PSS現(xiàn)場試驗(yàn)報(bào)告

1、國電聊城發(fā)電有限公司#3機(jī)組PSS現(xiàn)場試驗(yàn)報(bào)告1概述國電聊城發(fā)電有限公司3號(hào)機(jī)是600MW汽輪發(fā)電機(jī)組。發(fā)電機(jī)組為單元式接線，經(jīng)過變壓器上220kV母線。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器采用日本三菱公司生產(chǎn)的MEC5330型微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)器采用電功率作為PSS的輸入信號(hào)。本次試驗(yàn)的目的是：通過現(xiàn)場試驗(yàn)，確定3號(hào)發(fā)電機(jī)組的PSS參數(shù)，檢驗(yàn)PSS的性能，使國電聊城發(fā)電有限公司3號(hào)發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)的PSS功能具備正常投運(yùn)條件。2試驗(yàn)依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)GBT 740931997 同步電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng) 大中型同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)技術(shù)要求DLT6501998 大型汽輪發(fā)電機(jī)自并勵(lì)靜止勵(lì)磁系統(tǒng)技術(shù)條件3試驗(yàn)中使用的儀器設(shè)備HP35670

2、A動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀 編號(hào)：MY42506605有效期：201087WFLC-2B便攜式電量記錄分析儀 編號(hào)：374231 有效期：2010874PSS模型框圖3號(hào)機(jī)PSS模型框圖見圖1。PSS調(diào)節(jié)通道有隔直單元、超前滯后校正單元、比例放大單元和限幅單元。其中，Pe為發(fā)電機(jī)電功率。圖1 國電聊城發(fā)電有限公司3號(hào)機(jī)PSS模型5錄波量測點(diǎn)配置試驗(yàn)時(shí)對下列各電氣量進(jìn)行測量或錄波1)發(fā)電機(jī)定子電壓：頻率響應(yīng)特性測試時(shí)，經(jīng)變送器變換為直流電壓后送至頻譜分析儀；階躍響應(yīng)試驗(yàn)時(shí)，接入WFLC分析儀。2)發(fā)電機(jī)三相電壓、兩相電流。3)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電壓Uf。6試驗(yàn)項(xiàng)目及步驟61勵(lì)磁系統(tǒng)滯后特性測量(無補(bǔ)償特性)611

3、試驗(yàn)方法發(fā)電機(jī)有功功率盡量接近額定(要求大于額定有功功率的80)，無功功率盡量接近零(要求發(fā)電機(jī)滯相運(yùn)行，無功功率小于額定無功功率的20)。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器單柜自動(dòng)運(yùn)行，PSS退出，微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器對HP35670A頻譜分析儀輸出的白噪聲信號(hào)進(jìn)行采樣并將采樣信號(hào)與AVR的給定參考電壓相加緩慢增加白噪聲信號(hào)的電平使發(fā)電機(jī)電壓出現(xiàn)不超過2左右的波動(dòng)。用HP35670A頻譜分析儀測量頻譜儀輸出的白噪聲信號(hào)與發(fā)電機(jī)電壓之間的頻率特性即為勵(lì)磁系統(tǒng)本身的滯后特性，又稱無補(bǔ)償特性，用e表示。612勵(lì)磁系統(tǒng)滯后特性測量試驗(yàn) (1)試驗(yàn)條件：P=500MW Q=60Mvar U=20.2kV，白噪聲信號(hào)電壓：0.3V

4、(2)測量數(shù)據(jù)： 表1 國電聊城發(fā)電有限公司3號(hào)機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)在線無補(bǔ)償頻率特性 F(Hz) e (°) F(Hz) e (°) O.1 -12 1.1 -129 0.2 -30 1.2 -135 O.3 -34 1.3 -142 O.4 -66 1.4 -130 O.5 -67 1.5 -128 0.6 -77 1.6 -127 0.7 -84 1.7 128 0.8 -90 1.8 -13l 0.9 -93 1.9 -134 1.0 -103 2 -13562 PSS參數(shù)整定PSS參數(shù)整定要求PSS的作用需兼顧0.2Hz左右的系統(tǒng)振蕩頻率和1.4Hz左右的地區(qū)振蕩頻率。因此

