一種勵(lì)磁調(diào)節(jié)器抑制低頻振蕩性能的在線評(píng)估方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于工業(yè)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電廠發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的電力系 統(tǒng)穩(wěn)定器PSS抑制低頻振蕩性能的在線評(píng)估方法，用于評(píng)價(jià)電網(wǎng)上的電廠發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁調(diào) 節(jié)器的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS是否能有效抑制大區(qū)電網(wǎng)互聯(lián)后發(fā)生的低頻振蕩。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的日益擴(kuò)大，更大容量的發(fā)電機(jī)組被投入運(yùn)行。為提高大機(jī)組 的暫態(tài)穩(wěn)定性，高增益快速響應(yīng)勵(lì)磁系統(tǒng)開始被廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)，在一定的運(yùn)行方式 下惡化了系統(tǒng)阻尼，使得互聯(lián)大電力系統(tǒng)在小干擾和缺乏阻尼的情況下易發(fā)生振蕩失步， 表現(xiàn)為并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)群的轉(zhuǎn)子之間發(fā)生相對(duì)搖擺振蕩，發(fā)電機(jī)的功角、轉(zhuǎn)速、功率，以 及互聯(lián)系統(tǒng)中的母線電壓、線路功率等相關(guān)電氣量也將相應(yīng)發(fā)生振蕩。其振蕩頻率范圍一 般在0. 04Hz~4Hz之間，相較于系統(tǒng)工頻而言振蕩頻率較低，故稱為低頻振蕩。其對(duì)電網(wǎng) 的安全穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成嚴(yán)重威脅。
[0003] 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS是為抑制低頻振蕩而研宄的一種附加勵(lì)磁控 制技術(shù)。通過在勵(lì)磁調(diào)節(jié)器中引入領(lǐng)先于軸速度的附加信號(hào)，產(chǎn)生一個(gè)正阻尼轉(zhuǎn)矩，去克服 原勵(lì)磁調(diào)節(jié)器中產(chǎn)生的負(fù)阻尼轉(zhuǎn)矩，是迄今為止增強(qiáng)系統(tǒng)阻尼、抑制低頻振蕩的最有效、最 經(jīng)濟(jì)的首選措施。但是，目前并沒有一種可以在線考核電廠發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的電力系 統(tǒng)穩(wěn)定器PSS投運(yùn)后抑制低頻振蕩效果的方法。因此有必要研宄一種電廠發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁調(diào) 節(jié)器的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS抑制低頻振蕩性能在線指標(biāo)分析與評(píng)估方法。以實(shí)現(xiàn)對(duì)電廠發(fā) 電機(jī)組所連接的電網(wǎng)低頻振蕩情況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，同時(shí)對(duì)電廠發(fā)電機(jī) 組勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS抑制低頻振蕩的效果進(jìn)行量化考核，在線實(shí)時(shí)分析評(píng) 價(jià)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)電廠發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS抑制低頻振蕩效果不顯著乃至 沒有抑制效果時(shí)，能夠及時(shí)地進(jìn)行報(bào)警，發(fā)現(xiàn)電廠發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器 PSS薄弱環(huán)節(jié)，以便及時(shí)調(diào)整電廠發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS參數(shù)，從而使 電網(wǎng)上的電廠發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS能有效抑制大區(qū)電網(wǎng)互聯(lián)后發(fā) 生的低頻振蕩，不斷提高互聯(lián)電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性，保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供一種方法簡便、運(yùn)算及時(shí)、成本 低廉的電網(wǎng)低頻振蕩在線監(jiān)測(cè)方法及電廠發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS抑 制低頻振蕩性能的在線評(píng)估方法。
[0005] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：
[0006] 一種勵(lì)磁調(diào)節(jié)器抑制低頻振蕩性能的在線評(píng)估方法，其特征在于：所述方法根據(jù) 電廠發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁調(diào)節(jié)器實(shí)際采用的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS模型，實(shí)時(shí)計(jì)算勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的電 力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS輸出幅值Urpss，將其與低頻振蕩告警閾值比較，判斷電網(wǎng)是否發(fā)生低頻 振蕩，同時(shí)根據(jù)有功功率擾動(dòng)響應(yīng)曲線平均阻尼比評(píng)價(jià)電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS抑制電網(wǎng)低頻 振蕩效果。
[0007] 本發(fā)明所公開的一種勵(lì)磁調(diào)節(jié)器抑制低頻振蕩性能的在線評(píng)估方法，其中的勵(lì)磁 調(diào)節(jié)器為實(shí)際電廠發(fā)電機(jī)組帶有電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器；其特征在于，所述在 線評(píng)估方法包括以下步驟：
