CN102928697A - 励磁调节器pss2a模型低频段阻尼检测方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明提供一种励磁调节器PSS2A模型低频段阻尼检测方法及***，该方法包括以下步骤：在预先搭建好的励磁调节器的入网检测平台中，改变发电机的转动惯量，使得受扰动后机组的本机振荡频率连续改变，激发全频段的振荡模式；分别在励磁调节器投入、退出PSS2A模型的情况下进行发电机扰动试验，并分别记录PSS2A模型投入、退出情况下的机组扰动试验波形；对比相同本机振荡频率下发电机有功功率的振荡波形，判断所述励磁调节器的PSS2A模型是否提供负阻尼。本发明的方法及***解决了励磁调节的PSS2A模型的安全隐患检测难题，且不危及电网的安全稳定运行。

Description

励磁调节器PSS2A模型低频段阻尼检测方法及***

技术领域

本发明涉及电力***动态稳定领域，特别是涉及一种励磁调节器PSS2A模型低频段阻尼检测方法以及一种励磁调节器PSS2A模型低频段阻尼检测***。

背景技术

PSS2A模型也叫加速功率型PSS（Power System Stabilizer，电力***稳定器）。发电机转子运动方程用标幺值表示，在速度变化不大时，可用功率代替转矩，则关系式为：

$\frac{M}{{\mathrm{\ω}}_0}\frac{\mathrm{d\ω}}{\mathrm{dt}}=P_m-P_e$

上式中：M为机组转子的转动惯量；P_m为发电机的机械功率；P_e为发电机的电功率；ω为发电机的轴速度。

移项后有：

$P_m=\frac{M}{{\mathrm{\ω}}_0}\frac{\mathrm{d\ω}}{\mathrm{dt}}+P_e$

写成偏差形式，d/dt用S代替，得到机械功率的偏差量：

${\mathrm{\ΔP}}_m=\mathrm{Ms}\frac{\mathrm{\Δ\ω}}{{\mathrm{\ω}}_0}+\mathrm{\Δ}{P}_e$

因Δω中含有各种噪音，上式两端乘G(s)滤去噪音影响：

$\mathrm{\Δ}{P}_{m}G\left(s\right)=(\mathrm{Ms}\frac{\mathrm{\Δ\ω}}{{\mathrm{\ω}}_0}+\mathrm{\Δ}{P}_e)G\left(s\right)$

加速功率为：

$\mathrm{\Δ}{P}_a=(M\frac{\mathrm{s\Δ\ω}}{{\mathrm{\ω}}_0}+\mathrm{\Δ}{P}_e)G\left(s\right)-\mathrm{\Δ}{P}_e$

式中，ΔP_a为发电机的加速功率偏差。

用ΔP_a来作为PSS的输入，则PSS2A的框图就如图1所示，理论上用加速功率作为输入信号的PSS是没有反调的。

通过以上的理论分析认为PSS2A模型是一种理论上的加速功率型PSS，其优点是解决了PSS1A模型的反调问题。但是，从PSS2A模型的理论分析中亦可看出PSS2A模型的关键在于其求解机械功率的偏差量ΔP_m，若ΔP_m求解错误，则可能起到相反的作用，即PSS2A模型提供负阻尼。众所周知，在电力***动态稳定领域，若***阻尼为正，则这个***是稳定的；若***阻尼弱或者为负阻尼，则这个***是不稳定的，是震荡发散的。

目前，图1中发电机角速度ω信号采用的是等效理论计算方法获取，并不是实测发电机转速信号。因此，在计算ΔP_m的时候存在ω信号计算不准确和噪声信号大两大缺陷，这也是困扰PSS2A模型成败的关键难点。为了解决上述的噪声问题，PSS2A模型中对计算出的ΔP_m进行G(s)滤波处理，此滤波函数等效于多阶低通滤波环节，可对常规的PSS试验过程中激发出的本机振荡模式1.2~1.5Hz的信号进行较大的衰减，如此把ΔP_m求解不准确的问题也掩盖起来了。如此出现了这样一种情况，即在本机振荡模式（常见频率范围1.2Hz~1.5Hz）下PSS2A模型提供正阻尼；但是在区间振荡模式（频率小于0.5Hz）的低频段则提供负阻尼，加剧***的振荡，威胁***的安全稳定运行。

