电力系统电压调节器参数整定方法

摘要

本发明涉及一种电力系统电压调节器参数整定方法。目前，发电机励磁调节器都是以控制发电机机端电压为目标，在电网故障需要更多无功功率以提高系统电压稳定性方面存在不足。本发明引入系统电压，其通过电压调节器参与发电机励磁控制，所述的电压调节器由系统电压测量单元、系统电压给定单元、综合比较单元、超前滞后放大单元、输出限幅单元和投入退出控制单元组成，电压调节器参数整定的内容如下：相位补偿时间常数的整定、放大倍数KPSVR的整定和输出限幅值的整定。本发明充分发挥发电机的潜在无功功率，提高系统电压稳定性，提高电网电压质量，减少事故引发的稳定性破坏事故。

权利要求

1.电力系统电压调节器参数整定方法，其特征在于所述的电压调节器由系统电压测量单元、系统电压给定单元、综合比较单元、超前滞后放大单元、输出限幅单元和投入退出控制单元组成，通过系统电压测量单元获得系统电压Us，通过系统电压给定单元获得的系统电压给定值Usgd，通过综合比较单元将系统电压Us与系统电压给定值Usgd作比较，得到电压差Usgd-Us，该电压差Usgd-Us经超前滞后放大单元后得到输出信号，再经输出限幅单元后输出限幅结果Upsvr，最后经投入退出控制单元后输出限幅结果Upsvr至励磁调节器控制励磁电流，使系统电压维持在稳定运行范围，电压调节器参数整定的内容如下：

1)相位补偿时间常数的整定

在有、无电压调节器情况下测量励磁调节器的滞后特性，

通过调整电压调节器和电力系统稳定器相位补偿，使发电机振荡频率的力矩向量滞后Δω轴在0°～30°之间；在0.3～2.0Hz频率的力矩向量滞后Δω轴在超前20°～滞后45°之间；当有低于0.2Hz频率要求时，最大的超前角≤40°，同时电压调节器投入或退出前后不应引起阻尼力矩明显削弱而导致阻尼比大幅减少；

2)放大倍数KPSVR的整定

在负载额定工况下，投入电压调节器，逐渐增大KPSVR，当KPSVR接近临界放大倍数，电压调节器输出信号电压发生持续振荡时，电压调节器放大倍数取临界放大倍数的1/4～1/7；

3)输出限幅值的整定

电压调节器输出限幅值的范围为±0.05p.u.～±0.10p.u.。

2.根据权利要求1所述的电力系统电压调节器参数整定方法，其特征在于通过负载电压阶跃响应法或进行无功冲击和切除无功试验方法，在电压调节器投入或退出情况下，观察发电机机端电压、无功功率和系统电压对扰动的响应，验证电压调节器参数整定是否恰当。

说明书

电力系统电压调节器参数整定方法

技术领域

[0001] 本发明涉及电力系统中的参数整定，具体地说是一种电力系统电压调节器参数整定方法。

背景技术

[0002] 目前，发电机励磁调节器都是以控制发电机机端电压为目标，在电网故障需要更多无功功率以提高系统电压稳定性方面存在不足。若引入系统电压(如发电机主变高压侧电压)参与发电机励磁调节器的控制，以控制发电机机端外某一点(如高压母线或升压变压器某一内点)的电压为目标，可以补偿发电机升压变压器的电抗使发电厂高压侧母线电压(又称系统电压)维持在较高水平，增大发电机输出的无功功率极限值，达到提高电力系统电压稳定性的目的。

发明内容

[0003] 本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的问题，提供一种电力系统电压调节器参数整定方法，其将系统电压通过电压调节器参与发电机励磁调节器的控制，以达到提高电力系统电压稳定性的目的。

[0004] 为此，本发明采用如下的技术方案：电力系统电压调节器参数整定方法，其特征在于所述的电压调节器由系统电压测量单元、系统电压给定单元、综合比较单元、超前滞后放大单元、输出限幅单元和投入退出控制单元组成，通过系统电压测量单元获得系统电压Us，通过系统电压给定单元获得的系统电压给定值Usgd，通过综合比较单元将系统电压Us与系统电压给定值Usgd作比较，得到电压差Usgd-Us，该电压差Usgd-Us经超前滞后放大单元后得到输出信号，再经输出限幅单元后输出限幅结果Upsvr，最后经投入退出控制单元后输出限幅结果Upsvr至励磁调节器控制励磁电流，使系统电压维持在稳定运行范围，系统电压通过电压调节器参与发电机励磁控制，用来提高系统电压的稳定性，电压调节器(以下简称PSVR)参数整定的内容如下：

[0005] 1)相位补偿时间常数的整定

[0006] 分别以发电机机端电压和系统电压(发电机主变高压侧母线电压)作为反馈测量对于PSS输出信号的频率响应特性，测量在有、无PSVR情况下励磁系统滞后特性，[0007] 通过调整PSVR和电力系统稳压器(简称PSS)相位补偿，使发电机振荡频率的力矩向量滞后Δω轴在0°～30°之间；在0.3～2.0Hz频率的力矩向量滞后Δω轴在超前20°～滞后45°之间；当有低于0.2Hz频率要求时，最大的超前角不得大于40°，同时PSVR投入或退出前后不应引起阻尼力矩明显削弱而导致阻尼比大幅减少；