[0008] 步驟1 :在RTDS仿真系統(tǒng)中建立勵(lì)磁調(diào)節(jié)器模型即模擬勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，將所述模擬 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS選擇為與實(shí)際電廠發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的電力系統(tǒng)穩(wěn) 定器PSS -致的傳遞函數(shù)，并根據(jù)實(shí)際電廠發(fā)電機(jī)組的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器進(jìn)行參數(shù)整定；
[0009] 步驟2 :確定實(shí)際電廠發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS低頻振蕩告警 閾值，并將該低頻振蕩告警閾值作為模擬勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS的低頻振蕩告 警閾值；
[0010] 步驟3 :使RTDS仿真系統(tǒng)與實(shí)際電廠發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁調(diào)節(jié)器構(gòu)成恒機(jī)端電壓運(yùn)行的 閉環(huán)仿真系統(tǒng)，在實(shí)際電廠發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS不投入狀態(tài)下，通 過實(shí)際電廠發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的階躍試驗(yàn)?zāi)M低頻振蕩，計(jì)算在電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS不 投入狀態(tài)下電網(wǎng)的低頻振蕩期間有功功率擾動(dòng)響應(yīng)曲線頻率的平均值以及平均阻尼比e， 建立電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS不投入狀態(tài)下的電網(wǎng)在不同振蕩頻率的平均阻尼比離線策略關(guān) 系對(duì)照表；
[0011] 步驟4:在實(shí)際電廠發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁調(diào)節(jié)器正常運(yùn)行中，投入電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS， 模擬勵(lì)磁調(diào)節(jié)器實(shí)時(shí)采集電廠發(fā)電機(jī)組機(jī)端電壓、機(jī)端電流信號(hào)，并計(jì)算模擬勵(lì)磁調(diào)節(jié)器 的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS輸出幅值Urpss ;
[0012] 步驟5 :若根據(jù)步驟4所計(jì)算的模擬勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS輸出幅值 Urpss大于低頻振蕩告警閾值，則計(jì)算實(shí)際電廠發(fā)電機(jī)組所連接的電網(wǎng)在低頻振蕩期間有 功功率擾動(dòng)響應(yīng)曲線的頻率平均值f pss和平均阻尼比G pss;
[0013] 步驟6 :根據(jù)步驟5的計(jì)算結(jié)果對(duì)發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS抑 制電網(wǎng)低頻振蕩效果判斷分析：
[0014] 查詢步驟3中建立的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS不投入狀態(tài)下的不同振蕩頻率的平均阻 尼比離線策略表，通過比較相同振蕩頻率下，有PSS的有功功率擾動(dòng)響應(yīng)曲線的平均阻尼 比G pss與無PSS的平均阻尼比e來評(píng)估電廠發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS 抑制電網(wǎng)低頻振蕩的效果：
[0015] 當(dāng)滿足 G 彡 0. 1，Gpss-G >0.05,或當(dāng) G <0. 1，Gpss-G >0. 1 時(shí)，認(rèn)為電廠發(fā) 電機(jī)組勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS能夠有效抑制電網(wǎng)低頻振蕩；
[0016] 當(dāng)滿足 G 彡 0? 1，0 < Gpss-G 彡 0? 05,或當(dāng) G < 0? 1，0 < Gpss-G 彡 0? 1 時(shí)，認(rèn) 為電廠發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS抑制電網(wǎng)低頻振蕩效果一般；
[0017] 當(dāng)滿足Gpss-G彡0時(shí)，認(rèn)為電廠發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS不能 夠有效抑制電網(wǎng)低頻振蕩，需報(bào)警提示工作人員，以便對(duì)抑制效果差的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS 進(jìn)行參數(shù)修正。
[0018] 本發(fā)明所達(dá)到的有益效果：
[0019] 采用本發(fā)明方法，可實(shí)現(xiàn)在電廠發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁調(diào)節(jié)器正常運(yùn)行過程中，實(shí)時(shí)在線 自動(dòng)捕捉到實(shí)際電廠發(fā)電機(jī)組連接的電網(wǎng)中發(fā)生低頻振蕩，并對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄同時(shí)對(duì) 電廠發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS抑制低頻振蕩的效果進(jìn)行量化考核，在線 實(shí)時(shí)分析評(píng)價(jià)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)電廠發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS抑制低頻振蕩效果 不顯著乃至沒有抑制效果時(shí)，能夠及時(shí)地進(jìn)行報(bào)警，發(fā)現(xiàn)PSS薄弱環(huán)節(jié)，以便及時(shí)調(diào)整電廠 發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS參數(shù)，從而使電網(wǎng)上的電廠發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁調(diào)節(jié) 器的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS能有效抑制大區(qū)電網(wǎng)互聯(lián)后發(fā)生的低頻振蕩，不斷提高互聯(lián)電網(wǎng) 的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性，保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
