圖解發(fā)電機(jī)勵(lì)磁原理

1、關(guān)于圖解發(fā)電機(jī)勵(lì)磁原理第1頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)15分，星期四水輪發(fā)電廠原理大壩、水電廠、水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子、勵(lì)磁系統(tǒng)第2頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)15分，星期四水輪發(fā)電廠轉(zhuǎn)子n=60f/P勵(lì)磁繞組（d軸）阻尼繞組（d軸、q軸）第3頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)15分，星期四勵(lì)磁的基本概念什么是勵(lì)磁？導(dǎo)體切割磁力線(xiàn)感生電動(dòng)勢(shì)e勵(lì)磁就是提供一個(gè)磁場(chǎng)BE=4.44fN對(duì)于發(fā)電機(jī)來(lái)說(shuō)，勵(lì)磁就是產(chǎn)生磁通4.44:有效值系數(shù)F:勵(lì)磁條件與影響N:機(jī)端電壓影響:與勵(lì)磁電流關(guān)系第4頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)15分，星期四GFrequenc

2、y（f） Active Power（P）Reactive Power（Q）Terminal Voltage（Ug）Governor調(diào)速Excitation勵(lì)磁功角含義（電氣量與空間量）、靜穩(wěn)極限Pmax、系統(tǒng)穩(wěn)定余度（Pmax/P）、功角范圍（機(jī)組小于系統(tǒng)）勵(lì)磁的基本任務(wù)功角第5頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)15分，星期四Excitation SystemExcitation Control SystemSynchronous Machine RegulatorExciterSynchronousMachinePowerSystemBlockdiagramm according I

3、EEE 勵(lì)磁系統(tǒng)勵(lì)磁控制系統(tǒng)勵(lì)磁重要概念第6頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)15分，星期四現(xiàn)在發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)采用單軸直流電勵(lì)磁；發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)科研主要內(nèi)容：雙軸勵(lì)磁；交流勵(lì)磁；勵(lì)磁系統(tǒng)新科技第7頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)15分，星期四現(xiàn)在勵(lì)磁控制系統(tǒng)規(guī)律大多采用傳統(tǒng)經(jīng)典控制理論：PID+PSS勵(lì)磁控制系統(tǒng)科研主要內(nèi)容：電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS；線(xiàn)性最優(yōu)控制規(guī)律（華中科技大學(xué)）；非線(xiàn)性最優(yōu)控制規(guī)律（清華大學(xué) ）。勵(lì)磁控制系統(tǒng)新科技電力系統(tǒng)勵(lì)磁控制發(fā)展過(guò)程：PID 控制； PSS 控制線(xiàn)性最優(yōu)控制LOPSS （Linear Optimal Control）非線(xiàn)性最優(yōu)控制NOP

4、SS （Nonlinear Optimal Control）非線(xiàn)性魯棒控制NRPSS （Nonlinear Robust Control） 第8頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)15分，星期四 PID勵(lì)磁控制理念KVG控制20VG如K=100第9頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)15分，星期四GeneratorU , If fU , IE EVoltage RegulatorAVR110 V DC400 V ACPotential TransformersCurrent TransformersOutput of Excitation SystemMain Exciter自并勵(lì)

5、勵(lì)磁系統(tǒng)For Example勵(lì)磁機(jī)他勵(lì)與自并勵(lì)I(lǐng)GBT他勵(lì)：勵(lì)磁電源取自勵(lì)磁機(jī)或廠用電等；自勵(lì)：勵(lì)磁電源取自發(fā)電機(jī)本身，可靠性高，但需采取措施保證強(qiáng)勵(lì)能力。第10頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)15分，星期四勵(lì)磁系統(tǒng)的組成與分類(lèi)自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器AVR、ECR/FCR（勵(lì)磁調(diào)節(jié)器）勵(lì)磁電源（勵(lì)磁機(jī)、勵(lì)磁變壓器）整流器（AC/DC變換，SCR、二極管）滅磁與轉(zhuǎn)子過(guò)電壓保護(hù)按勵(lì)磁電源分類(lèi)：直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)按響應(yīng)速度分類(lèi)：慢速勵(lì)磁系統(tǒng)快速勵(lì)磁系統(tǒng)高起始勵(lì)磁系統(tǒng)第11頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)15分，星期四調(diào) 輔助 整流柜（功率柜）

