本发明提供一种励磁调节器PSS2A模型低频段阻尼检测方法及系统，该方法包括以下步骤：在预先搭建好的励磁调节器的入网检测平台中，改变发电机的转动惯量，使得受扰动后机组的本机振荡频率连续改变，激发全频段的振荡模式；分别在励磁调节器投入、退出PSS2A模型的情况下进行发电机扰动试验，并分别记录PSS2A模型投入、退出情况下的机组扰动试验波形；对比相同本机振荡频率下发电机有功功率的振荡波形，判断所述励磁调节器的PSS2A模型是否提供负阻尼。本发明的方法及系统解决了励磁调节的PSS2A模型的安全隐患检测难题，且不危及电网的安全稳定运行。
1.一种励磁调节器PSS2A模型低频段阻尼检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
在预先搭建好的励磁调节器的入网检测平台中，改变发电机的转动惯量，使得受扰动后机组的本机振荡频率连续改变，激发全频段的振荡模式；
分别在励磁调节器投入、退出PSS2A模型的情况下进行发电机扰动试验，并分别记录PSS2A模型投入、退出情况下的机组扰动试验波形；
对比相同本机振荡频率下发电机有功功率的振荡波形，判断所述励磁调节器的PSS2A模型是否提供负阻尼；
所述入网检测平台包括硬件平台、软件平台；所述硬件平台包括：RTDS装置、功率放大器、励磁调节器；所述RTDS装置、功率放大器、励磁调节器依次连接并形成闭环控制；所述RTDS装置包括发电机模型和励磁机模型，所述功率放大器把RTDS装置输出的弱电信号转化为和实际电厂的电压互感器、电流互感器输出一致的强电信号，所述励磁调节器接收到的信号和实际运行中接收到的发电机定子电压、定子电流二次值相一致。
2.根据权利要求1所述的励磁调节器PSS2A模型低频段阻尼检测方法，其特征在于，所述软件平台包括：在所述RTDS装置中搭建的电网模型及模型参数、RTDS装置和励磁调节器的闭环控制逻辑。
3.根据权利要求2所述的励磁调节器PSS2A模型低频段阻尼检测方法，其特征在于，所述电网模型为单机无穷大系统模型或多机无穷大系统模型。
4.根据权利要求2所述的励磁调节器PSS2A模型低频段阻尼检测方法，其特征在于，所述模型参数采用实际机组的参数或经典模型参数。
5.根据权利要求1所述的励磁调节器PSS2A模型低频段阻尼检测方法，其特征在于，所述判断是否提供负阻尼的过程包括：若通过对比得出PSS2A模型投入情况下的发电机有功功率振荡次数小于PSS2A模型退出情况下的发电机有功功率振荡次数，则判定PSS2A模型提供正阻尼；
若通过对比得出PSS2A模型投入情况下的发电机有功功率振荡次数大于PSS2A模型退出情况下的发电机有功功率振荡次数，则判定PSS2A模型提供负阻尼。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的励磁调节器PSS2A模型低频段阻尼检测方法，其特征在于，所述全频段为0.2～2Hz的频段。
7.一种励磁调节器PSS2A模型低频段阻尼检测系统，其特征在于，包括：
参数修改模块，用于在预先搭建好的励磁调节器的入网检测平台中，改变发电机的转动惯量，使得受扰动后机组的本机振荡频率连续改变，激发全频段的振荡模式；
记录模块，用于分别在励磁调节器投入、退出PSS2A模型的情况下进行发电机扰动试验，并分别记录PSS2A模型投入、退出情况下的机组扰动试验波形；
判断模块，用于对比相同本机振荡频率下发电机有功功率的振荡波形，判断所述励磁调节器的PSS2A模型是否提供负阻尼；
所述入网检测平台包括硬件平台、软件平台；所述硬件平台包括：RTDS装置、功率放大器、励磁调节器；所述RTDS装置、功率放大器、励磁调节器依次连接并形成闭环控制；所述RTDS装置包括发电机模型和励磁机模型，所述功率放大器把RTDS装置输出的弱电信号转化为和实际电厂的电压互感器、电流互感器输出一致的强电信号，所述励磁调节器接收到的信号和实际运行中接收到的发电机定子电压、定子电流二次值相一致。
8.根据权利要求7所述的励磁调节器PSS2A模型低频段阻尼检测系统，其特征在于，所述判断模块包括正阻尼检测模块、负阻尼检测模块；
所述正阻尼检测模块用于若通过对比得出PSS2A模型投入情况下的发电机有功功率振荡次数小于PSS2A模型退出情况下的发电机有功功率振荡次数，则判定PSS2A模型提供正阻尼；
所述负阻尼检测模块用于若通过对比得出PSS2A模型投入情况下的发电机有功功率振荡次数大于PSS2A模型退出情况下的发电机有功功率振荡次数，则判定PSS2A模型提供负阻尼。
励磁调节器PSS2A模型低频段阻尼检测方法及系统