【附圖說明】
[0020] 圖1為本發(fā)明一種勵(lì)磁調(diào)節(jié)器抑制低頻振蕩性能的在線評(píng)估方法流程示意圖；
[0021] 圖2-a為PSSlA模型傳遞函數(shù)；
[0022] 圖2-b為PSS2B模型傳遞函數(shù)；
[0023] 圖2-c為PSS3B模型傳遞函數(shù)；
[0024] 圖2-d為PSS4B模型傳遞函數(shù)
[0025] 圖3為低頻振蕩仿真測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0026] 圖4為低頻振蕩過程中有功功率擾動(dòng)響應(yīng)曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 結(jié)合說明書附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步詳細(xì)介紹。如附圖1所示，本發(fā)明 公開的PSS抑制電網(wǎng)低頻振蕩性能的在線測(cè)試方法包括以下步驟：
[0028] 步驟1 :在RTDS仿真系統(tǒng)中建立勵(lì)磁調(diào)節(jié)器模型即模擬勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，將所述模擬 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS選擇為與實(shí)際電廠發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的電力系統(tǒng)穩(wěn) 定器PSS -致的傳遞函數(shù)，并根據(jù)實(shí)際電廠發(fā)電機(jī)組的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器進(jìn)行參數(shù)整定；
[0029] 模擬勵(lì)磁調(diào)節(jié)器根據(jù)美國電氣和電子工程師協(xié)會(huì)（IEEE)劃分的PSS1A(單輸入 Single-input PSS)、PSS2B (雙輸入 Dual-input PSS)、PSS3B (雙輸入 Dual-input PSS)、 PSS4B(多頻段Multi-band PSS)建立四種PSS傳遞函數(shù)。
[0030] 附圖2-a為PSSlA型電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS傳遞函數(shù)。PSS1A，單輸入PSS，兩級(jí)超前 滯后環(huán)節(jié)。普遍采用有功功率Pe作為輸入量，利用隔直環(huán)節(jié)得到APe，再對(duì)APe進(jìn)行超前 滯后處理，以達(dá)到抑制低頻振蕩之目的。
[0031] 附圖2-b為PSS2B型電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS傳遞函數(shù)。PSS2B，雙輸入PSS，一個(gè)輸入 量是轉(zhuǎn)速《，一個(gè)是有功功率Pe，三級(jí)超前滯后環(huán)節(jié)。其原理是利用轉(zhuǎn)速《和有功功率Pe 計(jì)算發(fā)電機(jī)機(jī)械功率APm和電磁功率APe，二者一減得到發(fā)電機(jī)的加速功率APa，當(dāng)機(jī)組 單方向增負(fù)荷或單方向減負(fù)荷時(shí)，加速功率等于零，PSS不起作用。當(dāng)機(jī)組有功增減變化即 振動(dòng)時(shí)，PSS起作用，抑制系統(tǒng)低頻振蕩。
[0032] 附圖2-c為PSS3B型電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS傳遞函數(shù)。PSS3B也是雙輸入PSS，一個(gè) 輸入量是轉(zhuǎn)速《，一個(gè)是有功功率Pe，相當(dāng)于轉(zhuǎn)速《輸入的單PSS與有功功率Pe輸入的 單PSS疊加、協(xié)調(diào)工作，以達(dá)到抑制低頻振蕩之目的。
[0033] 附圖2-d為PSS4B型電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS傳遞函數(shù)。PSS4B是多頻段的PSSJfR 速《分成三個(gè)頻率段分別處理最后再疊加，每個(gè)頻段都可以單獨(dú)整定相應(yīng)的頻率特性，以 更好為低頻震蕩提供合適的正阻尼轉(zhuǎn)矩，達(dá)到更好抑制效果。
[0034] 所述模擬勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS選擇與實(shí)際電廠發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁調(diào)節(jié) 器的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS-致的傳遞函數(shù)，并整定模擬勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS 傳遞函數(shù)中的參數(shù)，包括放大倍數(shù)、隔直環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)、慣性時(shí)間常數(shù)、超前時(shí)間常數(shù)、滯 后時(shí)間常數(shù)等與實(shí)際電廠發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS傳遞函數(shù)中的參數(shù) 一致。
[0035] 步驟2 :確定實(shí)際電廠發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS低頻振蕩告警 閾值，并將該低頻振蕩告警閾值作為模擬勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS的低頻振蕩告 警閾值；
[0036] 根據(jù)實(shí)際電廠發(fā)電機(jī)組連接至電網(wǎng)的運(yùn)行方式，結(jié)合實(shí)際發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的 電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS試驗(yàn)過程中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定實(shí)際電廠發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的電力系 統(tǒng)穩(wěn)定器PSS低頻振蕩告警閾值，該閾值也是在仿真系統(tǒng)中模擬勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的電力系統(tǒng)穩(wěn) 定器PSS低頻振蕩告警閾值。
[0037] 步驟3 :建立電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS不投入狀態(tài)下的電網(wǎng)在不同振蕩頻率的平均阻 尼比離線策略表；