一种电力系统稳定器技术方案

本发明专利技术公开了一种电力系统稳定器，包括加法器、临界增益提升模块、以及依次连接的测量模块、增益模块、第一隔直模块、相位补偿模块和第一输出限幅模块；临界增益提升模块的输入端连接至增益模块的输出端，临界增益提升模块的输出端连接至加法器的第二输入端，加法器的第一输入端连接至第一输出限幅模块的输出端；临界增益提升模块用于提升3Hz～20Hz频段电力系统稳定器的相位特性并输出第二电压控制信号；加法器用于将所述第一输出限幅模块输出的第一电压控制信号与第二电压控制信号相加后输出电压控制信号。本发明专利技术在抑制低频振荡的同时又能抑制励磁模式振荡的电力系统稳定器，提高电力系统稳定器增益边界，结构简单、可靠，能够提高电力系统稳定控制水平。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力系统稳定控制
，是一种能够保证在进行稳定控制时，使电力系统稳定器(Power System Stabilizer，PSS)具有足够的临界增益的一种电力系统稳定器。
技术介绍
国际大电网会议第38研究委员会曾组织专门工作组(Task Force38.01.07)对电网低频振荡问题进行研究，其结论指出：为消除振荡的威胁，首先应仔细考虑研究整定系统中主要发电机的电力系统稳定器(PSS)；其次应研究系统中现有高压直流输电(HVDC)、静止无功补偿器(SVC)附加控制器的参数整定，使之提供附加阻尼效果；然后考虑利用TCSC等FACTS装置提供平滑的阻尼控制；最后可考虑在系统中增加完全用于阻尼振荡的新装置。随着控制理论和智能算法的发展，关于电力系统稳定器(PSS)的设计及其参数整定已经有大量的研究，文献“An approach to PSS design for transient stability improvement through supplementary damping of the common low-frequency”.(Grondin R.，Kamwa I.，Soulieres L，et al.IEEE Transactions on Power Systems，1993，8(3)：954-963)提出了一种多通道PSS，拓宽了PSS的致稳频带；文献“Design of an adaptive PSS based on recurrent adaptive control theory”(Peng Z，Malik O P.IEEE Transactions on Energy Conversion，2009，24(4)：884-892.)提出一种使用自适应算法的智能控制PSS；文献“一种基于协同控制理论的分散非线性PSS”(赵平，姚伟，王少荣，等.中国电机工程学报，2013，33(25)：115-122.)提出了一种基于非线性控制理论的PSS，为电力系统稳定控制提供了丰富的手段。上述的研究分别以提高系统小干扰稳定性为目标，主要开展控制器的结构设计、算法设计或参数优化工作，在针对实际问题时，由于算法上的复杂度以及实现方式的复杂度等原因，不能在实际工程中应用。而目前，我国大量的发电机均使用了以功率型PSS为模型的电力系统稳定器，在实际应用中，由于多机系统下PSS的整定技术尚不成熟，关于其参数整定方式仍是按照基于单机无穷大的相位补偿法进行整定。但是，在一些系统中，这样整定的PSS将会因为临界增益达不到增益整定值的3倍而不能满足《电力系统稳定器整定试验导则》中关于PSS并网运行的要求。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种电力系统稳定器，旨在解决现有的电力系统稳定器在进行低频振荡控制时临界增益不足的问题。本专利技术提供了一种电力系统稳定器，包括加法器、临界增益提升模块、以及依次连接的测量模块、增益模块、第一隔直模块、相位补偿模块和第一输出限幅模块；所述临界增益提升模块的输入端连接至所述增益模块的输出端，所述临界增益提升模块的输出端连接至所述加法器的第二输入端，所述加法器的第一输入端连接至所述第一输出限幅模块的输出端；所述临界增益提升模块用于提升3Hz～20Hz频段所述电力系统稳定器的相位特性并输出第二电压控制信号Δus2；所述加法器用于将所述第一输出限幅模块输出的第一电压控制信号Δus1与所述第二电压控制信号Δus2相加后输出电压控制信号Δus。其中，所述临界增益提升模块的传递函数为Tc为临界增益提升模块的时间常数，Tc<0.01s，Kc为临界增益提升模块的增益，Kc＝(1.1-1.2)Kcmin，Kcmin为临界增益提升模块的增益最小值。其中，通过调节临界增益提升模块的增益Kc的值，直到临界增益提升模块相位特性的极小值对应的点同时满足时的Κc即为Κcmin，其中，指的是Δus信号相位，ω0指的是该相位特性极小值点所对应的角速度。其中，所述临界增益提升模块包括依次连接的第二隔直模块、相位提升模块和第二输出限幅模块；所述第二隔直模块用于滤除直流分量，所述相位提升模块用于提高所述电力系统稳定器在3Hz～20Hz频段的相位，所述第二输出限幅模块用于调节电压控制信号以防止控制量过大。其中，所述相位提升模块包括相位补偿单元，所述相位补偿单元能够在0.2Hz～2.5Hz有较低增益以减少对低频振荡段PSS相位特性的影响，且在3Hz～20Hz有较高增益和较大的超前角以提升PSS在该频段相位。所述相位补偿单元可以为超前校正装置，包括有源超前网络、无源超前网络、无源迟后-超前校正网络和有源迟后-超前网络。本专利技术由于增加了一个临界增益提升模块，能够极大的提升PSS临界增益，在满足其阻尼控制水平的同时，能够更好地满足PSS并网运行的临界增益要求。功率型PSS结构简单，高通滤波环节也属于模拟电子技术中最基本的环节，在PSS上并联高通滤波环节的控制器结构十分简单。控制器参数设计时，PSS相位补偿环节参数整定采用的方法为传统单机无穷大的相位补偿法，高通环节参数采用小干扰特征根轨迹计算整定，方法简单；控制器参数设计简单，且在实际电网中易实现。附图说明图1是含功率型PSS的单机无穷大电力系统下的发电机菲利普斯-海佛容(Philips-Heffron)模型。图2是化简后的励磁系统控制回路框图。图3是励磁系统传递函数GE_all(s)与PSS传递函数GPSS(s)的相位特性图。图4是典型功率型PSS功能框图。图5是改进型PSS功能框图。图6是改进型PSS与典型功率PSS相位特性区别图。图7是某电网系统结构图。图8是该电网系统中发电机使用的典型自并励静止励磁系统传递函数框图。图9是根据相位补偿原理设计的PSS的补偿特性、相位特性以及发电机励磁系统滞后相位。图10使用改进型PSS时Kc变化时励磁系统控制回路开环波特图其中图10(a)是幅频特性，图10(b)是相频特性。图11是两种PSS3校验对比图，其中图11(a)是整定后两种PSS作用效果，图11(b)是增益扩大3倍校验时两种PSS的作用效果。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。...

