[发明专利]一种多频段电力系统稳定器PSS4B放大倍数整定方法

摘要

本发明公开了一种多频段电力系统稳定器PSS4B放大倍数整定方法，首先根据测试发电机组的在线无补偿频率响应特性，设计PSS4B高、中、低各频段的参数，确定PSS4B放大倍数的整定参考目标，然后根据PSS4B的低、中、高三频段带通参数和相位补偿时间常数，得到低、中、高各频段的幅频特性以及PSS4B总幅频特性，最后根据非线性最小二乘法拟合方法，编写非线性最小二乘法曲线拟合程序，用幅频特性关系与PSS4B放大倍数的整定参考目标值拟合，计算得出低、中、高频段放大倍数。本发明方法能适应电网运行方式变化导致的振荡模式改变情况，能对全频范围的低频振荡起到很好的抑制效果。

主权项

一种多频段电力系统稳定器PSS4B放大倍数整定方法，其特征在于，包括以下步骤：1)确定PSS4B放大倍数的整定参考目标值，具体过程如下：1‑1)根据测试发电机组的在线无补偿频率响应特性，设计PSS4B高、中、低各频段的参数；所述参数包括低频段中心频率fL，中频段中心频率fI，高频段中心频率fH，带通参数和相位补偿时间常数；1‑2)确定PSS4B放大倍数KL、KI、KH的整定参考目标，其中，KL为低频放大倍数，KI为中频放大倍数，KH为高频放大倍数，具体方法为：1‑2‑1)转速输入信号Δω经过PSS装置、励磁系统和发电机系统、系数K2的作用后，PSS产生的附加阻尼转矩ΔTPSS为：ΔTPSS=K2KPSS|1+jωT31+jωT41+jωT51+jωT6||Ge(jω)|Δω---(1)]]>其中，KPSS表示PSS装置放大倍数，T3、T4、T5、T6为相位补偿时间常数，Ge(jω)为发电机系统传递函数，ω为角频率，系数K2是根据单机或多机Heffron‑Philips等效系统模型算出来的系数；PSS4B分为低、中、高三个频段，PSS4B在各频段产生的附加阻尼转矩表示为：ΔTPSS4B-L=K2KL|1+jωLTL31+jωLTL41+jωLTL51+jωLTL6||Ge(jωL)|Δω---(2)]]>ΔTPSS4B-I=K2KI|1+jωITI31+jωITI41+jωITI51+jωITI6||Ge(jωI)|Δω---(3)]]>ΔTPSS4B-H=K2KH|1+jωHTH31+jωHTH41+jωHTH51+jωHTH6||Ge(jωH)|Δω---(4)]]>其中，ΔTPSS4B‑L为低频段的附加阻尼转矩，ΔTPSS4B‑I为中频段的附加阻尼转矩，ΔTPSS4B‑H为高频段的附加阻尼转矩；TL3、TL4、TL5、TL6为低频段相位补偿时间常数；ωL为低频段角频率；Ge(jωL)为低频段发电机系统传递函数；TI3、TI4、TI5、TI6为中频段相位补偿时间常数；ωI为中频段角频率；Ge(jωI)为中频段发电机系统传递函数；TH3、TH4、TH5、TH6为高频段相位补偿时间常数；ωH为高频段角频率；Ge(jωH)为高频段发电机系统传递函数；1‑2‑2)定义ΔTPSS＝DPSSΔω，则PSS产生的附加阻尼转矩系数DPSS为：DPSS=K2KPSS|1+jωT31+jωT41+jωT51+jωT6||Ge(jω)|---(5)]]>则，PSS4B在低、中、高各频段产生的附加阻尼转矩系数为：DPSS4B-L=K2KL|1+jωLTL31+jωLTL41+jωLTL51+jωLTL6||Ge(jωL)|---(6)]]>DPSS4B-I=K2KI|1+jωITI31+jωITI41+jωITI51+jωITI6||Ge(jωI)