一種ⅲ型pss參數(shù)整定方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種Ⅲ型PSS參數(shù)整定方法，包括以下步驟：1.根據(jù)Ⅲ型PSS模型結(jié)構(gòu)中的校正環(huán)節(jié)設(shè)定狀態(tài)變量，并根據(jù)選定的狀態(tài)變量設(shè)定狀態(tài)方程；2.對狀態(tài)方程進(jìn)行數(shù)學(xué)變換，轉(zhuǎn)換為多項(xiàng)表達(dá)式的傳遞函數(shù)；3.利用Excel表制定Ⅲ型PSS參數(shù)的對應(yīng)計(jì)算公式；4.利用Ⅲ型PSS參數(shù)對應(yīng)計(jì)算公式，通過調(diào)整輸入?yún)?shù)改變PSS相移，使得補(bǔ)償后的AVR+PSS總相移達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍，得到參數(shù)即為整定后的參數(shù)，完成整個(gè)Ⅲ型PSS參數(shù)整定工作。本發(fā)明能夠快速準(zhǔn)確地計(jì)算出相關(guān)PSS相位補(bǔ)償參數(shù)，便于工作人員進(jìn)行PSS參數(shù)整定。
【專利說明】—種III型PSS參數(shù)整定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及ー種PSS參數(shù)整定方法,尤其涉及ー種利用Excel表及matlab程序的III型PSS參數(shù)整定方法。
【背景技術(shù)】[0002]電カ系統(tǒng)穩(wěn)定器(簡稱PSS)是為抑制低頻振蕩而研究的一種附加勵(lì)磁控制技木，用于提高電カ系統(tǒng)阻尼、解決低頻振蕩問題，是提高電カ系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性的重要措施之一。電カ系統(tǒng)穩(wěn)定器在勵(lì)磁調(diào)節(jié)器(AVR)中，引入領(lǐng)先于軸速度的附加信號(hào)，產(chǎn)生ー個(gè)正阻尼轉(zhuǎn)矩，去克服原勵(lì)磁電壓調(diào)節(jié)器中產(chǎn)生的負(fù)阻尼轉(zhuǎn)矩作用。
[0003]現(xiàn)有的PSS —般分為三種類型，分別為I型、II型和III型，I型和II型是按傳統(tǒng)控制理論設(shè)計(jì)的，而III型則是按現(xiàn)代控制理論設(shè)計(jì)。三種類型的PSS模型結(jié)構(gòu)如下所述，I型、II型的模型結(jié)構(gòu)可參考Q/GDW142-2012《同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)建模導(dǎo)則》中第15頁的圖21和圖23 ;111型PSS的模型結(jié)構(gòu)已由設(shè)備生產(chǎn)廠家西門子公司銷售公開。
[0004]I型PSS也稱功率型PSS，其模型結(jié)構(gòu)如圖1所示，由測量環(huán)節(jié)11、隔直環(huán)節(jié)21、第一超前一滯后環(huán)節(jié)31、第二超前一滯后環(huán)節(jié)32、第三超前一滯后環(huán)節(jié)33、増益環(huán)節(jié)41和限幅環(huán)節(jié)51構(gòu)成。在試驗(yàn)整定過程中，圖1中的Tw、Tl—T6為需整定參數(shù)；Ks為放大倍數(shù)(也稱増益)，s為下標(biāo)。Ts為測量時(shí)間常數(shù)，其數(shù)值取決于產(chǎn)品本身，由廠家提供。
[0005]2) II 型 PSS
[0006]II型PSS也稱加速功率型PSS，其模型結(jié)構(gòu)如圖2所示。包括4個(gè)隔直環(huán)節(jié)22、23、24,25, 2個(gè)滯后環(huán)節(jié)61、62，濾波環(huán)節(jié)71，增益環(huán)節(jié)42，3個(gè)超前一滯后環(huán)節(jié)34、35、36和限幅環(huán)節(jié)52，對于II型PSS，其試驗(yàn)整定時(shí)的一般原則為:隔直環(huán)節(jié)時(shí)間常數(shù)Twi=Tw2=Tw3=T7,Tff4參數(shù)整定為0 (等效于將該環(huán)節(jié)短接);Ks3=I, Ks2=VTj ;濾波器參數(shù)T8=0.2，T9=0.1，M=5，N=l，Tj為機(jī)組整個(gè)軸系機(jī)械啟動(dòng)時(shí)間常數(shù)。在試驗(yàn)整定過程中，隔直環(huán)節(jié)時(shí)間常數(shù)、超前一滯后環(huán)節(jié)的參數(shù)需要根據(jù)實(shí)測頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行整定。超前一滯后環(huán)節(jié)配備有2階(2A型)和3階(2B型)，對自并勵(lì)系統(tǒng)一般采用兩階補(bǔ)償即可滿足要求，對三機(jī)交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)，有時(shí)需要三階補(bǔ)償。