【技术保护点】
一种电力系统稳定器，其特征在于，包括加法器、临界增益提升模块、以及依次连接的测量模块、增益模块、第一隔直模块、相位补偿模块和第一输出限幅模块；所述临界增益提升模块的输入端连接至所述增益模块的输出端，所述临界增益提升模块的输出端连接至所述加法器的第二输入端，所述加法器的第一输入端连接至所述第一输出限幅模块的输出端；所述临界增益提升模块用于提升3Hz～20Hz频段所述电力系统稳定器的相位特性并输出第二电压控制信号Δus2；所述加法器用于将所述第一输出限幅模块输出的第一电压控制信号Δus1与所述第二电压控制信号Δus2相加后输出电压控制信号Δus。

【技术特征摘要】
1.一种电力系统稳定器，其特征在于，包括加法器、临界增益提升模
块、以及依次连接的测量模块、增益模块、第一隔直模块、相位补偿模块
和第一输出限幅模块；
所述临界增益提升模块的输入端连接至所述增益模块的输出端，所述
临界增益提升模块的输出端连接至所述加法器的第二输入端，所述加法器
的第一输入端连接至所述第一输出限幅模块的输出端；
所述临界增益提升模块用于提升3Hz～20Hz频段所述电力系统稳定器
的相位特性并输出第二电压控制信号Δus2；
所述加法器用于将所述第一输出限幅模块输出的第一电压控制信号
Δus1与所述第二电压控制信号Δus2相加后输出电压控制信号Δus。
2.如权利要求1所述的电力系统稳定器，其特征在于，所述临界增益
提升模块的传递函数为Tc为临界增益提升模块的时间常数，
Tc<0.01s，Kc为临界增益提升模块的增益，Kc＝...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘子全，文劲宇，高磊，姚伟，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42