实际的励磁调节器挂网运行，PSS试验导则规定的试验方法只能激发本机震荡模式，因此只能检测到本机震荡模式下PSS2A的阻尼效果，不能检测到PSS2A模型在低频段的阻尼效果，也就不能排查是否存在ω信号求解不准确的安全隐患，在***中无法模拟区间震荡模式，且电网不运行出现区间震荡模式。因此，现场试验时无法检测PSS2A模型在低频段是否可以提供有效正阻尼。

发明内容

基于此，有必要针对上述无法检测PSS2A模型在低频段是否可以提供有效正阻尼，从而给***带来安全隐患的问题，提供一种励磁调节器PSS2A模型低频段阻尼检测方法及***。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种励磁调节器PSS2A模型低频段阻尼检测方法，包括以下步骤：

在预先搭建好的励磁调节器的入网检测平台中，改变发电机的转动惯量，使得受扰动后机组的本机振荡频率连续改变，激发全频段的振荡模式；

分别在励磁调节器投入、退出PSS2A模型的情况下进行发电机扰动试验，并分别记录PSS2A模型投入、退出情况下的机组扰动试验波形；

对比相同本机振荡频率下发电机有功功率的振荡波形，判断所述励磁调节器的PSS2A模型是否提供负阻尼。

一种励磁调节器PSS2A模型低频段阻尼检测***，包括：

参数修改模块，用于在预先搭建好的励磁调节器的入网检测平台中，改变发电机的转动惯量，使得受扰动后机组的本机振荡频率连续改变，激发全频段的振荡模式；

记录模块，用于分别在励磁调节器投入、退出PSS2A模型的情况下进行发电机扰动试验，并分别记录PSS2A模型投入、退出情况下的机组扰动试验波形；

判断模块，用于对比相同本机振荡频率下发电机有功功率的振荡波形，判断所述励磁调节器的PSS2A模型是否提供负阻尼。

由以上方案可以看出，本发明的励磁调节器PSS2A模型低频段阻尼检测方法及***，从PSS2A模型的基本理论出发，搭建了励磁调节器的入网检测平台，对励磁调节器的PSS2A模型的真实动作情况及其阻尼效果进行了全频段检测，能够在不改变机组的无补偿特性的基础上激发机组的低频振荡模式，检测励磁调节器的PSS2A模型在低频段的阻尼效果，从而排查励磁调节器的PSS2A模型的安全隐患。本发明的方案解决了励磁调节的PSS2A模型的安全隐患检测难题，且不危及电网的安全稳定运行，因此具有较好的应用前景。

附图说明

图1为PSS2A模型框图；

图2为本发明实施例中一种励磁调节器PSS2A模型低频段阻尼检测方法的流程示意图；

图3为RTDS装置和励磁调节器装置闭环控制框图；

图4为单机无穷大***模型示意图；

图5为多机无穷大***模型示意图；

图6为PSS2A提供正阻尼效果示意图；

图7为PSS2A提供负阻尼效果示意图；

图8为本发明实施例中一种励磁调节器PSS2A模型低频段阻尼检测***的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体的实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述。

参见图2所示，一种励磁调节器PSS2A模型低频段阻尼检测方法，包括以下步骤：

步骤S101，在预先搭建好的励磁调节器的入网检测平台中，改变发电机的转动惯量H，使得受扰动后机组的本机振荡频率连续改变，激发全频段的振荡模式，然后进入步骤S102。

作为一个较好的实施例，上述预先搭建的入网检测平台，主要包括硬件平台与软件平台。其中：所述硬件平台可以包括：RTDS（Real Time Digital Simulator，实时数字仿真仪）装置、功率放大器、励磁调节器等；所述RTDS装置、功率放大器、励磁调节器依次连接并形成闭环控制，因此在实现本发明方案时，首先需要实现RTDS装置和励磁调节器的互联。

为了便于工作开展，本发明中对励磁调节器和RTDS的闭环控制进行了简化，略去了励磁调节器的可控硅（功率柜）触发环节及可控硅阳极电压检测环节，搭建的励磁调节器与RTDS装置的闭环控制框图如图3所示。其中：虚线框内的是RTDS装置中的发电机模型和励磁机模型，VM指发电机的定子电压一次值，IM指发电机的定子电流一次值，Ut发电机定子电压的二次值，It指发电机定子电流的二次值，励磁电流（I_F）指发电机的励磁电流。功率放大器是把RTDS装置输出的弱电信号转化为和实际电厂的电压互感器（PT)、电流互感器（CT）输出一致的强电信号，因此励磁调节器接收到的信号Ut、It和实际运行中接收到的发电机定子电压、定子电流二次值是一致的。这里的励磁调节器指实际的励磁调节器装置。

