電力系統(tǒng)穩(wěn)定器整定試驗(yàn)導(dǎo)則

中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)電力系統(tǒng)穩(wěn)定器整定試驗(yàn)導(dǎo)則發(fā)布Ⅰ目次前言 Ⅲ1范圍 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語(yǔ)和定義 14試驗(yàn)條件 25試驗(yàn)項(xiàng)目及要求 36參數(shù)整定 57參數(shù)重新整定的條件 5附錄A(資料性)PSS模型 6附錄B(規(guī)范性)振蕩頻率和阻尼比計(jì)算方法 7附錄C(規(guī)范性)動(dòng)態(tài)功角穩(wěn)定計(jì)算 8參考文獻(xiàn) 9Ⅲ前言起草。請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專(zhuān)利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專(zhuān)利的責(zé)任。本文件由中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)提出。本文件由全國(guó)電網(wǎng)運(yùn)行與控制標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC／TC446)歸口。本文件起草單位：國(guó)家電網(wǎng)公司國(guó)家電力調(diào)度控制中心、中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司、中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司、國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司電力科學(xué)研究院、浙江浙能技術(shù)研究院有限公司、廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院、國(guó)家電網(wǎng)有限公司華東分部、國(guó)家電網(wǎng)有限公司西南分部、國(guó)網(wǎng)陜西省電力公司電力科學(xué)研究院、華北電力科學(xué)研究院有限責(zé)任公司、國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司電力科學(xué)研究院、國(guó)網(wǎng)新疆電力有限公司電力科學(xué)研究院、國(guó)網(wǎng)江西省電力有限公司電力科學(xué)研究院、國(guó)網(wǎng)青海省電力公司電力科學(xué)研究院、國(guó)家電網(wǎng)有限公司華中分部。1電力系統(tǒng)穩(wěn)定器整定試驗(yàn)導(dǎo)則本文件規(guī)定了電力系統(tǒng)穩(wěn)定器整定試驗(yàn)條件、試驗(yàn)項(xiàng)目及要求和參數(shù)整定。本文件適用于單機(jī)容量100MW及以上汽(燃?xì)?輪發(fā)電機(jī)、核電機(jī)組，40MW及以上水輪發(fā)電機(jī)、抽水蓄能發(fā)電／電動(dòng)機(jī)和光熱機(jī)組，接入電壓等級(jí)220kV及以上的同步發(fā)電機(jī)組。其他機(jī)組可參照?qǐng)?zhí)行。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。TGB38755電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則DL／T583大中型水輪發(fā)電機(jī)靜止整流勵(lì)磁系統(tǒng)技術(shù)條件DL／T843同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)技術(shù)條件3術(shù)語(yǔ)和定義下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。借助自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器控制同步電機(jī)勵(lì)磁，抑制電力系統(tǒng)功率振蕩附加控制裝置或功能。注：PSS的輸入變量可采用轉(zhuǎn)速、頻率、功率等單變量，也可采用上述單變量的綜合。 當(dāng)原動(dòng)機(jī)輸出功率增加或減少時(shí)，因PSS調(diào)節(jié)作用引起勵(lì)磁電壓、同步電機(jī)電壓和無(wú)功功率同時(shí)反向調(diào)整的現(xiàn)象。勵(lì)磁控制系統(tǒng)無(wú)補(bǔ)償頻率響應(yīng)特性PSS退出時(shí)，由勵(lì)磁調(diào)節(jié)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩分量犜e2對(duì)于PSS輸出嵌入點(diǎn)信號(hào)US的頻率響應(yīng)特性 注：工程上常用機(jī)端電壓ΔUt代替轉(zhuǎn)矩分量Δ犜e，用ΔUt／ΔU來(lái)表述。