一种电力系统稳定器PSS4B的结构改进及参数配置方法技术方案

本发明专利技术公开了一种电力系统稳定器PSS4B的结构改进及参数配置方法，解决了PSS4B因结构复杂、参数易相互影响因而不易调节的问题，提出了一种结构改进的PSS4B；在IEEE经典参数的基础上，为了不引起分支间相位补偿相互影响，每个分支的相位补偿环节都设为相同；并在改进结构的基础上，给出改进后PSS4B的相位补偿环节参数设置方法；列出包含结构改进PSS4B的单机无穷大系统的状态矩阵，通过振荡模式下的阻尼比大小说明改进后PSS4B对低频振荡抑制效果较经典参数下的更为优良。

【技术实现步骤摘要】
一种电力系统稳定器PSS4B的结构改进及参数配置方法
本专利技术属于电力系统
，尤其涉及一种电力系统稳定器PSS4B的结构改进及参数配置方法。
技术介绍
电网互联在提高发输电经济性的同时，也给电网的稳定带来了其它问题。在发电机重负荷、远距离输电、采用快速励磁系统励磁时，使得系统的总阻尼较小甚至为负，此时极易产生低频功率振荡的问题。低频功率振荡对系统稳定性产生了重大影响，严重时甚至会导致系统解列，对经济造成严重破坏。由于PSS对低频功率振荡的抑制效果优良、造价相对便宜、结构简单，目前已经成为较为成熟的抑制低频功率振荡的方法。随着电网的不断互联，低频功率振荡的振荡模式增多并且振荡频率越来越低，加拿大魁北克电力局于2000年提出的新型电力系统稳定器PSS4B，并收录于电子工程师协会励磁小组分委员会的IEEE421.5版，同时给出了一组适应性较高的参数。PSS4B将输入信号分为低、中、高3个频段，可以分别调节相位、增益、滤波等参数，为不同频段提供合适的补偿相角，具有较高的灵活性。PSS4B的最大特点是将输入信号分为低、中和高频3个分支，对于不同的分支可以单独对中心频率、增益、相位等参数进行调整，为不同的频段提供阻尼。每个分支有上下两个通道，由增益、可变环节、超前滞后环节共3个环节构成。可变环节一般设为滤波部分，根据不同的分支设置不同的中心频率；两个通道的超前/滞后环节参数一致。因此，每个分支可以看做是带通滤波器与超前/滞后环节的级联。由于PSS4B参数众多，研究起来较为复杂，每个分支的补偿角度容易互相影响，因此难以整定，IEEE为PSS4B提供的经典参数也没有涉及每个分支的超前/滞后环节。目前国内对PSS4B的研究较少，难以得到隐藏在系统中的动态特性本质，文献一《多频段PSS4B参数整定的研究》(年郑州大学硕士论文.2014)引入概率理论，进行电力系统稳定性的分析与参数优化，计算过程较复杂且理论推导不完善，可靠性不高；文献二《新型电力系统稳定器PSS4B的分析与仿真》(华东电力2013年第41卷第3期第575页)利用时域仿真分析，对其抑制效果进行验证，并没有从理论上说明其优越性；文献三《AnalysisofIEEEPowerSystemStabilizerModels》(NorwegianUniversityofScienceandTechnology.2011)没有完全利用PSS4B完整结构，利用根轨迹图，给出了四种可能的整定规则并对PSS4B进行参数设定，方法简单，但是四种规则都各有优缺点且没有给出适应性的设定方案；这些文献都缺乏对PSS4B抑制低频振荡的定量分析。现有技术中PSS4B结构复杂，分支间相位补偿相互影响进而导致参数设定困难的不足。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有的PSS4B结构复杂，分支间相位补偿相互影响进而导致参数设定困难的问题。提供一种电力系统稳定器PSS4B结构上的改进，为了不引起分支间相位补偿相互影响，每个分支的相位补偿环节都设为相同。在结构改进的基础上，利用相位补偿原理，在IEEE经典参数的下，给出改进后PSS4B的相位补偿环节参数设置方法。