[0007]3) III 型 PSS
[0008]III型PSS的模型結(jié)構(gòu)如圖3所示。其主要由測量環(huán)節(jié)11、隔直環(huán)節(jié)21及校正環(huán)節(jié)8、増益環(huán)節(jié)41及限幅環(huán)節(jié)51構(gòu)成。在試驗(yàn)整定過程中，隔直時(shí)間常數(shù)Tw、時(shí)間常數(shù)h—t4和系數(shù)1?一k4均需進(jìn)行整定。III型PSS —般采用3階校正(即k4=0)就能滿足要求。
[0009]按照QGD 143—2012《電カ系統(tǒng)穩(wěn)定器整定試驗(yàn)導(dǎo)則》及電網(wǎng)公司相關(guān)管理要求，新投運(yùn)機(jī)組及進(jìn)行過勵(lì)磁系統(tǒng)更新改造的機(jī)組應(yīng)完成PSS投運(yùn)試驗(yàn)。
[0010]PSS的投運(yùn)試驗(yàn)通常包含以下主要試驗(yàn)步驟:
[0011]I)勵(lì)磁系統(tǒng)無補(bǔ)償相頻特性的測試；
[0012]2)勵(lì)磁系統(tǒng)有補(bǔ)償相頻特性的仿真計(jì)算；
[0013]3) PSS的效果驗(yàn)證及反調(diào)試驗(yàn)。[0014]其中，勵(lì)磁系統(tǒng)有補(bǔ)償相頻特性的仿真計(jì)算是ー個(gè)重要環(huán)節(jié)，特別是在針對現(xiàn)有III型PSS勵(lì)磁系統(tǒng)有補(bǔ)償相頻特性仿真計(jì)算時(shí)，PSS整定過程中幅頻特性及相頻特性計(jì)算過程極為復(fù)雜繁瑣，導(dǎo)致現(xiàn)場試驗(yàn)整定的準(zhǔn)確性差，效率低。
[0015]對于按傳統(tǒng)控制理論設(shè)計(jì)的1、11型PSS，由于各基本環(huán)節(jié)如測量環(huán)節(jié)、隔直環(huán)節(jié)、超前-滯后環(huán)芐基本上為單輸入、單輸出簡單結(jié)構(gòu)，各環(huán)節(jié)物理意義清晰，可分別計(jì)算各環(huán)節(jié)的頻率響應(yīng)特性，然后疊加在一起，即可得出總的頻率響應(yīng)特性。一般為了計(jì)算方便，可利用Excel表的計(jì)算函數(shù)功能來實(shí)現(xiàn)PSS相頻特性的計(jì)算工作。
[0016]其優(yōu)點(diǎn)是每調(diào)整PSS環(huán)節(jié)中任ー參數(shù)后，Excel可自動(dòng)計(jì)算給出各頻率點(diǎn)下的PSS幅頻、相頻特性及有補(bǔ)償特性數(shù)據(jù)，并可繪出曲線，通過調(diào)整PSS參數(shù)使有補(bǔ)償特性滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，計(jì)算結(jié)果顯示直觀，方便實(shí)用，深受技術(shù)人員歡迎。
[0017]但對于按現(xiàn)代控制理論設(shè)計(jì)的III型PSS來說，各環(huán)節(jié)的物理意義并不直觀，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，不便直接用Excel進(jìn)行編程計(jì)算，導(dǎo)致III型PSS參數(shù)整定工作的過程復(fù)雜，計(jì)算量大，效率低下。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]本發(fā)明提供了ー種III型PSS參數(shù)整定方法，能夠快速準(zhǔn)確地計(jì)算出相關(guān)PSS相位補(bǔ)償參數(shù)，便于工作人員進(jìn)行PSS參數(shù)整定。
[0019]本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
[0020]ー種III型PSS參數(shù)整定方法，包括以下步驟:
