【分　 类】 机械与建筑工程
【关 键 词】 电力系统稳定器（PSS）现场整定试验 阶跃试验 失磁保护 低励限制
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正文：
摘 要: 电力系统稳定器（PSS）是同步发电机励磁系统的一个附加控制，其作用是使发电机产生正阻尼转矩抑制系统低频振荡。要实现电力系统稳定器按照预定目标动作，PSS现场整定试验至关重要。因现场试验步骤复杂、电磁环境恶劣，试验时加入PSS的干扰量幅值的难以控制，对励磁系统内部程序的误解、发变组失磁保护与励磁系统低励限制功能的整定配合不当等，这些因素使得每个试验步骤的均可能导致发电机跳闸^[1]。文章对某厂#11机组在PSS参数现场整定试验过程中出现的异常进行分析，并对导致跳机的原因进行初步探讨，以期提高同行在进行此项现场试验时的风险意识，落实各项风险预控措施。
关键词：电力系统稳定器（PSS）现场整定试验 阶跃试验 失磁保护 低励限制
文献标识码:B              中图分类号: TM761+.11

0 引言

近年来，广东电网与南方电网、香港电网之间经常发生低频振荡，因某发电厂处于粤北电网末端，与系统的联接相对较弱，该厂机组投入经合适整定的PSS，既可提高机组的抗扰动能力，对粤北电网起重要的支撑作用，又可抑制相关的区域振荡和联网振荡模式、减小有关线路的功率振荡幅值、改善电网的动态稳定性。按照2007年南方电网的要求，该发电厂技术人员配合中试所、励磁系统厂家进行#11机组励磁PSS参数现场整定试验。
依次进行励磁系统无补偿频率特性测量、PSS相位补偿参数确定、极限增益试验，并最终选择其中一组数据作为PSS整定参数。在该组整定参数下，分别进行PSS退出、投入运行两种工况下的阶跃响应试验，比较有功功率的振荡情况，检验PSS阻尼功率振荡的效果。在不投入PSS的情况下，做3.5%阶跃扰动试验，机组能快速恢复正常运行状态；投入PSS，再次做3.5％阶跃扰动试验的下阶跃时，该机组的发变组失磁I段保护动作，跳开主变高压侧开关、灭磁开关、厂用电6KV工作电源开关，备用电源自投成功。

1励磁调节器及PSS模型简介

#11机组为东方电机股份有限公司生产的QFSN-300-2-20B型汽轮发电机，单元接线方式，自并励静止励磁方式，调节器采用南瑞集团公司研制生产SAVR-2000型、带手动功能的两个自动控制通道微机励磁调节器，主通道采用并联型PID控制，附加励磁控制采用发电机电功率输入信号的PSS控制，PSS环节采用IEEE-1A模型，其输出叠加在励磁调节主控制的电压相加点上，励磁调节器及PSS模型如图1所示。

图1 励磁调节器及PSS模型（整定值： KP=48，KI=28，KD=1.5）

2试验过程

2.1试验准备
调节器厂家确定噪声信号的幅值和输入调节器的接线端子；屏蔽线将噪声信号通过带有辅助接点开关引入调节器，开关切除时既实现外加信号和励磁调节器输入的电气隔离，又同时短接励磁调节器的输入；试验仪器的外壳可靠接地，所提供的220V交流电源的地线可靠接地。所有设备均放置在发电机励磁调节器旁，从励磁调节器端子排上引出、接入信号，需接入仪器的量分别是机端三相电压、三相电流、励磁电压。用动态信号分析仪测量无补偿频率特性和有补偿频率特性，其激励信号（类型为伪随机噪声信号）由动态信号分析仪产生，通过开关隔离后送入励磁调节器的A/D接口（并接硬件限幅回路，限幅值约3-5%额定电压）。发电机电压信号则通过测量接口板FLC-2C转换后引入动态信号分析仪，接线如图2所示

图2现场测量接线图
2.2无补偿频率特性的测量和PSS相位补偿参数的确定
接线完毕，运行人员开始调整试验工况，按照标准要求调整、维持机组的有功功率P=287MW、无功Q=0Mvar左右，机端电压Ug=20000V。在励磁调节器的A/D接口加入随机噪声电压信号，通过软件开关将外加信号加入到励磁调节器的电压相加点；机端电压经电量测试仪FLC-2C后也接入动态信号分析仪的输入端子。从零逐步增加伪随机噪声信号的电平至发电机无功功率及发电机机端电压有明显变化，测量发电机电压对于PSS输出信号叠加点的相频特性，即励磁系统无补偿频率特性，测量结果如图3所示。可见，在频段0.1~2Hz内，励磁系统的相位滞后大约在-52°～-91°之间，在1.6Hz左右有一个明显的拐点，因此本机振荡频率约为1.6Hz。

图3 励磁系统无补偿相频特性
根据无补偿相频特性测试结果及《大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件》（DL/T 650-1998）的要求，对PSS频率响应特性进行仿真修正计算和PSS参数设计，得到4组PSS参数。将所测得的无补偿频率特性与PSS单元频率响应特性相加，检查其在0.2Hz～2.0Hz频带内的相位滞后情况，使PSS输出的力矩向量对应Δω轴在超前10°～滞后45°内，并使本机振荡频率力矩对应Δω轴在0°～滞后30°间（根据国标规定，采用电功率-ΔPe为输入信号的有补偿相频特性应该在-80°至-135°之间），设计的4组PSS参数如表1所示，有补偿频率响应特性特性如图4所示，在频段0.1~2Hz内，有PSS时励磁系统的相位在滞后大约在-85°～-109°之间，PSS对该频段内与本机组相关的振荡模式提供正阻尼，其相位补偿满足要求。

序号	Tr	T1	T2	T3	T4
1	5	0.42	2	0.09	0.07
2	5	0.38	2	0.09	0.08
3	5	0.34	2	0.09	0.09
4	5	0.32	2	0.08	0.1

表1  参数设计

 
图4 有补偿相频特性设计
2.3PSS环节增益试验

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