唐建惠1，孟玉娥2，李彦学2

（1．河北省电力试验研究所，河北　石家庄　050021；2．邯峰发电厂，河北　邯郸　056200）

    摘要：邯峰发电厂2×660 MW机组的发电机励磁装置由SIEMENS公司设计，采用自并励方式，同时具备电力系统稳定器（PSS）。本文介绍了PSS环节的试验情况，并对结果进行了初步分析，提出了今后需要进一步开展的工作。

1　电力系统稳定器的概念和功能
　　电力系统稳定器（PSS），一般是作为励磁系统的一个附加功能。由于自动励磁调节造成的整个系统的固有阻尼下降，从而会造成系统稳定性的下降。PSS的作用是在控制环节中产生与转速同相的阻尼转矩，以补偿这种不良影响。一般PSS加在自动调压器的入口。电力系统因功率传输发生低振荡而需要采用PSS增强稳定效果的情况主要有2种：一种是一个机组或者一个厂的机组距离系统较远，联系薄弱而传输功率相对较重，即一台机组经输电线后对无穷大系统发生振荡，属于“局部振荡”类型，其振荡频率约为0．8～1．8 Hz；另一种是系统中一群机组经联络线与另外一群机组间发生振荡，属于“区间振荡”，由于振荡的机组较多，故振荡频率较低，约为0．2～0．5 Hz。PSS环节就是在一个频率段内，能起到一定的超前补偿作用，以抑制低频振荡。
2　邯峰发电厂PSS试验
    邯峰发电厂＃2机采用发电机—变压器组单元接线，出线为500 k V邯蔺Ⅲ线，见图1。励磁系统为自并励快速励磁方式，存在着潜在的欠阻尼问题。同时系统联系较为薄弱，有低频振荡的隐患。

2．1　试验目的和试验方法
　　根据厂家提供的导则，制定了现场试验方法。
现场试验的目的是验证本套调节系统PSS环节的功能，找到PSS环节的最佳作用频率。在机组并网运行，并且负荷大于80％额定负荷，即负荷大于500MW时，方可进行试验。
　　使用低频信号发生器在调节器参考电压处输入扰动信号，信号为正弦波，频率分别为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，幅值从0开始增加直至有功或无功的变化达到3％额定值。
　　监视的输出量为有功功率P、无功功率Q、磁场电压Uf、磁场电流If、PSS输出、电压偏差信号e。所有的输出信号在装置上都有测点，将它们直接接入记录仪，记录频率为1 kHz。
　　试验过程中，各频率连续注入，以便观察PSS环节在各个频率的效果，最终找出该机PSS环节作用最明显的频率。
2．2　试验过程
　　试验时，注入频率为1 Hz的正弦波信号，先不投入PSS，逐渐增加幅值观察各输出量的变化；然后将PSS环节投入，重复上述过程，观察PSS作用的效果。
2．3　试验结果
　　从不同频率下的输出结果来看，当扰动量的频率越接近1 Hz时，PSS环节的作用越来越明显，当频率为1 Hz时，作用最为明显。当频率为1．0 Hz时，在相同的扰动作用下，投入PSS后，能明显抑制扰动引起的磁场电压波动和功率波动，以维持机组稳定运行。另外，根据试验曲线绘制了波特图，见图2。从波特图上可以明显看出，越接近1．0 Hz，PSS环节的作用越明显。

3　试验结果分析
    我国电机工程学会推荐的PSS数学模型见图3。

　　这是一个双超前滞后环节。T5为输入信号传感器的滤波时间常数。Ts为隔直时间常数，当输入信号为Δω或Δf时，取较大值；当输入信号为ΔPe时，取较小值。T1～T4为超前滞后环节时间常数，一般要经过计算来确定。ΔUT和Pe0为切除PSS环节的给定值。当发电机电压偏差绝对值超过ΔUT或发电机功率偏差小于Pe0时，PSS输出为0。
　　SIEMENS公司没有给出PSS环节的具体传递函数，只提供了如图4的一个计算框图。从框图的原理来看，与我国电机工程学会的推荐传递函数原理大致相同，但算法相对简单。经过现场试验，各参

4　建议
    随着电力系统的逐步扩大，单机容量的不断提高，对稳定性提出了更加严格的要求。现今大多数励磁系统都采用了PID＋PSS的设计方法，前者基本目的是改善发电机的静态、动态性能，后者主要用于抑制电力系统低频振荡。在不增加一次投资的情况下，投运PSS环节是改善电力系统稳定的有效方法。PSS现在已经是一项成熟的提高电力系统稳定的先进技术，我国电力系统有关标准中规定大型发电机特别是快速励磁（比如自并励励磁系统）应配置PSS。因此，PSS的应用，是当前一项重要的课题。

　　该套调节器是SIEMENS公司在全球投运的第一套为660 MW容量机组配套的自并励调节器，PSS环节也是首次试验。从现场试验结果看，该套调节器PSS环节在一定的频率范围内（1 Hz附近）达到了设计要求，对机组和系统稳定具有一定的作用，但在现有的技术资料和试验数据的情况下，还不能轻易将PSS环节投运。主要原因有：一是对相关系统的结构和参数的计算尚不完善，由于没有取得确切的传递函数，难以全面分析和仿真该套PSS的工作特性；另外，从计算表达式来看，其设计本质是单机单参量的相位补偿，因此，能够适应的系统振荡频带相当狭窄，试验结果也证实了这一点。
　　对于电网结构及参数的确认，已经有了重大进展，最终参数是可以获得的。为了取得确切的传递函数，应在适当的条件下进行系统及调节器的动态参数测试，并配合系统的不同运行方式进行进一步的试验，取得更加详尽的资料。这项工作可以利用检修时间来进行。在取得传递函数后，可以进行PSS参数计算与仿真试验，对于明确PSS整定值有重要意义。同时还应与国内其他大容量机组进行比较，最终获得权威的数据，为PSS环节的正式投运做好准备。

参考文献：
［1］　方思立，谭有信，黄文灵．电力系统稳定器参数计算及调试方法［J］．中国电力，2000，（6）．
［2］　贾善杰，方思立，侯海滨．日照电厂350 MW励磁系统数学模型及PSS现场试验［J］．中国电力，2002，（7）．