6、 直流滅磁 滅磁 節(jié) 控制 制動(dòng)整流柜 開(kāi)關(guān)柜 電阻柜 器 柜 （柔性制動(dòng)） S101 S106+S107 三峽電廠右岸勵(lì)磁系統(tǒng)完全柔性制動(dòng)系統(tǒng)THYRIPOL第12頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)15分，星期四 直流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)（開(kāi)關(guān)勵(lì)磁）同軸開(kāi)關(guān)式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，且勵(lì)磁電源可靠，不受電力系統(tǒng)電壓波動(dòng)的影響。另外，不存在可控整流橋的觸發(fā)同步問(wèn)題，控制簡(jiǎn)便，運(yùn)行可靠性高。 第13頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)15分，星期四 交流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)（三機(jī)它勵(lì)）組成：交流主勵(lì)磁機(jī)（ACL）和交流副勵(lì)磁機(jī)（ACFL）都與發(fā)電機(jī)同軸。副勵(lì)磁機(jī)是自勵(lì)式的，其磁場(chǎng)繞組由副

7、勵(lì)磁機(jī)機(jī)端電壓經(jīng)整流后供電。也有用永磁發(fā)電機(jī)作副勵(lì)磁機(jī)的，亦稱(chēng)三機(jī)它勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)。 優(yōu)點(diǎn)：它勵(lì)，勵(lì)磁電源不受系統(tǒng)電源的影響缺點(diǎn)：調(diào)節(jié)速度慢，軸系長(zhǎng)度長(zhǎng)，易引發(fā)軸系振蕩同軸第14頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)15分，星期四自幷勵(lì)靜止第15頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)15分，星期四有刷勵(lì)磁靜止第16頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)15分，星期四 無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng) 旋轉(zhuǎn)第17頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)15分，星期四自并勵(lì)磁系統(tǒng)勵(lì)磁裝置就是提供發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)電流的裝置，包括所有調(diào)節(jié)與控制元件，還有磁場(chǎng)放電或滅磁裝置及保護(hù)裝置勵(lì)磁控制系統(tǒng)是包括控制對(duì)象的反饋控制

8、系統(tǒng)整流器輸入開(kāi)關(guān)的定義：滅磁開(kāi)關(guān)&隔離開(kāi)關(guān)：按是否投滅磁電阻而定第18頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)15分，星期四現(xiàn)代勵(lì)磁基礎(chǔ)同軸直流發(fā)電機(jī)（體積大、效率低、容量?。╇娏﹄娮悠骷憾O管、晶閘管（可控硅）、IGBT等PN結(jié)、單相導(dǎo)通特性、可控硅伏安特性可控硅導(dǎo)通條件：正向電壓、正向脈沖可控硅關(guān)斷條件：反向電壓同步電壓、觸發(fā)脈沖、脈寬調(diào)制開(kāi)關(guān)勵(lì)磁第19頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)15分，星期四可控硅勵(lì)磁原理三相全控橋電路=00:強(qiáng)勵(lì)狀態(tài)，AC變DC=0:整流狀態(tài)，AC變DC=1500:逆變狀態(tài)，DC變AC第20頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)15分，星期四全

9、控橋與半控橋全控橋：整流與逆變整流特征相同能夠逆變也能續(xù)流Uf反相恒定If線(xiàn)性衰減滅磁快半控橋：整流與續(xù)流整流特征相同不能逆變只能續(xù)流Uf0If非線(xiàn)性衰減滅磁慢續(xù)流二極管第21頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)15分，星期四三相全控橋電路要點(diǎn)SCR導(dǎo)通順序：1234561234561234整流狀態(tài)交流變直流，能量供給00a0逆變狀態(tài)直流變交流，能量反送900a1500 (1800-0)Ud0Ud=1.35U2cosaI20.816Id第22頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)15分，星期四三相全控橋?qū)嶋H電路波形因電感引起換弧角帶來(lái)的過(guò)電壓尖峰，逆變顛覆實(shí)際電路器件介紹：快熔、阻容