技术领域
[0001] 本发明涉及电力系统动态稳定领域，特别是涉及一种励磁调节器PSS2A模型低频段阻尼检测方法以及一种励磁调节器PSS2A模型低频段阻尼检测系统。
背景技术
[0002] PSS2A模型也叫加速功率型PSS（Power System Stabilizer，电力系统稳定器）。发电机转子运动方程用标幺值表示，在速度变化不大时，可用功率代替转矩，则关系式为：
[0003]
[0004] 上式中：M为机组转子的转动惯量；Pm为发电机的机械功率；Pe为发电机的电功率；ω为发电机的轴速度。
[0005] 移项后有：
[0006]
[0007] 写成偏差形式，d/dt用S代替，得到机械功率的偏差量：
[0008]
[0009] 因Δω中含有各种噪音，上式两端乘G(s)滤去噪音影响：
[0010]
[0011] 加速功率为：
[0012]
[0013] 式中，ΔPa为发电机的加速功率偏差。
[0014] 用ΔPa来作为PSS的输入，则PSS2A的框图就如图1所示，理论上用加速功率作为输入信号的PSS是没有反调的。
[0015] 通过以上的理论分析认为PSS2A模型是一种理论上的加速功率型PSS，其优点是解决了PSS1A模型的反调问题。但是，从PSS2A模型的理论分析中亦可看出PSS2A模型的关键在于其求解机械功率的偏差量ΔPm，若ΔPm求解错误，则可能起到相反的作用，即PSS2A模型提供负阻尼。众所周知，在电力系统动态稳定领域，若系统阻尼为正，则这个系统是稳定的；若系统阻尼弱或者为负阻尼，则这个系统是不稳定的，是震荡发散的。
[0016] 目前，图1中发电机角速度ω信号采用的是等效理论计算方法获取，并不是实测发电机转速信号。因此，在计算ΔPm的时候存在ω信号计算不准确和噪声信号大两大缺陷，这也是困扰PSS2A模型成败的关键难点。为了解决上述的噪声问题，PSS2A模型中对计算出的ΔPm进行G(s)滤波处理，此滤波函数等效于多阶低通滤波环节，可对常规的PSS试验过程中激发出的本机振荡模式1.2~1.5Hz的信号进行较大的衰减，如此把ΔPm求解不准确的问题也掩盖起来了。如此出现了这样一种情况，即在本机振荡模式（常见频率范围1.2Hz~1.5Hz）下PSS2A模型提供正阻尼；但是在区间振荡模式（频率小于0.5Hz）的低频段则提供负阻尼，加剧系统的振荡，威胁系统的安全稳定运行。
[0017] 实际的励磁调节器挂网运行，PSS试验导则规定的试验方法只能激发本机震荡模式，因此只能检测到本机震荡模式下PSS2A的阻尼效果，不能检测到PSS2A模型在低频段的阻尼效果，也就不能排查是否存在ω信号求解不准确的安全隐患，在系统中无法模拟区间震荡模式，且电网不运行出现区间震荡模式。因此，现场试验时无法检测PSS2A模型在低频段是否可以提供有效正阻尼。
发明内容
[0018] 基于此，有必要针对上述无法检测PSS2A模型在低频段是否可以提供有效正阻尼，从而给系统带来安全隐患的问题，提供一种励磁调节器PSS2A模型低频段阻尼检测方法及系统。
[0019] 为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
[0020] 一种励磁调节器PSS2A模型低频段阻尼检测方法，包括以下步骤：
[0021] 在预先搭建好的励磁调节器的入网检测平台中，改变发电机的转动惯量，使得受扰动后机组的本机振荡频率连续改变，激发全频段的振荡模式；
[0022] 分别在励磁调节器投入、退出PSS2A模型的情况下进行发电机扰动试验，并分别记录PSS2A模型投入、退出情况下的机组扰动试验波形；
[0023] 对比相同本机振荡频率下发电机有功功率的振荡波形，判断所述励磁调节器的PSS2A模型是否提供负阻尼。
[0024] 一种励磁调节器PSS2A模型低频段阻尼检测系统，包括：
[0025] 参数修改模块，用于在预先搭建好的励磁调节器的入网检测平台中，改变发电机的转动惯量，使得受扰动后机组的本机振荡频率连续改变，激发全频段的振荡模式；
[0026] 记录模块，用于分别在励磁调节器投入、退出PSS2A模型的情况下进行发电机扰动试验，并分别记录PSS2A模型投入、退出情况下的机组扰动试验波形；
[0027] 判断模块，用于对比相同本机振荡频率下发电机有功功率的振荡波形，判断所述励磁调节器的PSS2A模型是否提供负阻尼。