5、，PSS參數(shù)整定應(yīng)使PSS產(chǎn)生的電磁力矩(在額定有功功率和無功很小的情況下，可近似認(rèn)為基本與Vt同相)在O.1Hz2.0Hz的頻率范圍內(nèi)滯后-Pe信號(hào)60°120°,即在軸的±30°范圍內(nèi)。如果用e表示勵(lì)磁系統(tǒng)的相位，用pss表示PSS的相位，則要求PSS的參數(shù)整定應(yīng)使得在0.1Hz2.0Hz的頻率范圍內(nèi)epss在60°120°之間。勵(lì)磁系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性通過測量得到(見表1)，PSS的模型已知，根據(jù)上述PSS參數(shù)的整定原則，用逐步逼近的方法可確定PSS的參數(shù)如下，其中PSS的增益通過臨界增益試驗(yàn)確定(見6.3節(jié))。整定的PSS參數(shù)如

6、下： Ksl=3，T1=0.4，T2=4，T3=O.5，T4=O.01，T5=0.2 T6=2 Tw=4 根據(jù)上面所列的PSS參數(shù)，計(jì)算可得到PSS環(huán)節(jié)的頻率特性(見表2)。由表2可以看出：在0.22Hz的頻率范圍內(nèi)，由3號(hào)機(jī)PSS產(chǎn)生的電磁力矩(認(rèn)為與Vt基本同相)滯后-P信號(hào)64°106°，3號(hào)機(jī)的PSS對1.4Hz左右的地區(qū)振蕩頻率和0.2Hz左右的聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)振蕩頻率都具有較好的阻尼，PSS相位補(bǔ)償滿足要求。表2 國電聊城發(fā)電有限公司3號(hào)機(jī)PSS相頻特性和有補(bǔ)償特性f(Hz)e (°)pss(°)epss (°)f(Hz)e(°)

7、pss(°)epss (。)0.1-12-60-701.1-12922-1070.2-30-64-941.2-13526-109O.3-34-51-851.3-14230-1120.4-66-36-1021.4-13033-970.5-67-23-901.5-12836-920.6-77-12-891.6-12738-890.7-84-3-871.7-12840-880.8-905-851.8-13142-890.9-9312-811.9-13444-901-10317-862-13545-9063 PSS增益調(diào)整理論上講，在正確的相位補(bǔ)償下，PSS的增益越大，其提供的正阻尼越強(qiáng)，但

8、實(shí)際上，電力系統(tǒng)是一個(gè)高階的復(fù)雜系統(tǒng)，增加PSS的增益雖然可以增加某些機(jī)電振蕩的阻尼，但如果PSS增益過大，也可能引起電磁振蕩的負(fù)阻尼使系統(tǒng)出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象，此時(shí)，機(jī)組的有功和轉(zhuǎn)速仍無明顯的振蕩，但勵(lì)磁電壓和無功功率可能出現(xiàn)明顯振蕩甚至是等幅或增幅振蕩，另一方面，過大的PSS增益對其他機(jī)電振蕩模的阻尼也可能帶來一些不利影響。因此，PSS實(shí)際存在一個(gè)最大增益。PSS臨界增益是由很多因素決定的，如發(fā)電機(jī)的負(fù)荷水平、PSS的在電廠和系統(tǒng)中的配置和投退情況、機(jī)組的力率和電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式等，所以一般用現(xiàn)場試驗(yàn)的方法來確定。在選定的相位補(bǔ)償下，緩慢增大PSS的增益，同時(shí)觀察勵(lì)磁系統(tǒng)的變化，直到出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)