10、、分流器、表記、均流、開(kāi)關(guān)、脈沖變等第23頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)15分，星期四同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁的作用從發(fā)電廠角度學(xué)習(xí)勵(lì)磁（勵(lì)磁技術(shù)初級(jí)）調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)電壓（空載）調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)無(wú)功功率（負(fù)載）多臺(tái)發(fā)電機(jī)無(wú)功功率分配（調(diào)差）安全可靠運(yùn)行（關(guān)鍵）從電力系統(tǒng)角度研究勵(lì)磁（勵(lì)磁技術(shù)高級(jí)）提高系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性（小擾動(dòng)穩(wěn)定）提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性（小擾動(dòng)失穩(wěn)）提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性（大擾動(dòng)穩(wěn)定）勵(lì)磁是發(fā)電機(jī)勵(lì)磁，也是系統(tǒng)的勵(lì)磁，但更重要的還是發(fā)電機(jī)勵(lì)磁第24頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)15分，星期四勵(lì)磁控制系統(tǒng)的主要任務(wù) 1、同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的最基本和最主要的任務(wù)是維持發(fā)電機(jī)電壓

11、在給定水平上 1.1、第一，保證電力系統(tǒng)運(yùn)行設(shè)備的安全。 1.2、第二，保證發(fā)電機(jī)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性 1.3、第三，提高維持發(fā)電機(jī)電壓能力的要求和提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定的要求在許多方面是一致的。2、同步電機(jī)勵(lì)磁系控制統(tǒng)的重要任務(wù)是提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性 盡管勵(lì)磁控制系統(tǒng)對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定、動(dòng)態(tài)穩(wěn)定和暫態(tài)穩(wěn)定的改善，都有顯著的作用，而且也是改善電力系統(tǒng)穩(wěn)定的措施中，最為簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)而有效的措施。但是，穩(wěn)定問(wèn)題還是各有重點(diǎn)，各有分工：靜穩(wěn)由自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行調(diào)度負(fù)責(zé)；暫穩(wěn)主要由繼電保護(hù)負(fù)責(zé)，動(dòng)穩(wěn)主要由勵(lì)磁PSS負(fù)責(zé)。第25頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)15分，星期四電力系統(tǒng)穩(wěn)定簡(jiǎn)介電力系統(tǒng)穩(wěn)定分為

12、三個(gè)電量的穩(wěn)定：電壓穩(wěn)定（勵(lì)磁、無(wú)功平衡、電壓崩潰、人工干預(yù)：增加Q）頻率穩(wěn)定（調(diào)速、有功平衡、安穩(wěn)裝置切機(jī)、自動(dòng)減載）功角穩(wěn)定（P、Q變化）。勵(lì)磁系統(tǒng)提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定主要是提高電壓的穩(wěn)定，其次是提高功角穩(wěn)定。頻率穩(wěn)定由調(diào)速器負(fù)責(zé)。功角穩(wěn)定又分為三種：靜態(tài)穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定。靜態(tài)穩(wěn)定是系統(tǒng)受到小擾動(dòng)后系統(tǒng)的穩(wěn)定性（不發(fā)生非周期性的振蕩）（穩(wěn)定余度好極限功率問(wèn)題、安穩(wěn)切機(jī)問(wèn)題）；暫態(tài)穩(wěn)定是大擾動(dòng)后系統(tǒng)在隨后的12個(gè)周波的穩(wěn)定性；（周期性振蕩）（安穩(wěn)切機(jī)問(wèn)題、繼電保護(hù)問(wèn)題）；動(dòng)態(tài)穩(wěn)定是微小擾動(dòng)或者是大擾動(dòng)12周波后（暫穩(wěn)后期），因自動(dòng)調(diào)節(jié)作用產(chǎn)生的穩(wěn)定性穩(wěn)定（勵(lì)磁PSS問(wèn)題）。第26頁(yè)，共

13、42頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)15分，星期四靜態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)受到小干擾后,不發(fā)生非周期性失步，自動(dòng)恢復(fù)到起始運(yùn)行狀態(tài)的能力。穩(wěn)定導(dǎo)則還規(guī)定，在有防止事故擴(kuò)大的相應(yīng)措施的情況下，水電廠送出線(xiàn)路或次要輸電線(xiàn)路下列情況下允許只按靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備送電。暫態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)受到大擾動(dòng)后, 各同步電機(jī)保持同步運(yùn)行并過(guò)渡到新的或恢復(fù)到原來(lái)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行方式的能力。暫態(tài)穩(wěn)定的判據(jù)是電網(wǎng)遭受每一次大擾動(dòng)后，引起電力系統(tǒng)各機(jī)組之間功角相對(duì)增大，在經(jīng)過(guò)第一或第二個(gè)振蕩周期不失步，作同步的衰減振蕩，系統(tǒng)中樞點(diǎn)電壓逐漸恢復(fù)。 動(dòng)態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)受到小的或大的干擾后，在自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制裝置的作用下，保持長(zhǎng)過(guò)程的運(yùn)行穩(wěn)定性

