[发明专利]发电机的电力稳定装置

说明书

本发明涉及一种电力发电机的功率稳定装置，更具体地说，涉及一种这样的功率稳定装置，它向自动电压调节输入电压调节信号(作为加于目标电压信号的辅助信号)，用以调节发电机的激磁值，从而使发电机的端电压被控制在目标值上。

一般地说，用于发电机的激磁控制装置包括自动电压调节器(AVR)，用于维持发电机端电压为恒值，以及功率稳定装置(PSS)，用来通过把发电机电压调节到其目标值来稳定发电机的运行。具体地说，功率稳定功率用来增加制动力(阻尼力)，以便反抗由施加于发电机的不可避免的扰动引起的相角波动。这就是说，功率稳定装置检测并计算有功功率的差分ΔP，发电机角速度的差分Δω或系统侧频频率的差分Δf等，并向自动电压调节器输入计算的结果作为加于目标电压信号的电压调节信号的辅助信号。

更详细地说，图14是表示先有技术中有功功率差分ΔP型(以后叫ΔP-PSS)的功率稳定装置的方块图。在这一功率稳定装置中，有功功率差分ΔP(作为稳定信号)通过信号重调函数部分7(由重调滤波器以及延迟电路或频带消除滤波器构成)，以便消除噪声和目标值的稳态电压偏差，然后通过相位补偿函数部分8，进行相位校正，从而获得合适的电压调节信号。

上述ΔP-PSS型差分稳定装置被广泛采用，这是因为ΔP-PSS不受高频噪声的影响，并且不用进行相位补偿，因此，和其它类型(例如)角速度差分型(Δω-PSS)或频率差分型(Δf-PSS))相比，函数的设定相对容易。

这里，在差分稳定装置中，当发电机磁场按照角速度差分Δω被控制时，可以最有效地抑制功率波动。然而，在另一方面，在功率稳定装置的输出和发电机磁场的改变之间，由于磁场电路的滞后，存在着滞后作用。例如，当波动频率为1Hz时，装置的频率响应中存在大约90度的相位滞后。因而，在这种功率稳定装置中，为了寂偿磁场电路的滞后，最好能反馈角加速度差分Δa，因为角加速度差分Δa在相位上超前角速度差分Δω90度。然而，检测角加速度差分Δa并不容易。

因此，在ΔP-PSS中，有功功率差分ΔP被用作反馈信号，它大致和角加速度差分Δa成正比，用它代替角加速度差分Δa。

虽然使用有功功率差分ΔP的功率稳定装置是实用的，但是存在一个问题，这就是这种功率稳定装置不能对低频干扰(由发电机输出的变化表示)进行有效的稳定。此外，当发电机的输出以恒速改变时，因为有有功功率差分ΔP保持常数，而使功率稳定装置保持输出恒定的目标电压校正值。因为自动电压调节器控制发电机端电压，使其跟随这一目标电压校正值，只要发电机的输出在变化，发电机电压就偏离预定的目标值。这就是说，这种功率稳定装置执行一种不必要的电压控制操作。

此外，在常规的功率稳定装置中，为了减少上述的自动电压调节器的不需要的电压控制操作，附带地提供了一个重调时间为5秒的重调滤波器。然而，因为这一重调滤波器当功率波动频率为0.3Hz或更低时(长周期的波动)重调这一信号，所以该滤波器进一步减弱了ΔP-PSS对于低频干扰的稳定能力。

在另一方面，在常规的ΔP-PSS中，相位是被这样调节的，使得可以有效地阻尼大约为1Hz的功率波动，所以有效地抑制低于0.3Hz的功率波动是困难的，这是因为合适的相位补偿根据所述频率而变化。当相位被这样调节时，即使得低于0.3Hz的功率波动可被有效地阻尼，但难于阻尼大约1Hz的功率波动(经常发生)。

如上所述，当功率波动频率为0.3Hz那样低时，从相位滞后的观点看来，磁场的滞后是小的，并因而在ΔP-PSS的情况下相位过份超前。因此，当波动频率为0.3Hz或更低时，使用角速度差分Δω(以后称为Δω-PSS)的功率稳定装置和ΔP-PSS相比对于稳定信号是合适的。这是因为在Δω-PSS的情况下，可以通过相位补偿有效地阻尼从0.3到1Hz的功率波动。然而，在Δω-PSS情况下，所需的相位补偿是超前相位补偿型，因而当功率波动频率大于1Hz时，瞬变增益增加，结果使Δω-PSS遭受噪声影响。因此，存在这样的问题，即Δω-PSS不能有效地抑制大约2或3Hz的相对高的频率的功率波动。此外，在频率差分型的功率稳定装置(Δf-PSS)中，也存在Δω-PSS的问题。

因而，本发明的目的在于，提供一种发电机的稳定装置，它能有效地稳定发电机的低频干扰，并且不受发电机输出的影响。