具体而言，本专利技术采用以下技术方案解决上述技术问题：一种电力系统稳定器PSS4B的结构改进及参数配置方法，所述电力系统稳定器PSS4B的结构改进及参数配置方法包括以下步骤：步骤一、判断发电机产生的电功率是否有波动，如是，则转步骤二；步骤二、在此发电机上加装IEEE经典参数下的PSS4B，并计算此时产生的低频振荡的振荡频率f1与阻尼比ξ1；步骤三、根据励磁系统相位滞后特性，得到振荡频率为f1时励磁系统的滞后相角φX；步骤四、根据经典参数下的PSS4B波特图，得到结构改进后PSS4B的超前滞后环节相位补偿角度并对此环节进行参数设置。进一步，步骤二中所述计算加装IEEE经典参数PSS4B时，产生的低频振荡的振荡频率f1与阻尼比ξ1，具体按照以下方法：第一步、把待研系统化为单机无穷大模型，并求出此时的菲利普斯-海弗容模型及模型中的各参数。第二步、在菲利普斯-海弗容模型上加装结构改进后的PSS4B的传递函数，列出状态矩阵列写状态矩阵时，对低频变换器与高频变换器进行化简：低频变换的传递函数用1/A(s)，A(s)＝0.017823s+1代替；高频变换器传递函数用s2/(s+1)2代替，每个分支的超前/滞后环节参数为一致，因此合并在3个分支相加之后；第三步、把菲利普斯-海弗容模型与经典参数下PSS4B中的常量代入，此时PSS4B未考虑相位补偿环节，超前/滞后环节常量TX与TY都设为0，求得状态矩阵的特征根，利用参与因子取得转子振荡模式下的一对共轭特征根σ±jω，由此得到有阻尼振荡频率f1与阻尼比ξ1。进一步，列出加装改进结构PSS4B的单机无穷大系统状态矩阵此时状态变量为x＝[Δωr,Δδ,Δψfd,Δvt,Δv1,Δv2,Δv3,Δv4,Δv5,Δv6,Δx1,Δx2,Δx3,Δvs]；式中，Δωr为发电机转子转速偏差，Δδ为发电机转子角度偏差，Δψfd为发电机励磁磁链偏差，Δvt为励磁机的电压传感器测得发电机机端电压偏差，Δv1～Δv6为PSS4B传递函数的内部变量偏差，Δx1和Δx2分别为PSS4B的高频变换器与低频变换器的输出变量偏差，Δvs为PSS4B的输出变量偏差。状态矩阵其中的元素未写出的均为零为0，其余元素如下：a(1,1)＝-KD/2H；a(1,2)＝-K1/2H；a(1,3)＝-K2/2H；a(2,1)＝ω0；a(3,2)＝-K3K4/T3；a(3,3)＝-1/T3；a(3,4)＝-K3KA/T3；a(3,9)＝K3KA/T3；a(4,2)＝K5/TR；a(4,3)＝K6/TR；a(4,4)＝-1/TR；a(5,1)＝TL1KL/TTL2；a(5,5)＝-1/TL2；a(5,11)＝(al-TL1)KL/TL2；a(6,1)＝TL3KL/TTL4；a(6,6)＝-1/TL4；a(6,11)＝KL(al-TL3)/TTL4；a(7,1)＝TM5KM/TTM6；a(7,7)＝-1/TM6；a(7,11)＝KM(T-TM5)/(TTM6)；a(8,1)＝TM7KM/TTM8；a(8,8)＝-1/TM8；a(8,11)＝KM(T-TM7)/(TTM8)；a(9,1)＝-KDTH9KH/(2HTH10)；a(9,2)＝-K1TH9KH/(2HTH10)；a(9,3)＝-K2TH9KH/(2HTH10)；a(9,9)＝-1/TH10；a(9,12)＝(KH-KHTH9)/TH10；a(9,13)＝-KHTH9/TH10；a(10,1)＝-KDTH11KH/(2HTH12)；a(10,2)＝-K1TH11KH/(2HTH12)；a(10,3)＝-K2TH11KH/(2HTH12)；a(10,10)＝-1/TH12；a(10,12)＝(KH-KHTH11)/TH12；a(10,13)＝-KHTH11/TH12；a(11,1)＝1/T；a(11,11)＝-1/T；a(12,1)＝-KD/2H；a(12,2)＝-K1/2H；a(12,3)＝-K2/2H；a(12,12)＝-1；a(12,1)＝-KD/2H；a(12,13)＝-1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力系统稳定器PSS4B的结构改进及参数配置方法，其特征在于，所述电力系统稳定器PSS4B的结构改进及参数配置方法包括以下步骤：步骤一、判断发电机产生的电功率是否有波动，如是，则转步骤二；步骤二、在此发电机上加装IEEE经典参数下的PSS4B，并计算此时产生的低频振荡的振荡频率f1与阻尼比ξ1；步骤三、根据励磁系统相位滞后特性，得到振荡频率为f1时励磁系统的滞后相角φX；步骤四、根据经典参数下的PSS4B波特图，得到结构改进后PSS4B的超前滞后环节相位补偿角度并对此环节进行参数设置。