[0021]A:根據(jù)III型PSS模型結(jié)構(gòu)中的校正環(huán)節(jié)設(shè)定狀態(tài)變量luy'XpX^XpX^Xpy。、Yi> 12、y3和y4，其中，U為輸入變量，y為輸出變量，X1^ x2、x3、X4分別為狀態(tài)變量，X。、y0> Y1^y2、y3和y4分別為中間變量，井根據(jù)選定的狀態(tài)變量設(shè)定狀態(tài)方程
【權(quán)利要求】
1.ー種III型PSS參數(shù)整定方法，其特征在于，包括以下步驟: A:根據(jù)III型PSS模型結(jié)構(gòu)中的校正環(huán)節(jié)設(shè)定狀態(tài)變量U、y、X1^ X2> x3、X4> X0> yQ、12、y3和y4，其中，U為輸入變量，y為輸出變量，X1^ x2> x3、x4分別為狀態(tài)變量，x0、y0、y2>y3和y4分別為中間變量，井根據(jù)選定的狀態(tài)變量設(shè)定狀態(tài)方程
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的III型PSS參數(shù)整定方法，其特征在于:所述的步驟C中頻率值f的范圍為0.1Hz-2.0Hz0
3.ー種III型PSS參數(shù)整定方法，其特征在于，包括以下步驟:(I)在I型PSS模型結(jié)構(gòu)中增加第四超前一滯后環(huán)節(jié)，使I型PSS模型結(jié)構(gòu)的校正環(huán)節(jié)變?yōu)?階模型，得到新的I型PSS模型結(jié)構(gòu)；(2)利用Excel表，根據(jù)新的I型PSS模型結(jié)構(gòu)制定新的I型PSS參數(shù)的對應(yīng)計(jì)算公式，其中 測量環(huán)節(jié)=-tg(2 JifXTs) X 180/； 隔直環(huán)節(jié)=90 - tg(2 JifXTw) X 180/； 第一超前-滯后環(huán)節(jié)=[arctg(2 fXTl) - arctg(2 n f XT2) ] X 180/n ； 第二超前-滯后環(huán)節(jié)=[arctg(2 fXT3) - arctg (2 n f X T4) ] X 180/n ； 第三超前-滯后環(huán)節(jié)=[arctg(2 fXT5) - arctg (2 n f X T6) ] X 180/n ； 第四超前-滯后環(huán)節(jié)=[arctg(2 fXI7) - arctg (2 n f X T8) ] X 180/n ； PSS相移=測量環(huán)節(jié)+隔直環(huán)節(jié)+第一超前-滯后環(huán)節(jié)+第二超前-滯后環(huán)節(jié)+第三超前-滯后環(huán)節(jié)十第四超前-滯后環(huán)節(jié)； AVR+PSS總相移=PSS相移+ AVR相移； 輸入?yún)?shù)為Ts、Tw, Tl、T2、T3、T4、T5、T6 ；AVR相移為在頻率值f下的相移實(shí)測值； (3)利用步驟(2)中制定的新的I型PSS參數(shù)對應(yīng)計(jì)算公式，通過調(diào)整輸入?yún)?shù)Ts、Tw、Tl、T2、T3、T4、T5、T6改變PSS相移，使得補(bǔ)償后的AVR+PSS總相移達(dá)到國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)范圍，此時(shí)得到新的I型PSS的整定參數(shù)了TS、TW、T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8 ； (4)將新的I型PSS模型結(jié)構(gòu)中的校正環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)換為多項(xiàng)表達(dá)式的傳遞函數(shù)
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的III型PSS參數(shù)整定方法，其特征在于:所述的步驟(2)中頻率值f的范圍為0.1Hz-2.0Hz0
【文檔編號(hào)】H02J3/00GK103532130SQ201310403459
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年9月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月6日
【發(fā)明者】陳強(qiáng), 王驊, 王君亮, 徐鵬煜, 栗占偉, 許立長 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)河南省電力公司電力科學(xué)研究院