竺士章1 陈新琪1 陈皓1 方思立2
1.浙江省电力试验研究所 杭州 310014 2.国家电力公司电力科学研究院 北京 100085
电力系统稳定器(简称PSS)是励磁系统的一个附加功能，用于提高电力系统阻尼，解决低频振荡问题，是提高电力系统动态稳定性的重要措施之一。它抽取与此振荡有关的信号，如发电机有功功率、转速或频率，加以处理，产生的附加信号加到励磁调节器中，使发电机产生阻尼低频振荡的附加力矩。本文总结了8年来浙江电网大型机组PSS的试验情况，叙述了试验方法，提供了各个环节试验结果和分析说明。从中得到的一些认识、规律和提出对进一步开展PSS工作的看法，有助于PSS的推广和应用。
1 浙江电网PSS试验情况
1.1 PSS控制结构图（见图1）
图1 PSS控制结构图
1.2 被试励磁系统概况（见表1）
表1 被试励磁系统概况
机组
额定有功功率
励磁系统型式
生产厂
PSS信号
台州电厂7、8号机
330MW
机端变无刷励磁
ALSTHOM
有功功率
台州电厂5号机
125MW
三机励磁KKL－2
南自厂
有功功率
温州电厂1、2号机
125MW
三机励磁KKL－2
南自厂
有功功率
镇海电厂1、2号机
125MW
自并励
洪山
有功功率
北仑电厂1号机
600MW
自并励
东芝
有功功率
北仑电厂2号机
600MW
机端变无刷励磁
ALSTHOM
有功功率
1.3 励磁控制系统滞后特性的测量励磁控制系统滞后特性即无补偿频率特性。因励磁控制系统滞后特性的存在，加到励磁调节器的附加信号经滞后才能产生附加力矩。测量励磁控制系统滞后特性应测量附加力矩对PSS迭加点的滞后角度。因为在发电机高功率因数运行时，机端电压对PSS迭加点的滞后角度近似等于附加力矩对PSS迭加点的滞后角度。
励磁控制系统滞后特性的测量可见：
(1)励磁控制系统滞后特性基本分为两种：自并励系统(约为－40°～－90°)，励磁机励磁系统(约为－40°～－150°)。
(2)同一频率角度范围表示同一发电机励磁系统在不同的系统工况和发电机工况下有不同的滞后角度，从几度到十几度。其中也包含了测量误差。
(3)温州电厂与台州电厂虽采用同一励磁控制系统，因转子电压反馈和调节器放大倍数不同，励磁系统滞后特性发生明显变化。
(4)励磁调节器的PSS迭加点位置不同，励磁控制系统滞后特性也不同。
1.4 有补偿频率特性的测量
有补偿频率特性由无补偿频率特性与PSS单元相频特性相加得到，用来反映经PSS相位补偿后的附加力矩相位。DL/T650－1998《大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件》提出有补偿频率特性在该电力系统低频振荡区内满足－80°～－135°要求，此角度以机械功率方向为零度。根据试验的方便情况可采用两种方法：(1)断开PSS信号输入端，在PSS输入端加噪声信号，测量机端电压相对PSS输入信号的相角；(2)PSS环节的相角加上励磁控制系统滞后相角。
试验结果见表2。由试验可见：(1)通过调整PSS参数可以使有补偿频率特性在较宽的频率范围内满足要求。
表2 有补偿频率特性
机组
0.2Hz
0.5Hz
1.0Hz
1.6Hz
2.0Hz
台州电厂7、8号机
11°
－40°
－74°
－144°
－148°
台州电厂5号机
－55°
－67°
－94°
－130°
－158°
温州电厂1、2号机
－67°
－87°
－86°
－107°
－133°
镇海电厂1、2号机
－60.9°
－87.3°
－132°
北仑电厂1号机
－92°
－95°
－100°
－112°
－120°
北仑电厂2号机
－14°
－55°
－113°
－133°
－142°
(2)ALSTHOM机组PSS低频段相位补偿特性未能满足要求。
(3)北仑电厂1号机PSS在小于0.4Hz范围增大隔直环节时间常数，使之低频段有良好的相位补偿特性，而且提升放大倍数(0.2Hz处提高1.76倍)。
1.5 PSS放大倍数和输出限幅PSS放大倍数都以标幺值表示。输入值按PSS信号是哪一路，取机组额定有功功率、额定转速或额定频率为基值。输出值以PSS迭加点额定机端电压值为基值。当PSS迭加点与电压迭加点不一致时，要按低频振荡频率下的环节放大倍数折算额定机端电压值。因PSS中的超前滞后环节影响放大倍数，本文以1Hz下的放大倍数进行比较，见表3。
表3 放大倍数、稳定裕量和限幅值
机组
1Hz下PSS
放大倍数
增益裕量
dB
相角裕量
°
1Hz下PSS迭加点
到励磁电压的
放大倍数
1Hz下PSS信号输
入点到励磁电压
的放大倍数
限幅值％
台州电厂7、8号机
0.27,0.48
3.4,5.9
26,27
16.99
4.6,8.2
2.72
台州电厂5号机
0.65
12.7
101
3.00
2.0
5.5
温州电厂1、2号机
0.56
8
49
3.00
1.7
4.5
镇海电厂1、2号机
0.17
>11.7
3.75
0.64
5.6
北仑电厂1号机
0.63
>6
>60
1.20
0.76
4.8
北仑电厂2号机
2.4
7.2
24.5
3.16
7.5
4.3
1.6 PSS开环频率特性开环频率特性用于测量增益裕量及相角裕量，判断闭环控制系统的稳定性，判断PSS放大倍数是否适当。可在PSS输入端或PSS输出端解开闭环进行测量。由表3可见，开环频率特性的增益裕量及相角裕量除台州电厂7、8号机和北仑电厂2号机外均符合DL/T650－1998标准要求，增益裕量大于6dB、相角裕量大于40°。
1.7 负载电压给定阶跃响应负载电压给定阶跃响应作为验证试验项目可以直接观察PSS投入引起地区内与本机有关振荡模式阻尼比的提高，从表4中可见振荡频率均在1.18Hz以上。阶跃响应不能检验区域间与本机有关振荡模式阻尼比的提高。试验结果表明以上机组PSS的作用均有效。有的机组对负载电压阶跃反映迟钝，以至难以测量，这可能是调节器的一些环节滤去了阶跃信号中的高频分量，也可能是在试验工况下系统阻尼比较大。
表4 负载电压给定阶跃响应
机组
无PSS
有PSS
有无PSS的第
二峰值比
阻尼比
振动频率 Hz
振次
阻尼比
振动频率 Hz
振次
台州电厂7、8号机
0.104
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