9、象為止(主要標(biāo)志是調(diào)節(jié)器輸出電壓、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電壓出現(xiàn)頻率較高(14Hz)的劇烈振蕩)，這時(shí)的PSS增益即為最大增益或不穩(wěn)定增益。圖2 國電聊城發(fā)電有限公司3號(hào)機(jī)PSS增益為Ks1=11時(shí)的錄波圖從圖2中可以看出和轉(zhuǎn)子電壓已出現(xiàn)明顯的電磁環(huán)振蕩趨勢。取Ksl=3作為3號(hào)機(jī)的PSS的運(yùn)行增益。64 PSS阻尼效果校核試驗(yàn)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行，有功功率接近額定，將發(fā)電機(jī)PT及CT二次側(cè)三相電壓和兩相電流接入WFLC電量分析儀中準(zhǔn)備錄波。在PSS投入和退出兩種工況下進(jìn)行發(fā)電機(jī)負(fù)載階躍響應(yīng)試驗(yàn)，記錄并且比較有功功率的擺動(dòng)幅值和次數(shù)。根據(jù)PSS退出和投入兩種情況下發(fā)電機(jī)負(fù)載3電壓階躍響應(yīng)試驗(yàn)的錄波圖分析，在PS

10、S退出、2階躍響應(yīng)的情況下，上階躍時(shí)有功振蕩次數(shù)約為6次，下階躍時(shí)有功振蕩次數(shù)約為5次；PSS投入后，A通道上階躍有功振蕩次數(shù)為2次，下階躍有功振蕩次數(shù)為1次；B通道上階躍有功振蕩次數(shù)為2次，下階躍有功振蕩次數(shù)為2次，說明PSS提供了正阻尼。圖3為3號(hào)機(jī)無PSS時(shí)正、負(fù)2階躍響應(yīng)試驗(yàn)錄波圖，圖4為3號(hào)機(jī)有PSS時(shí)A通道正負(fù)2階躍響應(yīng)試驗(yàn)錄波圖。圖5為3號(hào)機(jī)有PSS時(shí)B通道正負(fù)2階躍響應(yīng)試驗(yàn)錄波圖。圖3 國電聊城發(fā)電有限公司3號(hào)機(jī)無PSS2階躍試驗(yàn)圖4 國電聊城發(fā)電有限公司3號(hào)機(jī)有PSSA通道2階躍試驗(yàn)圖5國電聊城發(fā)電有限公司3號(hào)機(jī)有PSS B通道2階躍試驗(yàn)7反調(diào)試驗(yàn)PSS的原理是通過勵(lì)磁系統(tǒng)的

11、作用抑制有功功率的低頻振蕩，可以說PSS是通過無功功率的波動(dòng)來抑制有功功率的波動(dòng)，所以，在正常情況下，投入PSS后較不投PSS時(shí)勵(lì)磁系統(tǒng)的波動(dòng)要大，只要無功功率的波動(dòng)在合適的范圍內(nèi)，就可認(rèn)為正常。另外，用電功率作為輸入信號(hào)的PSS在原動(dòng)機(jī)功率發(fā)生變化時(shí)，由于PSS自己不能區(qū)分系統(tǒng)波動(dòng)和原動(dòng)機(jī)功率波動(dòng)，仍然作用于勵(lì)磁系統(tǒng)，造成無功功率波動(dòng)，這種現(xiàn)象就叫“反調(diào)”，如果反調(diào)的影響太大，就需要在執(zhí)行增減有功功率操作時(shí)閉鎖PSS的作用。對于汽輪發(fā)電機(jī)一般原動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)速度較慢，“反調(diào)”的影響應(yīng)該較小較小，在執(zhí)行增減有功功率操作時(shí)可以不閉鎖PSS的輸出，但要檢查確定反調(diào)的影響在正常范圍內(nèi)。圖6為反調(diào)試驗(yàn)時(shí)的錄波圖。圖6 國電聊城發(fā)電有限公司3號(hào)機(jī)反調(diào)試驗(yàn)8結(jié)論國電聊城發(fā)電有限公司3號(hào)機(jī)PSS整定結(jié)果表明：1) 根據(jù)勵(lì)磁系統(tǒng)無補(bǔ)償相頻特性測量結(jié)果，選擇的PSS參數(shù)，可以作為運(yùn)行參數(shù)。2) 根據(jù)PSS環(huán)節(jié)相頻特性計(jì)算結(jié)果和無補(bǔ)償相頻特結(jié)果得到有補(bǔ)償相頻特性。在0.2Hz2.0Hz頻段內(nèi)，相位滯后-P信號(hào)81°112°，能