另外，所述软件平台可以包括：在所述RTDS装置中搭建的电网模型及模型参数、RTDS装置和励磁调节器的闭环控制逻辑等。由于本发明研究的重点是励磁调节器装置性能，因此作为一个较好的实施例，在RTDS装置中搭建的电网模型可以简化为简单的单机无穷大***模型或者多机无穷大***模型。本发明中搭建的单机无穷大***模型以及多机无穷大***模型分别如图4、图5所示。以图5的多机无穷大***模型来进行说明：#1oo和#2oo均为无穷大***，#1和#2并入500kV***，#3和#4机组并入220kV***；#1和#2机组采用相同的发电机参数，#3和#4机组采用相同的发电机参数；待检测的励磁调节器可以和任何一台机组实现闭环控制，其他机组采用自定义的励磁调节器模型，通过开关切换可实现单机运行或者多机同时运行的工况，基本可满足励磁调节器的入网检测工作需求。

作为一个较好的实施例，所述软件平台中的模型参数可以采用实际机组的参数，也可以采用经典模型参数。

作为一个较好的实施例，本发明中全频段的振荡模式，包括0.2~2Hz整个频段。

步骤S102，分别在励磁调节器投入、退出PSS2A模型的情况下进行发电机扰动试验，并分别记录PSS2A模型投入、退出情况下的机组扰动试验波形，然后进入步骤S103。

步骤S103，对比相同本机振荡频率下发电机有功功率的振荡波形，判断所述励磁调节器的PSS2A模型是否提供负阻尼。

参见图6、图7所示是步骤S102所记录下来的机组扰动试验波形效果示意图，根据该波形效果示意图可判断得出励磁调节器的PSS2A模型是提供正阻尼还是提供负阻尼。作为一个较好的实施例，所述判断是否提供负阻尼的过程具体可以包括：将相同本机振荡频率下发电机有功功率的振荡波形进行对比，若通过对比得出PSS2A模型投入情况下的发电机有功功率振荡次数小于PSS2A模型退出情况下的发电机有功功率振荡次数，则判定PSS2A模型提供正阻尼；若PSS2A模型投入情况下的发电机有功功率振荡次数大于PSS2A模型退出情况下的发电机有功功率振荡次数，则判定PSS2A模型提供负阻尼。

如图6所示为PSS2A提供正阻尼的效果示意图，其中，Curve1是PSS2A退出情况下的发电机有功功率波动曲线，Curve2是PSS2A投入情况下的发电机有功功率波动曲线。另外，图7为PSS2A提供负阻尼的效果示意图，其中，Curve1是PSS2A退出情况下的发电机有功功率波动曲线，Curve2是PSS2A投入情况下的发电机有功功率波动曲线。

若在整个频段（0.2~2.0Hz）内，PSS2A均提供正阻尼，则说明该励磁调节器的PSS2A不存在安全隐患；反之，若在整个频段内有大于等于1个振荡频率下PSS2A提供负阻尼，则说明该励磁调节器的PSS2A存在安全隐患。

另外，与上述一种励磁调节器PSS2A模型低频段阻尼检测方法相对应的，本发明还提供一种励磁调节器PSS2A模型低频段阻尼检测***，参见图8所示，该***包括：

参数修改模块101，用于在预先搭建好的励磁调节器的入网检测平台中，改变发电机的转动惯量，使得受扰动后机组的本机振荡频率连续改变，激发全频段的振荡模式；

记录模块102，用于分别在励磁调节器投入、退出PSS2A模型的情况下进行发电机扰动试验，并分别记录PSS2A模型投入、退出情况下的机组扰动试验波形；

判断模块103，用于对比相同本机振荡频率下发电机有功功率的振荡波形，判断所述励磁调节器的PSS2A模型是否提供负阻尼。

作为一个较好的实施例，述判断模块103可以包括正阻尼检测模块以及负阻尼检测模块；

所述正阻尼检测模块用于若通过对比得出PSS2A模型投入情况下的发电机有功功率振荡次数小于PSS2A模型退出情况下的发电机有功功率振荡次数，则判定PSS2A模型提供正阻尼；