[0008] 2)放大倍数KPSVR的整定

[0009] 在负载额定工况下，投入PSVR，逐渐增大KPSVR，当KPSVR接近临界放大倍数时，PSVR输出信号电压将发生持续振荡，PSVR放大倍数可取临界放大倍数的1/4～1/7；

[0010] 3)输出限幅值的整定

[0011] 电压调节器输出限幅值的范围为±0.05p.u.～±0.10p.u.。

[0012] 本发明的PSVR参数整定是否恰当可以采用以下二种方法进行验证：

[0013] 1)通过负载电压阶跃响应法来验证PSVR参数(包括放大倍数和相位补偿时间常数)整定是否恰当。

[0014] 2)进行无功冲击和切除无功试验，在PSVR投入或退出情况下，观察发电机机端电压、无功功率和系统电压对扰动的响应，验证PSVR参数(包括放大倍数和相位补偿时间常数)整定是否恰当。

[0015] 本发明用安全有效的方法完成电力系统电压调节器相位补偿时间常数、放大倍数和输出限幅值等参数的整定，充分发挥发电机的潜在无功功率，提高系统电压稳定性，提高电网电压质量，减少事故引发的稳定性破坏事故；并显著增加远距离输电系统的输电功率，提高电力系统静态稳定极限。

[0016] 下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

附图说明

[0017] 图1为本发明含有电力系统电压调节器的励磁调节器数学模型图(上面的虚线框内表示电压调节器的模型，下面的虚线框内表示励磁调节器的模型)。

[0018] 图2为本发明电压调节器的原理图。

[0019] 图3为PSVR退出时机组无功功率响应曲线。

[0020] 图4为PSVR投入时机组无功功率响应曲线。

[0021] 图5为PSVR退出时机组系统电压(Us)响应曲线。

[0022] 图6为PSVR投入时机组系统电压(Us)响应曲线。

[0023] 图中，Ug-发电机电压，Ugd-发电机机端电压给定值，Us-系统电压，Usgd-系统电压给定值，UUEL-低励限制输出，V/Hz_out为V/Hz限制输出，Utc-调差环节输出，Utest-阶跃试验输入，USS-电力系统稳定器输出，UOEL-过励限制输出，UPSVR-电力系统电压调节器输出，Kavr-自动方式控制放大倍数，KPSVR-电力系统电压调节器放大倍数。S为复频变量，Ts1、Ts2、Ts3为电力系统电压调节器相位补偿时间常数，TA1、TA2、TA3、TA4为励磁调节器超前滞后时间常数。

具体实施方式

[0024] 如图1-2所示，所述的电压调节器由系统电压测量单元1、系统电压给定单元2、综合比较单元3、超前滞后放大单元4、输出限幅单元5和投入退出控制单元6组成，通过系统电压测量单元获得系统电压Us，通过系统电压给定单元获得的系统电压给定值Usgd，通过综合比较单元将系统电压Us与系统电压给定值Usgd作比较，得到电压差Usgd-Us，该电压差Usgd-Us经超前滞后放大单元后得到输出信号，再经输出限幅单元后输出限幅结果Upsvr，最后经投入退出控制单元后输出限幅结果Upsvr至励磁调节器控制励磁电流，使系统电压维持在稳定运行范围。

[0025] 电压调节器参数整定的具体内容如下：

[0026] 1)相位补偿时间常数的整定

[0027] 分别在有、无电压调节器情况下测量励磁控制系统的无补偿频率特性，无补偿频率特性为无PSS时励磁调节产生的力矩分量Te2对于PSS输出信号Us的频率响应特性ΔTe2/ΔUs，工程上常用机端电压Ut代替力矩分量Te2，即用ΔUt/ΔUs来表述。ΔUs为在PSS输出信号嵌入点加入的激励信号。

[0028] 通过调整电压调节器和电力系统稳定器相位补偿参数，使发电机振荡频率的力矩向量滞后Δω轴在0°～30°之间；在0.3～2.0Hz频率的力矩向量滞后Δω轴在超前20°～滞后45°之间；当有低于0.2Hz频率要求时，最大的超前角不得大于40°，同时电压调节器投入或退出前后不应引起阻尼力矩明显削弱而导致阻尼比大幅减少；

[0029] 2)放大倍数KPSVR的整定

[0030] 在负载额定工况下，投入电压调节器，逐渐增大KPSVR，当KPSVR接近临界放大倍数时，电压调节器输出信号电压将发生持续振荡，电压调节器放大倍数取临界放大倍数的1/4～1/7；

[0031] 3)输出限幅值的整定

[0032] 电压调节器输出限幅值的范围为±0.05p.u.～±0.10p.u.。

[0033] 图3～图6分别为系统电压变化0.2％情况下，PSVR退出与投入情况下机组无功功率和系统电压响应曲线，从图3和图4可知PSVR投入后#3～#6机组无功功率比PSVR退出情况下大幅减少，从图5和图6可知PSVR投入后系统电压更稳定。