[发明专利]一种水电机组调速器电力系统稳定器设计方法

权利要求书

1.一种水电机组调速器电力系统稳定器设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，采集频率信号并计算得到频差作为GPSS控制通道的输入量；

S2，接收频差信号并滤除高频干扰信号，输出超低频振荡控制信号；

S3，隔离超低频振荡控制信号中的直流信号，输出交流信号；

S4，进行交流信号的相位补偿并通过增益限幅输出GPSS输出信号；

S5，由外部投退开关和上位机投退命令共同决定GPSS输出信号是否投入，若投入则将GPSS输出信号叠加至导叶开度给定，否则重复上述步骤。

2.根据权利要求1所述的一种水电机组调速器电力系统稳定器设计方法，其特征在于，所述S2中，采用低通滤波环节滤除高频干扰信号，所述低通滤波环节表示为：其中T_R1、T_R2为低通滤波环节时间常数；m为滤波阶数；s为积分算子。

3.根据权利要求2所述的一种水电机组调速器电力系统稳定器设计方法，其特征在于，上述传递函数写成差分的形式进行算法变换如下：

yΔt+Ty-Ty₀＝xΔt

上式中，x为输入的频率偏差；y为经过低通滤波环节后的信号；T为时间常数；y0为初始值；Δt为采样周期。

4.根据权利要求3所述的一种水电机组调速器电力系统稳定器设计方法，其特征在于，所述S3中，采用隔直环节隔离超低频振荡信号中的直流信号，所述隔直环节表示为：其中T_w1为隔直环节时间常数；s为积分算子。

5.根据权利要求4所述的一种水电机组调速器电力系统稳定器设计方法，其特征在于，上述传递函数写成差分的形式进行算法变换如下：

yΔt+Ty-Ty₀＝Tx-Tx₀

上式中，x为频差经过低通滤波环节后的信号；y为频差经过低通滤波环节和隔直环节后的信号；T为时间常数；x0、y0为初始值；Δt为采样周期。

6.根据权利要求5所述的一种水电机组调速器电力系统稳定器设计方法，其特征在于，所述S4中，采用相位补偿环节一、相位补偿环节二进行交流信号的相位补偿，所述相位补偿环节一表示为：所述相位补偿环节二表示为：其中T₁、T₂是相位补偿环节一时间常数；T₃、T₄是相位补偿环节二时间常数；s为积分算子。

7.根据权利要求6所述的一种水电机组调速器电力系统稳定器设计方法，其特征在于，上述传递函数写成差分的形式进行算法变换如下：

yΔt+T₂y-T₂y₀＝xΔt+T₁x-T₁x₀

上式中，x为频差经过低通滤波环节、隔直环节后的信号；y为频差经过低通滤波环节、隔直环节、相位补偿环节后的信号，T₁、T₂为时间常数；x0、y0为初始值，Δt为采样周期。

8.根据权利要求1所述的一种水电机组调速器电力系统稳定器设计方法，其特征在于，所述S4中，采用比例环节和限幅环节实现增益限幅，所述比例环节表示为K_GPSS；所述限幅环节包括上限幅环节和下限幅环节依次表示为Y_{GPSS_MAX}和Y_{GPSS_MIN}。

9.根据权利要求2或4或6所述的一种水电机组调速器电力系统稳定器设计方法，其特征在于，还包括基本参数的选取方法，选取步骤如下：

建立GPSS控制通道的Simulink仿真控制框图；

对GPSS控制通道进行幅频特性曲线绘制；

根据典型振荡频率做时域分析，验证各个频段下GPSS控制通道的幅相补偿特性。