14、的能力。動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的判據(jù)是在受到小的或大的擾動(dòng)后，在動(dòng)態(tài)搖擺過(guò)程中發(fā)電機(jī)相對(duì)功角和輸電線(xiàn)路功率呈衰減振蕩狀態(tài)，電壓和頻率能恢復(fù)到允許的范圍內(nèi)。我國(guó)電力系統(tǒng)穩(wěn)定導(dǎo)則定義第27頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)15分，星期四勵(lì)磁對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定的影響 (a)Eq恒定(勵(lì)磁電流恒定)，內(nèi)功率特性曲線(xiàn)(Eq=常數(shù))（ECR）(b)當(dāng)Eq恒定,Eq及U的變化(c) Eq恒定(發(fā)電機(jī)暫態(tài)電勢(shì)恒定)(d)當(dāng)Eq恒定，Eq及U的變化(e) U恒定(發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓恒定)(f)當(dāng)U恒定，Eq及Eq的變化(c) 和(e)分別維持Eq和U為恒定時(shí)，發(fā)電機(jī)的功角特性曲線(xiàn)（AVR）0.4、0.77和1.0 維持Eq近似不

15、變的外功率特性曲線(xiàn)靜態(tài)穩(wěn)定功率達(dá)到極限，功角大于900 第28頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)15分，星期四靜穩(wěn)定破壞舉例：華北電網(wǎng)大（同）房（山）線(xiàn)靜穩(wěn)定破壞事故1985年10月，大同電廠2機(jī)（額定有功200MW）通過(guò)220kV大房線(xiàn)向比較送電。因勵(lì)磁調(diào)節(jié)器自動(dòng)通道有問(wèn)題，發(fā)電機(jī)處于手動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁的狀態(tài)下運(yùn)行。發(fā)電機(jī)于130MW狀態(tài)下已穩(wěn)定運(yùn)行很長(zhǎng)時(shí)間，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流（轉(zhuǎn)子電流）約為1000A。當(dāng)電廠運(yùn)行人員根據(jù)調(diào)度要求把發(fā)電機(jī)有功出力增加到170MW后，發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)失去同步，發(fā)電機(jī)失步保護(hù)動(dòng)作后，由于種種原因，造成機(jī)組超速，汽輪機(jī)嚴(yán)重?fù)p壞而報(bào)廢。事故調(diào)查得知，運(yùn)行人員在增加發(fā)電機(jī)的

16、有功時(shí)（直到失步）沒(méi)有同時(shí)增加發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，事故后的仿真研究證明，（1）發(fā)電機(jī)為1000A時(shí)的靜穩(wěn)定極限就是170MW，（2）如果發(fā)電機(jī)是在自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)的狀態(tài)下運(yùn)行，其靜穩(wěn)定極限大于200MW，（3）即使發(fā)電機(jī)處于手動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁的狀態(tài)下運(yùn)行，如果在增加有功出力的同時(shí)，運(yùn)行人員能適當(dāng)增加發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁，也可以避免發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)失步的事故發(fā)生。第29頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)15分，星期四勵(lì)磁對(duì)暫態(tài)穩(wěn)定的影響 (a)單機(jī)無(wú)限大母線(xiàn)系統(tǒng)(b)短路故障下，功率特性曲線(xiàn)的變化：初始工作曲線(xiàn)1；短路后3；故障切除2 暫態(tài)穩(wěn)定性決定于加速面積abedabcd是否小于或等于減速面積dfed。提高

17、暫態(tài)穩(wěn)定性有兩種方法1、減小加速面積：加快故障切除時(shí)間2、增大減速面積：提高勵(lì)磁電壓響應(yīng)比；提高強(qiáng)勵(lì)電壓倍數(shù)，使故障切除后的發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢(shì)Eq迅速上升，增加功率輸出，以達(dá)到增加減速面積的目的。正常工作曲線(xiàn)1；短路曲線(xiàn)3；強(qiáng)勵(lì)使功率特性曲線(xiàn)增加到bc段（減少了加速面積）；2時(shí)故障切除；強(qiáng)勵(lì)使曲線(xiàn)2的dehg增加到dehg （增大減速面積）；轉(zhuǎn)子功角最大值由m降到m。 勵(lì)磁頂值電壓越高，電壓響應(yīng)越快，勵(lì)磁調(diào)節(jié)對(duì)改善暫態(tài)穩(wěn)定的效果越明顯。但負(fù)面影響越大。正確的思路是在不影響勵(lì)磁可靠性的基礎(chǔ)上強(qiáng)調(diào)勵(lì)磁強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)。（水電2倍;國(guó)標(biāo)2倍+80%=2.5;三峽2.5+80%=3.125;1000V,OK）第30

