景德镇陶瓷学院本科生毕业设计（论文）
电气回路的输入为附加励磁控制UE与机端电压增量ΔUt，之差，而输出为发电机内部的暂态电势增量ΔEq，该暂态电势的增量乘以常数K2(即K2/ΔEq)变为电气转矩ΔTe的一部分，ΔUt由K5Δδ占和K6ΔEq。两个分量组成。传递函数环节中TA和KA分别表示电力系统稳定器和励磁机系统的时间常数和总的放大倍数.Td0和K3分别表示转子励磁回路的有效时间常数和放大倍数。
K1ΔTm+∑-ΔTmΔTe1Δωω0SΔδ-K2-D+SMK4K5ΔE'qK3-∑+ΔE?dKA1+TAS-∑UE-ΔUt+Ug1+Td0K3S-K6
图2-2单机无穷大系统传递函数框图
图2-1所示的同步发电机低频振荡模型写成矩阵形式为
?????????DM??????????0?????0?????Eq????0???Efd???K1M0?K4Td?0?KAK5TA?K2M0?1(Td?0K3)?KAK6TA?0???1Td?0???1TA?0??????????????(2-1) ??Eq??????Efd????Usin?0'?K1??0??X?Xd?K???I???1?2??q0???X?X'd?Ucos?0?X?Xq???0??'?(Xq?Xd?)Iq0?'?(2-2) '??Eq0?(Xq?Xd)Id0?? K3?X?XdU'(X?X)sin?0 (2-3) K,=dd4''X?XdXd?Xd 8
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?0?Usin?0??'?K5??X?Xd? ????Uq0????1?K6???Ut0???X?X'd?Uco?s0?X?Xq???0??Uq0??'??Xd?Ut0?? (2-4) ?Ud0??Xq?Ut0??式(2-l)是在系统某一典型运行点线性化后得到的，(2-2)和(2-4)式中的带下标0的标量表示系统典型运行点的数值，电力系统低频振荡的原因用图2-2的方框图可以得到解释。
2.4 影响阻尼的因素及解决措施
影响系统阻尼的因素很多，包括电力系统的运行方式、负载情况、网络结构、发电机励磁机参数，都能影响到电力系统的阻尼。 (l) 运行方式的影响
当有功负荷较大，并且在电容性负荷情况下时，阻尼转矩变为负阻尼，容易发生统低频振荡。另外，联络线负荷增大，功角增大，阻尼减弱。所以低频振荡都在联络线功率较大时发生。一旦发生低频振荡，应该首先限制联络线输送的功率。如果发电机多送感性无功负荷，功角会减小，阻尼将增大，有利于电力系统稳定。
(2) 网络结构的影响
网络结构的强弱对电力系统的阻尼有很大影响：当电源与系统联系较弱时，系统等值电抗x越大，功角石越大，阻尼转矩越小，严重时甚至成为负值，容易产生负阻尼和振荡失步。加强系统结构虽然可以防止弱阻尼，但需要增加联络线或加强系统电网联系这样会使投资费用增大。而且随着电力系统电网的不断发展，原有弱联系电网加强后，又可能变成新的弱联系电网。 (3) 励磁机的影响
当δ较大时，K5为负，自动电力系统稳定器将提供负阻尼。当励磁机放大倍数KA在一定范围内增大时负阻尼将会增大。另外，励磁时间常数KA及转子绕组时间常数Td0越小，负阻尼越大。 （4) 调速器的影响
调速器对系统阻尼的影响一般没有自动电力系统稳定器明显。但是，当采用快速的电液调速器时，对振荡频率较低的低频振荡会产生一定的影响。
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3 电力系统稳定器的工作原理
3.1 电力系统稳定器抑制低频振荡的原理
电力系统稳定器是通过采用转速偏差、频率偏差、电功率偏差、加速功率偏差这几个信号中的一个或者几个信号作为自动电力系统稳定器(AER)的附加输入，使得系统中产生正阻尼转矩，以提高电力系统的静态稳定性，从而达到抑制低频振荡的目的。
图3-1 PSS控制框图
图3-2 PSS控制向量图
电力系统稳定器的作用主要是假借加强发电机励磁控制的方法达到加强对系统振荡的阻尼的效果，借此使电能传输的稳定极限上升。如果系统对振荡的阻尼太弱，那么系统的输电能力在弱系统条件下就会被限制。所谓的弱系统条件就是指远距离发电厂需要经长距离线路送电或者是连接大区域的联络线相对较弱的系统条件。所以，电力系统稳定器的性能只能以其增加这种弱系统阻尼的能力来进行评价。图3-1，3-2为电力系统稳定器的控制框图和向量图。励磁系统为
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滞后单元，它由励磁机迟后角只和发电机磁场回路迟后角典组合而成，要是用GES(s)表示ΔPe/Δδ的传递函数，可从图3-1得出[16，17]：
（2-5）
因为GES(s)的迟后作用，如果K5小于零，此时电磁转矩劫岔。就会位于第四象限，在Δω轴上的投影为负，因此出现了使得系统阻尼为负的不稳定现象。倘若在励磁系统的相加点输入一个和Δω同相位的信号，就会产生一个正的、位于第一象限的，几乎与Δω同相位的电磁转矩ΔMep，如图2-4所示。ΔMe与ΔMep相量相加得到总的电磁转矩ΔMe，ΔMe位于第一象限，其在Δω上的投影变为正，这表明负阻尼转矩得到了有效补偿，电力系统稳定性得以提高。
3.2 电力系统稳定器的输入信号
(1) Δω为输入信号
对于以Δω为信号的电力系统稳定器，应该在发电机所带的负荷最重、电网联系最强时设计PSS参数。但是，当网络出现弱联系时，PSS提供的正阻尼作用反而减弱，而此时，电力系统正需要正阻尼，这一矛盾，需要采用别的控制信号或采用自适应控制方法来解决。另外，由于噪声以及发电机组本身扭动振荡频率都很高，而以Δω为输入信号的PSS使用的是超前网络，超前网络在高频时放大倍数会增大，所以，对发电机组轴扭动振荡极为敏感，使扭动振荡现象更为加重。因此必须采用窄频带的滤波器，以阻止扭振频率信号经PSS放大以后与发电机发生谐振。 (2) ΔPe为输入信号
以发电机输出电功率峨作为PSS输入信号，检测方便，所需的超前角度小，稳定性好，己得到广泛的采用，但是存在着反调现象。当电力系统发生低频功率振荡时，发电机输出电功率增加，PSS输出负值会使励磁电流减小，从而减小了发电机输出电功率，发挥了阻尼振荡的作用。但是，当调节原动机使机械功率增加时，发电机输出电功率也会增加，此时，PSS会使励磁电流减小，这对电力系统静态稳定是不利的，这就是反调现象。以发电机输出电功率为输入信号的PSS对汽轮机和水轮机反调作用的影响是有差别的。对于水轮发电机，由于机械功率
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