唐建惠1，孟玉娥2，李彥學2
（1．河北省電力試驗研究所，河北 石家莊 050021；2．邯峰發電廠，河北 邯鄲 056200）
摘要：邯峰發電廠2×660 MW機組的發電機勵磁裝置由SIEMENS公司設計，采用自并勵方式，同時具備電力系統穩定器（PSS）。本文介紹了PSS環節的試驗情況，并對結果進行了初步分析，提出了今后需要進一步開展的工作。
1 電力系統穩定器的概念和功能
電力系統穩定器（PSS），一般是作為勵磁系統的一個附加功能。由于自動勵磁調節造成的整個系統的固有阻尼下降，從而會造成系統穩定性的下降。PSS的作用是在控制環節中產生與轉速同相的阻尼轉矩，以補償這種不良影響。一般PSS加在自動調壓器的入口。電力系統因功率傳輸發生低振蕩而需要采用PSS增強穩定效果的情況主要有2種：一種是一個機組或者一個廠的機組距離系統較遠，聯系薄弱而傳輸功率相對較重，即一臺機組經輸電線后對無窮大系統發生振蕩，屬于“局部振蕩”類型，其振蕩頻率約為0．8～1．8 Hz；另一種是系統中一群機組經聯絡線與另外一群機組間發生振蕩，屬于“區間振蕩”，由于振蕩的機組較多，故振蕩頻率較低，約為0．2～0．5 Hz。PSS環節就是在一個頻率段內，能起到一定的超前補償作用，以抑制低頻振蕩。
2 邯峰發電廠PSS試驗
邯峰發電廠＃2機采用發電機—變壓器組單元接線，出線為500 k V邯藺Ⅲ線，見圖1。勵磁系統為自并勵快速勵磁方式，存在著潛在的欠阻尼問題。同時系統聯系較為薄弱，有低頻振蕩的隱患。
2．1 試驗目的和試驗方法
根據廠家提供的導則，制定了現場試驗方法。
現場試驗的目的是驗證本套調節系統PSS環節的功能，找到PSS環節的最佳作用頻率。在機組并網運行，并且負荷大于80％額定負荷，即負荷大于500MW時，方可進行試驗。
使用低頻信號發生器在調節器參考電壓處輸入擾動信號，信號為正弦波，頻率分別為0．2 Hz、0．3Hz、0．4 Hz、0．5 Hz、0．6 Hz、0．7 Hz、0．8 Hz、0．9Hz、1．0 Hz、1．1 Hz、1．2 Hz、1．3 Hz、1．4 Hz、1．5Hz、2．5 Hz，幅值從0開始增加直至有功或無功的變化達到3％額定值。
監視的輸出量為有功功率P、無功功率Q、磁場電壓Uf、磁場電流If、PSS輸出、電壓偏差信號e。所有的輸出信號在裝置上都有測點，將它們直接接入記錄儀，記錄頻率為1 kHz。
試驗過程中，各頻率連續注入，以便觀察PSS環節在各個頻率的效果，最終找出該機PSS環節作用最明顯的頻率。
2．2 試驗過程
試驗時，注入頻率為1 Hz的正弦波信號，先不投入PSS，逐漸增加幅值觀察各輸出量的變化；然后將PSS環節投入，重復上述過程，觀察PSS作用的效果。
2．3 試驗結果
從不同頻率下的輸出結果來看，當擾動量的頻率越接近1 Hz時，PSS環節的作用越來越明顯，當頻率為1 Hz時，作用最為明顯。當頻率為1．0 Hz時，在相同的擾動作用下，投入PSS后，能明顯抑制擾動引起的磁場電壓波動和功率波動，以維持機組穩定運行。另外，根據試驗曲線繪制了波特圖，見圖2。從波特圖上可以明顯看出，越接近1．0 Hz，PSS環節的作用越明顯。
3 試驗結果分析
我國電機工程學會推薦的PSS數學模型見圖3。
這是一個雙超前滯后環節。T5為輸入信號傳感器的濾波時間常數。Ts為隔直時間常數，當輸入信號為Δω或Δf時，取較大值；當輸入信號為ΔPe時，取較小值。T1～T4為超前滯后環節時間常數，一般要經過計算來確定。ΔUT和Pe0為切除PSS環節的給定值。當發電機電壓偏差絕對值超過ΔUT或發電機功率偏差小于Pe0時，PSS輸出為0。
SIEMENS公司沒有給出PSS環節的具體傳遞函數，只提供了如圖4的一個計算框圖。從框圖的原理來看，與我國電機工程學會的推薦傳遞函數原理大致相同，但算法相對簡單。經過現場試驗，各參
4 建議
隨著電力系統的逐步擴大，單機容量的不斷提高，對穩定性提出了更加嚴格的要求。現今大多數勵磁系統都采用了PID＋PSS的設計方法，前者基本目的是改善發電機的靜態、動態性能，后者主要用于抑制電力系統低頻振蕩。在不增加一次投資的情況下，投運PSS環節是改善電力系統穩定的有效方法。PSS現在已經是一項成熟的提高電力系統穩定的先進技術，我國電力系統有關標準中規定大型發電機特別是快速勵磁（比如自并勵勵磁系統）應配置PSS。因此，PSS的應用，是當前一項重要的課題。
該套調節器是SIEMENS公司在全球投運的第一套為660 MW容量機組配套的自并勵調節器，PSS環節也是首次試驗。從現場試驗結果看，該套調節器PSS環節在一定的頻率范圍內（1 Hz附近）達到了設計要求，對機組和系統穩定具有一定的作用，但在現有的技術資料和試驗數據的情況下，還不能輕易將PSS環節投運。主要原因有：一是對相關系統的結構和參數的計算尚不完善，由于沒有取得確切的傳遞函數，難以全面分析和仿真該套PSS的工作特性；另外，從計算表達式來看，其設計本質是單機單參量的相位補償，因此，能夠適應的系統振蕩頻帶相當狹窄，試驗結果也證實了這一點。
對于電網結構及參數的確認，已經有了重大進展，最終參數是可以獲得的。為了取得確切的傳遞函數，應在適當的條件下進行系統及調節器的動態參數測試，并配合系統的不同運行方式進行進一步的試驗，取得更加詳盡的資料。這項工作可以利用檢修時間來進行。在取得傳遞函數后，可以進行PSS參數計算與仿真試驗，對于明確PSS整定值有重要意義。同時還應與國內其他大容量機組進行比較，最終獲得權威的數據，為PSS環節的正式投運做好準備。
參考文獻：
［1］ 方思立，譚有信，黃文靈．電力系統穩定器參數計算及調試方法［J］．中國電力，2000，（6）．
［2］ 賈善杰，方思立，侯海濱．日照電廠350 MW勵磁系統數學模型及PSS現場試驗［J］．中國電力，2002，（7）．