18、頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)15分，星期四勵(lì)磁對(duì)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的影響 單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)線(xiàn)性化小偏差理論數(shù)學(xué)模型（菲利普斯-海佛曼模型）（ F. P. deMello and C. Concordia. ） 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程：、。K1主要是同步力矩環(huán)節(jié)；D轉(zhuǎn)子阻尼環(huán)節(jié)；K4發(fā)電機(jī)去磁電樞反應(yīng)；K5勵(lì)磁正負(fù)阻尼系數(shù)；K2和K6主要是勵(lì)磁阻尼力矩環(huán)節(jié)。K5為正，這時(shí)AVR的作用是引入了一個(gè)負(fù)的同步轉(zhuǎn)矩和一個(gè)正的阻尼轉(zhuǎn)矩，有利于動(dòng)態(tài)穩(wěn)定；當(dāng)發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)的外接電抗較大，并且發(fā)電機(jī)的輸出功率較高時(shí)，系數(shù)K5為負(fù)，這時(shí)AVR的作用是引入了一個(gè)正的同步轉(zhuǎn)矩和一個(gè)負(fù)的阻尼轉(zhuǎn)矩不利于動(dòng)態(tài)穩(wěn)定；第31頁(yè)，共

19、42頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)15分，星期四功角穩(wěn)定比喻腕中放置一個(gè)球，且受到外部的一個(gè)小外力，它就偏離原來(lái)的位置。如果這個(gè)腕的高度很矮，像一個(gè)盤(pán)子，該球就有可能從碗中掉下來(lái)。此時(shí)，我們就說(shuō)這個(gè)系統(tǒng)靜穩(wěn)不足。提高腕的高度最經(jīng)濟(jì)的辦法就是采用自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器。當(dāng)碗中的球受到一個(gè)大的外力，怎樣保證該球不飛出，最主要措施就是快速的繼電保護(hù)。繼保的作用就相當(dāng)于減少這個(gè)外部力量的作用時(shí)間，繼保越快，外力的作用時(shí)間就越短，這個(gè)球就不會(huì)一下子掉下來(lái)。自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器此時(shí)作用相當(dāng)于自動(dòng)改變這個(gè)腕的坡度，當(dāng)這個(gè)球上升時(shí)增加坡度，當(dāng)這個(gè)球下降時(shí)就減少這個(gè)坡度，使這個(gè)球在碗中滾動(dòng)幅度迅速減小。當(dāng)腕和球之間的摩擦很

20、小，這個(gè)球受到擾動(dòng)后在碗中滾動(dòng)幅度大且時(shí)間長(zhǎng)。動(dòng)穩(wěn)定影響到電力系統(tǒng)阻尼，就如同影響這個(gè)碗中的摩擦系數(shù)一樣，正阻尼就是增大摩擦系數(shù)，負(fù)阻尼減少摩擦系數(shù)。當(dāng)這個(gè)球在滾動(dòng)中，如果有一個(gè)外力在其上升時(shí)幫助其上升，在其下降時(shí)幫助其下降，這個(gè)球的滾動(dòng)幅度就越滾越大，反之就越滾越小并最終停下來(lái)。PSS的作用就是增加阻尼。第32頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)15分，星期四勵(lì)磁負(fù)阻尼比喻：蕩秋千在蕩秋千中，我們停止外力，秋千就會(huì)在摩擦系數(shù)的作用下慢慢停下；當(dāng)我們外加使秋千停下來(lái)的外力，它就會(huì)馬上停下；當(dāng)我們外加使這個(gè)秋千蕩起來(lái)的外力，它就越蕩越高。電力系統(tǒng)的動(dòng)穩(wěn)就像蕩秋千一樣，勵(lì)磁負(fù)阻尼，就產(chǎn)生一個(gè)