所述负阻尼检测模块用于若通过对比得出PSS2A模型投入情况下的发电机有功功率振荡次数大于PSS2A模型退出情况下的发电机有功功率振荡次数，则判定PSS2A模型提供负阻尼。通过判断PSS2A模型是提供正阻尼还是提供负阻尼，可以保证***的安全稳定运行。

本发明的一种励磁调节器PSS2A模型低频段阻尼检测***的其它技术特征与上述一种励磁调节器PSS2A模型低频段阻尼检测方法相同，此处不予赘述。

通过以上方案可以看出，本发明的励磁调节器PSS2A模型低频段阻尼检测方法及***，从PSS2A模型的基本理论出发，搭建了励磁调节器的入网检测平台，对励磁调节器的PSS2A模型的真实动作情况及其阻尼效果进行了全频段检测，能够在不改变机组的无补偿特性的基础上激发机组的低频振荡模式，检测励磁调节器的PSS2A模型在低频段的阻尼效果，从而排查励磁调节器的PSS2A模型的安全隐患。本发明的方案解决了励磁调节的PSS2A模型的安全隐患检测难题，且不危及电网的安全稳定运行，因此具有较好的应用前景。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种励磁调节器PSS2A模型低频段阻尼检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

在预先搭建好的励磁调节器的入网检测平台中，改变发电机的转动惯量，使得受扰动后机组的本机振荡频率连续改变，激发全频段的振荡模式；

分别在励磁调节器投入、退出PSS2A模型的情况下进行发电机扰动试验，并分别记录PSS2A模型投入、退出情况下的机组扰动试验波形；

对比相同本机振荡频率下发电机有功功率的振荡波形，判断所述励磁调节器的PSS2A模型是否提供负阻尼。

2.根据权利要求1所述的励磁调节器PSS2A模型低频段阻尼检测方法，其特征在于，所述入网检测平台包括硬件平台、软件平台；

所述硬件平台包括：RTDS装置、功率放大器、励磁调节器；所述RTDS装置、功率放大器、励磁调节器依次连接并形成闭环控制；

所述软件平台包括：在所述RTDS装置中搭建的电网模型及模型参数、RTDS装置和励磁调节器的闭环控制逻辑。

3.根据权利要求2所述的励磁调节器PSS2A模型低频段阻尼检测方法，其特征在于，所述电网模型为单机无穷大***模型或多机无穷大***模型。

4.根据权利要求2所述的励磁调节器PSS2A模型低频段阻尼检测方法，其特征在于，所述模型参数采用实际机组的参数或经典模型参数。

5.根据权利要求1所述的励磁调节器PSS2A模型低频段阻尼检测方法，其特征在于，所述判断是否提供负阻尼的过程包括：

若通过对比得出PSS2A模型投入情况下的发电机有功功率振荡次数小于PSS2A模型退出情况下的发电机有功功率振荡次数，则判定PSS2A模型提供正阻尼；

若通过对比得出PSS2A模型投入情况下的发电机有功功率振荡次数大于PSS2A模型退出情况下的发电机有功功率振荡次数，则判定PSS2A模型提供负阻尼。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的励磁调节器PSS2A模型低频段阻尼检测方法，其特征在于，所述全频段为0.2~2Hz的频段。

7.一种励磁调节器PSS2A模型低频段阻尼检测***，其特征在于，包括：

参数修改模块，用于在预先搭建好的励磁调节器的入网检测平台中，改变发电机的转动惯量，使得受扰动后机组的本机振荡频率连续改变，激发全频段的振荡模式；

记录模块，用于分别在励磁调节器投入、退出PSS2A模型的情况下进行发电机扰动试验，并分别记录PSS2A模型投入、退出情况下的机组扰动试验波形；

判断模块，用于对比相同本机振荡频率下发电机有功功率的振荡波形，判断所述励磁调节器的PSS2A模型是否提供负阻尼。

8.根据权利要求7所述的励磁调节器PSS2A模型低频段阻尼检测***，其特征在于，所述判断模块包括正阻尼检测模块、负阻尼检测模块；

所述正阻尼检测模块用于若通过对比得出PSS2A模型投入情况下的发电机有功功率振荡次数小于PSS2A模型退出情况下的发电机有功功率振荡次数，则判定PSS2A模型提供正阻尼；

所述负阻尼检测模块用于若通过对比得出PSS2A模型投入情况下的发电机有功功率振荡次数大于PSS2A模型退出情况下的发电机有功功率振荡次数，则判定PSS2A模型提供负阻尼。

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