恒等于零；T7=0时，该环节不使用；T9=0时，陷波器环节输出恒等于零；T5=T6=0时，该环节不使用。电功率信号与转速信号经两级Washout（隔直环节）、一级惯性后，形成合成的机械功率分量（PSS_6），经陷波器并减去电功率信号，就形成了加速功率信号。电力系统出现低频振荡情况时，在机械功率恒定及参数匹配好的情况下，合成的机械功率分量（PSS_6）为零，PSS2A相当于电功率信号的PSS在起作用。而当机械功率改变时，速度信号变化较小，而电功率的信号有一个大变化，加速功率信号接近于0，PSS2A的输出为0，无作用。因此，以加速功率为输入的PSS2A理论上是没有反调的。此类电力系统稳定器在改变机械功率时