21、使秋千蕩起來(lái)的外力，勵(lì)磁正阻尼產(chǎn)生一個(gè)使秋千停下來(lái)的外力。比較這兩個(gè)外力，主要的問(wèn)題就是作用在秋千上的時(shí)間不同，由于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的電感，勵(lì)磁對(duì)秋千所產(chǎn)生的外力總是滯后，正是這種滯后效應(yīng)造成勵(lì)磁負(fù)阻尼。如果我們用PSS的超前環(huán)節(jié)來(lái)校正這個(gè)滯后作用，勵(lì)磁的負(fù)阻尼就變?yōu)檎枘?，這就是PSS的原理。第33頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)15分，星期四勵(lì)磁產(chǎn)生負(fù)阻尼的原因 阻尼（正、零、負(fù)）VS慣性 動(dòng)態(tài)穩(wěn)定可以理解為機(jī)電振蕩的阻尼問(wèn)題。AVR造成阻尼變?nèi)?、甚至變?fù)（K5變負(fù))。在定的運(yùn)行方式及勵(lì)磁系統(tǒng)參數(shù)下，AVR在維持Ug恒定的同時(shí)，會(huì)產(chǎn)生負(fù)的阻尼作用。 擾動(dòng)前后：P 1 擺動(dòng) 阻尼 2 穩(wěn)

22、定傳統(tǒng)勵(lì)磁：低增益慢速（沒(méi)有能力管閑事） Ug AVR作用小、反應(yīng)慢 Uf小 If小 P（力矩象限不明） 對(duì)影響極小。現(xiàn)代勵(lì)磁：高增益快速（管閑事幫倒忙） Ug AVR作用大、反應(yīng)快 Uf大 If大 P（力矩第二象限） 產(chǎn)生負(fù)阻尼使原來(lái)的阻尼變小，對(duì)負(fù)面影響。AVR+PSS:高增益快速+附加控制系統(tǒng)（管閑事幫正忙） Ug AVR作用大、反應(yīng)快 Uf大 If大， P（力矩第一象限） 產(chǎn)生正阻尼使原來(lái)的阻尼變大，對(duì)正面影響。第34頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)15分，星期四電力系統(tǒng)低頻振蕩本機(jī)振蕩模式地區(qū)性振蕩模式（local model）：頻率一般在0.52.0Hz；區(qū)域間振蕩模式（

23、interarea model、tieline model）：頻率一般在0.10.5Hz）。小系統(tǒng)： 0.52.5Hz；大系統(tǒng)： 0.22.5Hz；全國(guó)聯(lián)網(wǎng)： 0.12.0Hz； 解決勵(lì)磁產(chǎn)生負(fù)阻尼，造成系統(tǒng)產(chǎn)生低頻振蕩的方法是附加控制，即電力系統(tǒng)穩(wěn)定器，線(xiàn)性最優(yōu)勵(lì)磁控制器，各種智能控制器。依據(jù)F.D.迪米洛和C.康柯迪亞理論設(shè)計(jì)的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(Power system stabilizer)，簡(jiǎn)稱(chēng)PSS，即為抑制系統(tǒng)低頻振蕩和提高電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性而設(shè)置的。第35頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)15分，星期四電力系統(tǒng)穩(wěn)定器原理 建立平面坐標(biāo)系T1：勵(lì)磁產(chǎn)生的電磁力矩T2：PSS產(chǎn)

24、生的電磁力矩PSS:附加勵(lì)磁控制信號(hào)AVR(PID)PSS產(chǎn)生的電磁力矩 PSS輸入信號(hào)、Pe、P、f測(cè)量軸轉(zhuǎn)速，測(cè)量和處理比較復(fù)雜, 軸系扭轉(zhuǎn)的處理更加困難，使用較少測(cè)量過(guò)剩功率P，測(cè)量和處理更加復(fù)雜,輸入信號(hào)多，使用也少測(cè)量電功率Pe，在假定機(jī)械功率不變的情況下，可以得到過(guò)剩功率P，使用廣泛，效果不錯(cuò)。但在原動(dòng)機(jī)功率變化時(shí)會(huì)出現(xiàn)反調(diào)現(xiàn)象。測(cè)量機(jī)端電壓頻率f，克服了測(cè)量處理上的困難，但由于發(fā)電機(jī)電抗的影響，f與頻差不完全一致，因而效果上稍差。第36頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)15分，星期四PSS模型簡(jiǎn)介輸入量、優(yōu)缺點(diǎn)、反調(diào)加速電功率型PSSPSS1APSS2APSS2B第37頁(yè)，共42頁(yè)，20