电力系统振荡的原因和危害

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其中：Φ=Φe + Φp

5.3 阶越响应(以4#机组为例)

试验条件：发电机并网运行，P=589.6MW Q=77.4Mvar Vt=19.44KV

先进行PSS不投入时2%电压阶越响应试验。通过调节励磁调节器的输出，在发电机机端产生±2%的阶越，录取发电机机端有功功率、机端电压、无功功率、励磁电压波形(见图4)。

由图4可见，在PSS未投入运行的条件下，做机端电压±2%阶越响应试验，在上阶越时有功功率产生三摆振荡，振荡频率为1.5Hz。在下阶越时有功功率产生三摆振荡，振荡频率为1.5Hz。

通过自动励磁调节器(AVR)控制屏幕调整PSS增益Kp=0.5，投入PSS，重做±2%阶越试验。通过调节励磁调节器的输出，在发电机机端产生±2%的阶越，录取发电机机端有功功率、机端电压、无功功率、励磁电压波形(见图5)。

图4 无PSS时的2%电压阶越响应

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图5 有PSS(Kp=0.5)时的2%电压阶越响应录波图

由录波图5可见，PSS起到了抑制功率振荡的作用，无论是上阶越还是下阶越时，只产生一摆振荡，振荡频率为1.5Hz。

图6 有PSS(Kp=1.0)时的2%电压阶越响应录波图

相同工况下，通过AVR控制屏幕调整Kp分别为1和2、3继续做±2%阶越试验，录取发电机机端有功功率、机端电压、无功功率、励磁电压波形(见图6、7、8)，比较PSS的增益不同时阻尼功率振荡的能力。以找出较合理的PSS增益值。

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图7 有PSS(Kp=2.0)时的2%电压阶越响应录波图

由录波图可见，PSS阻尼功率振荡能力随Kp的增大而逐步增强，无论是上阶跃还是下阶跃时，只产生一摆振荡，振荡频率为1.5Hz。

5.4 PSS增益整定

通过以上Kp取不同值时的阶越响应结果可知，PSS阻尼功率振荡能力随Kp的增大而逐步增强，但是增益过大同样会产生不稳定危害，根据图3( Kp=2.0时的幅频特性计算曲线)，PSS在0.5Hz-2Hz时的交流放大倍数约为0.3-0.5，已经足够大。由图5至图8录波图结果，认为取Kp=2比较合适。

5.5 PSS反调试验

对于采用发电机电功率信号的PSS，主要的副作用是无功反调，当通过减小原动机的输入功率来减少发电机的出力时，若调整速度较快，发电机的无功输出会突然大幅度增加，几秒后又恢复到原来无功水平。如果增加了有功，则无功会会瞬间大幅度减少，几秒钟后恢复到原来水平。无功反调现象严重时将对系统运行带来不利影响。

试验时，PSS投入运行，按正常运行增减负荷速度改变有功功率，观察调节器输出电压和电流，不出现随有功功率变化而大幅度摆动现象。

图8 有PSS(Kp=3.0)时的2%电压阶越响应录波图

6 实验结论

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虽然本次实验出于安全性考虑未作大干扰的系统试验，只做了小干扰的机组实验，但是通过实验结果和录波图可看出PSS在增加系统阻尼，抑制发电机有功率振荡、提高系统稳定性方面有明显的效果。同时由于我厂是三机无刷旋转励磁方式，虽然励磁调节器性能优越，反应速度很快，但是根据三机励磁方式本身特有的局限性，我们相信在自并励等其它快速励磁系统上，PSS的效果会更好。

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