|---(7)]]>DPSS4B-H=K2KH|1+jωHTH31+jωHTH41+jωHTH51+jωHTH6||Ge(jωH)|---(8)]]>其中，DPSS4B‑L为低频段产生的附加阻尼转矩系数，DPSS4B‑I为中频段产生的附加阻尼转矩系数，DPSS4B‑H为高频段产生的附加阻尼转矩系数；1‑2‑3)PSS工作时，发电机的阻尼转矩系数DΣ＝D+De+DPSS，其中，D为机械阻尼转矩系数，De为无PSS的电气阻尼转矩系数，则：DPSS＝DΣ‑D‑De  (9)根据阻尼比的定义为：TJ为发电机惯性时间常数，联合式(2)～(4)和(6)～(8)，求解PSS4B模型低、中、高各频段的放大倍数KL、KI、KH的整定参考目标值；1‑2‑4)整定参考目标值的确定有以下两种方式：方式一，投入PSS4B后，各频率振荡模式的阻尼比提高至某一值，则，KL-c1=2ωLTJ-D-DeK2|1+jωLTL31+jωLTL41+jωLTL51+jωLTL6||Ge(jωL)|---(10)]]>KI-c1=2ωITJ-D-DeK2|1+jωITI31+jωITI41+jωITI51+jωITI6||Ge(jωI)|---(11)]]>KH-c1=2ωHTJ-D-DeK2|1+jωHTH31+jωHTH41+jωHTH51+jωHTH6||Ge(jωH)|---(12)]]>其中，为方式一低频段的放大倍数KL的整定参考目标值，为方式一中频段的放大倍数KI的整定参考目标值，为方式一高频段的放大倍数KH的整定参考目标值；|·|表示复数的模；方式二，投入PSS4B后，各频率振荡模式的阻尼比较无PSS时提高某一值：设为无PSS时阻尼比，DΣ(noPSS)为无PSS时发电机的阻尼转矩系数，则：KL-c2=2ωLTJ(ξ-ξnoPSS)K2|1+jωLTL31+jωLTL41+jωLTL51+jωLTL6||Ge(jωL)|---(13)]]>KI-c2=2ωITJ(ξ-ξnoPSS)K2|1+jωITI31+jωITI41+jωITI51+jωITI6||Ge(jωI)|---(14)]]>KH-c2=2ωHTJ(ξ-ξnoPSS)K2|1+jωHTH31+jωHTH41+jωHTH51+jωHTH6||Ge(jωH)|---(15)]]>其中，为方式二低频段的放大倍数KL的整定参考目标值，为方式二中频段的放大倍数KI的整定参考目标值，为方式二高频段的放大倍数KH的整定参考目标值；1‑3)将低频振荡频率代入式(10)～(12)或者式(13)～(15)得到PSS4B各低频振荡频段放大倍数的整定参考目标值；2)对PSS4B放大倍数进行整定，具体过程如下：2‑1)根据PSS4B的低、中、高三频段带通参数和相位补偿时间常数，得到低、中、高各频段的幅频特性；则PSS4B总幅频特性与低、中、高各频段的幅频特性关系表示为：F(K,f)＝KL·FL(f)+KI·FI(f)+KH·FH(f)  (16)其中，F(K,f)为PSS4B总幅频特性曲线，FL(f)为低频段的幅频特性曲线，FI(f)为中频段的幅频特性曲线，FH(f)为高频段的幅频特性曲线，K＝(KL,KI,KH)，f为频率；2‑2)根据非线性最小二乘法拟合方法，编写非线性最小二乘法曲线拟合程序，用幅频特性关系与步骤1)得到的PSS4B放大倍数的整定参考目标值拟合，计算得出低、中、高频段放大倍数KL、KI、KH的具体设计值；放大倍数计算的收敛条件为：minΣi=L,I,H(F(K,f)-Ki-c)2,]]>式中，对于方式一Ki‑c为对于方式二Ki‑c为