ΔU為在PSS輸出嵌入點(diǎn)加入的激勵(lì)信號(hào)。勵(lì)磁控制系統(tǒng)有補(bǔ)償頻率響應(yīng)特性PSS投入時(shí)，由勵(lì)磁調(diào)節(jié)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩分量犜e2對(duì)于PSS輸入信號(hào)USI的頻率響應(yīng)特性(Δ犜e2／2ΔUSI)。注：工程上常用機(jī)端電壓ΔUt代替轉(zhuǎn)矩分量Δ犜e，用ΔUt／ΔU來(lái)表述，ΔU為在PSS輸入端加入的激勵(lì)信號(hào)。電力系統(tǒng)內(nèi)的一個(gè)區(qū)域同步電機(jī)機(jī)群相對(duì)于另一區(qū)域同步電機(jī)機(jī)群的振蕩模式。不包括隔直環(huán)節(jié)，振蕩頻率為零時(shí)的PSS增益。包括隔直環(huán)節(jié)，對(duì)應(yīng)不同振蕩頻率的PSS增益。不引起勵(lì)磁控制系統(tǒng)自激振蕩的PSS的最大增益。自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器將同步發(fā)電機(jī)的實(shí)際電壓與給定值進(jìn)行比較，并按其偏差以適當(dāng)?shù)目刂埔?guī)律調(diào)節(jié)勵(lì)磁輸出的裝置。 4試驗(yàn)條件AVRPSS經(jīng)過(guò)有資質(zhì)檢測(cè)機(jī)構(gòu)實(shí)測(cè)確認(rèn)。抽水蓄能機(jī)組的PSS在發(fā)電機(jī)模式和電動(dòng)機(jī)模式下，均應(yīng)具備投入條件。4．1．6PSS輸出信號(hào)加入到AVR電壓相加點(diǎn)上，PSS輸出信號(hào)的基準(zhǔn)值應(yīng)與發(fā)電機(jī)電壓的基準(zhǔn)值相同；PSS輸出信號(hào)加入到AVR電壓相加點(diǎn)后的某環(huán)節(jié)的輸出點(diǎn)，PSS輸出信號(hào)的基準(zhǔn)值與該輸出點(diǎn)信號(hào)的基準(zhǔn)值相同。4．1．7勵(lì)磁調(diào)節(jié)器應(yīng)提供勵(lì)磁控制系統(tǒng)無(wú)補(bǔ)償頻率響應(yīng)特性測(cè)試端口。4．2．1水電機(jī)組和燃?xì)鈾C(jī)組應(yīng)選用無(wú)反調(diào)作用的PSS模型，如以加速功率信號(hào)或轉(zhuǎn)速／頻率為輸入信號(hào)的PSS，或選用反調(diào)作用較弱的PSS模型，如以有功功率和轉(zhuǎn)速／頻率雙信號(hào)為輸入的PSS。4．2．2具有快速調(diào)節(jié)機(jī)械功率作用的大型汽輪發(fā)電機(jī)應(yīng)選用無(wú)反調(diào)或反調(diào)作用較弱的PSS模型，其他汽輪發(fā)電機(jī)可選用單有功功率信號(hào)的PSS模型，模型見(jiàn)附錄A。4．2．3采用多輸入信號(hào)的PSS在機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)慣量隨運(yùn)行方式變化時(shí)，應(yīng)具備多組PSS參數(shù)整定功能，并3能夠根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的變化切換參數(shù)。4．3．3勵(lì)磁調(diào)節(jié)器應(yīng)投入自動(dòng)電壓控制方式，試驗(yàn)期間機(jī)組自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)、自動(dòng)無(wú)功電壓控制 (AVC)功能應(yīng)退出。發(fā)電企業(yè)應(yīng)在試驗(yàn)前向試驗(yàn)人員提供發(fā)電機(jī)及勵(lì)磁系統(tǒng)技術(shù)資料，并包括下列內(nèi)容：a)發(fā)電機(jī)本體設(shè)計(jì)參數(shù)，包括發(fā)電機(jī)和原動(dòng)機(jī)的機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；b)勵(lì)磁系統(tǒng)主回路圖、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器及PSS技術(shù)說(shuō)明書(shū)，包括勵(lì)磁調(diào)節(jié)器控制模型、傳遞函數(shù)框圖等；c)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器及PSS涉網(wǎng)性能檢測(cè)報(bào)告。5試驗(yàn)項(xiàng)目及要求5．1．1PSS參數(shù)整定試驗(yàn)應(yīng)包括勵(lì)磁控制系統(tǒng)無(wú)補(bǔ)償頻率響應(yīng)特性測(cè)量、勵(lì)磁控制系統(tǒng)有補(bǔ)償頻率響S5．1．