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电力系统稳定器对同步发电机稳定性影响的研究

丁志东  
【摘要】: 随着经济建设的发展,我国电力工业正迅速发展。电力系统的规模日益扩大,发电设备的容量也相应增大,系统的运行方式的变化越来越频繁。为了更好地保证安全,经济运行并保证电能质量,电力系统运行对自动控制装置提出了更高的要求。 本论文首先介绍了电力系统稳定性问题的由来及其基本理论和基本分析方法,详细阐述了发电机励磁系统对同步发电机振荡的影响以及对整步转矩/阻尼转矩系数的影响。针对电力系统的特点,利用电机机电暂态的动力学模型以及同步电机理论,分析了系统产生负阻尼的原因。同时对几种电力系统稳定器进行了讨论,着重分析了功率加速型电力系统稳定器对系统稳定性的影响,即通过ΔP_e和Δω两个输入信号,当机械供功率增加时,ΔP_e加大使PSS输出减小,但在机械功率增加的同时,Δω也会增大,使PSS输出增大,实现相互补偿,可以有效地解决“反调”现象。 其次,对几种PSS控制策略下单机无穷大系统进行了仿真分析。在数学分析的基础上,分别建立了励磁控制模型和基于不同控制策略PSS系统的单机无穷大仿真模型,通过改变PSS控制策略,对系统在小干扰稳定(阶跃)和大干扰稳定(三相短路)两种工况下的响应进行了比较分析。仿真结果表明:无PSS控制时,系统需要一定的时间才能恢复稳定;传统PSS在系统恢复稳定的快速性和鲁棒性上相比无PSS时有了较大提高;而功率加速型PSS能够在很短的时间内使系统快速恢复至稳定状态,具有很好的鲁棒性。 最后,结合浙江国华余姚电站项目进行励磁系统的现场动模试验进行验证试验。实验结果基本和数学分析和仿真一致。同时,试验表明:适当的选择电力系统稳定器对于电力系统和发电机的安全运行有着十分积极的意义;振荡次数的减少,可以有效的减少发电机在受激摆动中定子和转子电流的热积累,并可使电力系统运行的稳定性有所提高。


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