【技术特征摘要】
1.一种电力系统稳定器PSS4B的结构改进及参数配置方法，其特征在于，所述电力系统稳定器PSS4B的结构改进及参数配置方法包括以下步骤：步骤一、判断发电机产生的电功率是否有波动，如是，则转步骤二；步骤二、在此发电机上加装IEEE经典参数下的PSS4B，并计算此时产生的低频振荡的振荡频率f1与阻尼比ξ1；步骤三、根据励磁系统相位滞后特性，得到振荡频率为f1时励磁系统的滞后相角φX；步骤四、根据经典参数下的PSS4B波特图，得到结构改进后PSS4B的超前/滞后环节相位补偿角度并对此环节进行参数设置；步骤二中计算加装IEEE经典参数PSS4B时，产生的低频振荡的振荡频率f1与阻尼比ξ1，具体按照以下方法：第一步、把待研系统化为单机无穷大模型，并求出此时的菲利普斯-海弗容模型及模型中的各参数；第二步、在菲利普斯-海弗容模型上加装结构改进后的PSS4B的传递函数，列出状态矩阵A为状态矩阵列写状态矩阵时，对低频变换器与高频变换器进行化简：低频变换的传递函数用1/A(s)，A(s)＝0.017823s+1代替；高频变换器传递函数用s2/(s+1)2代替，每个分支的超前/滞后环节参数为一致，因此合并在3个分支相加之后；第三步、把菲利普斯-海弗容模型与经典参数下PSS4B中的常量代入，此时PSS4B未考虑相位补偿环节，超前/滞后环节常量TX与TY都设为0，求得状态矩阵的特征根，利用参与因子取得转子振荡模式下的一对共轭特征根σ±jω，由此得到有阻尼振荡频率f1与阻尼比ξ1；σ为实部，ω为虚部。2.如权利要求1所述电力系统稳定器PSS4B的结构改进及参数配置方法，其特征在于，列出加装改进结构PSS4B的单机无穷大系统状态矩阵此时状态变量为x＝[Δωr,Δδ,Δψfd,Δvt,Δv1,Δv2,Δv3,Δv4,Δv5,Δv6,Δx1,Δx2,Δx3,Δvs]；状态矩阵式中，Δωr为发电机转子转速偏差，Δδ为发电机转子角度偏差，Δψfd为发电机励磁磁链偏差，Δvt为励磁机的电压传感器测得发电机机端电压偏差，Δv1～Δv6为PSS4B传递函数的内部变量偏差，Δx1和Δx2分别为PSS4B的高频变换器与低频变换器的输出变量偏差，Δx3为PSS4B的高频变换器输出变量的一阶偏差，Δvs为PSS4B的输出变量偏差；其中的元素未写出的均为零，其余元素如下：a(1,1)＝-KD/2H；a(1,2)＝-K1/2H；a(1,3)＝-K2/2H；a(2,1)＝ω0；a(3,2)＝-K3K4/T3；a(3,3)＝-1/T3；a(3,4)＝-K3KA/T3；a(3,9)＝K3KA/T3；a(4,2)＝K5/TR；a(4,3)＝K6/TR；a(4,4)＝-1/TR；a(5,1)＝TL1KL/TTL2；a(5,5)＝-1/TL2；a(5,11)＝(al-TL1)KL/TL2；a(6,1)＝TL3KL/TTL4；a(6,6)＝-1/TL4；a(6,11)＝KL(al-TL3)/TTL4；a(7,1)＝TM5KM/TTM6；a(7,7)＝-1/TM6；a(7,11)＝KM(T-TM5)/(TTM6)；a(8,1)＝TM7KM/TTM8；a(8,8)＝-1/TM8；a(8,11)＝KM(T-TM7)/(TTM8)；a(9,1)＝-KDTH9KH/(2HTH10)；a(9,2)＝-K1TH9KH/(2HTH10)；a(9,3)＝-K2TH9KH/(2HTH10)；a(9,...

【专利技术属性】
技术研发人员：王德林，刘英超，李向东，隗霖捷，胡一鸣，康积涛，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川;51