2抽水蓄能機(jī)組的PSS參數(shù)整定試驗(yàn)還應(yīng)在電動(dòng)機(jī)模式下對(duì)阻尼效果進(jìn)行校核。5．1．3采用多輸入信號(hào)的PSS在機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)慣量隨運(yùn)行方式變化時(shí)，PSS參數(shù)整定試驗(yàn)應(yīng)分別在不同的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量方式下進(jìn)行。5．2勵(lì)磁控制系統(tǒng)無(wú)補(bǔ)償頻率響應(yīng)特性測(cè)量1勵(lì)磁控制系統(tǒng)無(wú)補(bǔ)償頻率響應(yīng)特性應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)獲得。5．2．2勵(lì)磁控制系統(tǒng)無(wú)補(bǔ)償頻率響應(yīng)特性實(shí)測(cè)宜采用動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀測(cè)量，測(cè)量頻率范圍不應(yīng)小于0．1Hz~2Hz，動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀輸出的試驗(yàn)信號(hào)(ΔUS)宜選隨機(jī)噪聲信號(hào)，輸入信號(hào)(ΔUt)為機(jī)端電壓變化量。5．2．3采用動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀測(cè)試無(wú)補(bǔ)償頻率響應(yīng)特性應(yīng)符合以下要求：a)試驗(yàn)信號(hào)ΔUS應(yīng)接到PSS輸出點(diǎn)并替代PSS輸出信號(hào)，PSS退出；b)試驗(yàn)信號(hào)ΔUS應(yīng)增大至發(fā)電機(jī)電壓ΔUt產(chǎn)生微小波動(dòng)，波動(dòng)幅度宜小于2％額定電壓；c)測(cè)量所得曲線應(yīng)符合規(guī)律，凝聚函數(shù)在關(guān)注頻段內(nèi)只允許個(gè)別數(shù)值小于0．8。5．3勵(lì)磁控制系統(tǒng)有補(bǔ)償頻率響應(yīng)特性確定5．3．1勵(lì)磁系統(tǒng)有補(bǔ)償頻率響應(yīng)特性為PSS頻率響應(yīng)特性與勵(lì)磁控制系統(tǒng)無(wú)補(bǔ)償頻率響應(yīng)特性之和，宜通過(guò)計(jì)算獲得。5．3．2單信號(hào)輸入的PSS應(yīng)按其傳遞函數(shù)計(jì)算頻率響應(yīng)特性，多信號(hào)輸入的PSS應(yīng)按信號(hào)之間關(guān)系轉(zhuǎn)換為單信號(hào)PSS后進(jìn)行計(jì)算。系統(tǒng)有補(bǔ)償頻率響應(yīng)特性應(yīng)符合以下要求：a)當(dāng)實(shí)測(cè)無(wú)補(bǔ)償頻率響應(yīng)特性在本機(jī)振蕩頻率附近存在較大突變時(shí)，應(yīng)將頻率響應(yīng)特性進(jìn)行平滑處理后再整定PSS參數(shù)；4標(biāo)引序號(hào)說(shuō)明：ΔPe—有功功率變化量；Δω—轉(zhuǎn)速變化量；Δδ—功角變化量；ΔMmin—允許最小補(bǔ)償角的轉(zhuǎn)矩；ΔMmax—允許最大補(bǔ)償角的轉(zhuǎn)矩。圖1有補(bǔ)償附加轉(zhuǎn)矩PSS增益整定應(yīng)符合以下原則：a)PSS投入時(shí)發(fā)電機(jī)負(fù)載階躍試驗(yàn)的有功功率阻尼比應(yīng)不小于0．1，或有功功率波動(dòng)次數(shù)比PSS退出時(shí)明顯減少且少于1次；b)PSS增益整定應(yīng)確保反調(diào)滿足5．6．2要求，且投入PSS后發(fā)電機(jī)電壓和無(wú)功功率應(yīng)無(wú)明顯波動(dòng)；c)PSS的輸入信號(hào)為功率時(shí)PSS增益宜取臨界增益的1／5~1／3，PSS的輸入信號(hào)為頻率或轉(zhuǎn)速改小，投入PSS前應(yīng)確認(rèn)PSS輸出接近零；b)PSS直流增益應(yīng)逐步增大至勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的輸出電壓或發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電壓出現(xiàn)等幅或接近等幅振蕩為止，此時(shí)的增益即為PSS臨界增益；c)將b)中確定的PSS增益擴(kuò)大3倍進(jìn)行負(fù)載階躍試驗(yàn)，不應(yīng)出現(xiàn)持續(xù)振蕩現(xiàn)象；d)振蕩頻率和阻尼比計(jì)算方法應(yīng)符合附錄B的要求。5．5．1PSS整定效果應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)電機(jī)負(fù)載階躍試驗(yàn)檢驗(yàn)。有特殊要求的機(jī)組，可通過(guò)系統(tǒng)擾動(dòng)試驗(yàn)5或動(dòng)態(tài)功角穩(wěn)定計(jì)算校核。b)進(jìn)行同一階躍量下有PSS和無(wú)PSS的階躍試驗(yàn)，比較有PSS和無(wú)PSS時(shí)發(fā)電機(jī)負(fù)載階躍響c)多通道運(yùn)行的調(diào)節(jié)器，每個(gè)自動(dòng)通道均應(yīng)進(jìn)行負(fù)載階躍校核。試驗(yàn)，分別在有PSS和無(wú)PSS下各做一次相同的系統(tǒng)擾動(dòng)，錄取線路和發(fā)電機(jī)的有功功率等量的波形，有PSS的振蕩次數(shù)應(yīng)明顯少于無(wú)PSS的振蕩次數(shù)。S5．6．2無(wú)功功率變化量相對(duì)于初始值應(yīng)小于20％額定無(wú)功功率，機(jī)端電壓變化量相對(duì)于初始值應(yīng)小于6參數(shù)整定6．2PSS自動(dòng)投入的有功功率應(yīng)不大于發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行的最小有功功率，自動(dòng)退出值應(yīng)低于PSS自動(dòng)投入值，抽水蓄能機(jī)組PSS自動(dòng)投入的有功功率定值應(yīng)能夠適應(yīng)電動(dòng)機(jī)模式。6．5采用附錄A中的合成加速功率型電力系統(tǒng)穩(wěn)定器模型，參數(shù)KS2設(shè)置應(yīng)為隔直時(shí)間常數(shù)除以機(jī)組慣性時(shí)間常數(shù)。6．6采用多輸入信號(hào)的PSS在機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)慣量隨運(yùn)行方式變化時(shí)，對(duì)應(yīng)不同的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，PSS參數(shù)應(yīng)分別設(shè)置。7參數(shù)重新整定的條件7．1勵(lì)磁系統(tǒng)整體改造或勵(lì)磁調(diào)節(jié)器軟件升級(jí)。7．2機(jī)組接入電網(wǎng)方式發(fā)生較大變化，系統(tǒng)阻尼不滿足動(dòng)態(tài)穩(wěn)定要求。7．3發(fā)電機(jī)參數(shù)改變導(dǎo)致勵(lì)磁系統(tǒng)無(wú)補(bǔ)償頻率響應(yīng)特性發(fā)生變化。7．4AVR主環(huán)PID參數(shù)發(fā)生變化。6附錄A (資料性)P犛模型單輸入信號(hào)電力系統(tǒng)穩(wěn)定器模型—PSS1型見(jiàn)圖A．1。標(biāo)引序號(hào)說(shuō)明：UU狊—微分算子；犜犜—輸入信號(hào)測(cè)量時(shí)間常數(shù)；—隔直時(shí)間常數(shù)；—扭振濾波系數(shù)；K—PSS直流增益；—PSS輸出限幅。圖A．1單輸入信號(hào)電力系統(tǒng)穩(wěn)定器模型—P犛1型合成加速度功率型電力系統(tǒng)穩(wěn)定器模型—PSS2型見(jiàn)圖A．2。標(biāo)引序號(hào)說(shuō)明：—PSS輸入信號(hào)，U是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速或頻率，U是發(fā)電機(jī)有功功率；狊—微分算子；—隔直時(shí)間常數(shù)；—慣性環(huán)節(jié)時(shí)間常數(shù)；—扭振濾波時(shí)間常數(shù)；—增益系數(shù)；—PSS輸出限幅。圖A．2合成加速度功率型電力系統(tǒng)穩(wěn)定器模型—P犛2型7附錄B (規(guī)范性)振蕩頻率和阻尼比計(jì)算方法負(fù)載階躍試驗(yàn)法錄波圖見(jiàn)圖B．1，其振蕩頻率取多個(gè)振蕩周期按式(B．1)計(jì)算頻率的平均值：式中：N—計(jì)算周期數(shù)；犜2N＋1—第2N＋1個(gè)峰值出現(xiàn)的時(shí)間，單位為秒(s)；犜1—第一個(gè)峰值出現(xiàn)的時(shí)間，單位為秒(s)。按式(B．2)計(jì)算平均阻尼比ζ：式中：N—計(jì)算周期數(shù)；—為第一個(gè)和第二個(gè)功率峰值，單位為兆瓦(MW)；P2N＋1、P2N＋2—為第2N＋1個(gè)和第2N＋2個(gè)功率峰值，單位為兆瓦(MW)。標(biāo)引序號(hào)說(shuō)明：Pt—第一個(gè)峰值出現(xiàn)的時(shí)間，單位為秒(s)；—功率初始值，單位為兆瓦(MW)；—為第一個(gè)和第二個(gè)功率峰值，單位為兆瓦(MW)；—第2N＋1個(gè)和第2N＋2峰值出現(xiàn)的時(shí)間，單位為秒(s)；—為第2N＋1個(gè)和第2N＋2個(gè)功率峰值，單位為兆瓦(MW)。8 (規(guī)范性)動(dòng)態(tài)功角穩(wěn)定計(jì)算功角穩(wěn)定計(jì)算。域間振蕩模式可采用增大試驗(yàn)機(jī)組慣性，使負(fù)載