[0028] 由以上方案可以看出，本发明的励磁调节器PSS2A模型低频段阻尼检测方法及系统，从PSS2A模型的基本理论出发，搭建了励磁调节器的入网检测平台，对励磁调节器的PSS2A模型的真实动作情况及其阻尼效果进行了全频段检测，能够在不改变机组的无补偿特性的基础上激发机组的低频振荡模式，检测励磁调节器的PSS2A模型在低频段的阻尼效果，从而排查励磁调节器的PSS2A模型的安全隐患。本发明的方案解决了励磁调节的PSS2A模型的安全隐患检测难题，且不危及电网的安全稳定运行，因此具有较好的应用前景。
附图说明
[0029] 图1为PSS2A模型框图；
[0030] 图2为本发明实施例中一种励磁调节器PSS2A模型低频段阻尼检测方法的流程示意图；
[0031] 图3为RTDS装置和励磁调节器装置闭环控制框图；
[0032] 图4为单机无穷大系统模型示意图；
[0033] 图5为多机无穷大系统模型示意图；
[0034] 图6为PSS2A提供正阻尼效果示意图；
[0035] 图7为PSS2A提供负阻尼效果示意图；
[0036] 图8为本发明实施例中一种励磁调节器PSS2A模型低频段阻尼检测系统的结构示意图。
具体实施方式
[0037] 下面结合附图以及具体的实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述。
[0038] 参见图2所示，一种励磁调节器PSS2A模型低频段阻尼检测方法，包括以下步骤：
[0039] 步骤S101，在预先搭建好的励磁调节器的入网检测平台中，改变发电机的转动惯量H，使得受扰动后机组的本机振荡频率连续改变，激发全频段的振荡模式，然后进入步骤S102。
[0040] 作为一个较好的实施例，上述预先搭建的入网检测平台，主要包括硬件平台与软件平台。其中：所述硬件平台可以包括：RTDS（Real Time Digital Simulator，实时数字仿真仪）装置、功率放大器、励磁调节器等；所述RTDS装置、功率放大器、励磁调节器依次连接并形成闭环控制，因此在实现本发明方案时，首先需要实现RTDS装置和励磁调节器的互联。
[0041] 为了便于工作开展，本发明中对励磁调节器和RTDS的闭环控制进行了简化，略去了励磁调节器的可控硅（功率柜）触发环节及可控硅阳极电压检测环节，搭建的励磁调节器与RTDS装置的闭环控制框图如图3所示。其中：虚线框内的是RTDS装置中的发电机模型和励磁机模型，VM指发电机的定子电压一次值，IM指发电机的定子电流一次值，Ut发电机定子电压的二次值，It指发电机定子电流的二次值，励磁电流（IF）指发电机的励磁电流。功率放大器是把RTDS装置输出的弱电信号转化为和实际电厂的电压互感器（PT)、电流互感器（CT）输出一致的强电信号，因此励磁调节器接收到的信号Ut、It和实际运行中接收到的发电机定子电压、定子电流二次值是一致的。这里的励磁调节器指实际的励磁调节器装置。
[0042] 另外，所述软件平台可以包括：在所述RTDS装置中搭建的电网模型及模型参数、RTDS装置和励磁调节器的闭环控制逻辑等。由于本发明研究的重点是励磁调节器装置性能，因此作为一个较好的实施例，在RTDS装置中搭建的电网模型可以简化为简单的单机无穷大系统模型或者多机无穷大系统模型。本发明中搭建的单机无穷大系统模型以及多机无穷大系统模型分别如图4、图5所示。以图5的多机无穷大系统模型来进行说明：#1oo和#2oo均为无穷大系统，#1和#2并入500kV系统，#3和#4机组并入220kV系统；#1和#2机组采用相同的发电机参数，#3和#4机组采用相同的发电机参数；待检测的励磁调节器可以和任何一台机组实现闭环控制，其他机组采用自定义的励磁调节器模型，通过开关切换可实现单机运行或者多机同时运行的工况，基本可满足励磁调节器的入网检测工作需求。
[0043] 作为一个较好的实施例，所述软件平台中的模型参数可以采用实际机组的参数，也可以采用经典模型参数。
[0044] 作为一个较好的实施例，本发明中全频段的振荡模式，包括0.2~2Hz整个频段。
[0045] 步骤S102，分别在励磁调节器投入、退出PSS2A模型的情况下进行发电机扰动试验，并分别记录PSS2A模型投入、退出情况下的机组扰动试验波形，然后进入步骤S103。
[0046] 步骤S103，对比相同本机振荡频率下发电机有功功率的振荡波形，判断所述励磁调节器的PSS2A模型是否提供负阻尼。
[0047] 参见图6、图7所示是步骤S102所记录下来的机组扰动试验波形效果示意图，根据该波形效果示意图可判断得出励磁调节器的PSS2A模型是提供正阻尼还是提供负阻尼。作为一个较好的实施例，所述判断是否提供负阻尼的过程具体可以包括：将相同本机振荡频率下发电机有功功率的振荡波形进行对比，若通过对比得出PSS2A模型投入情况下的发电机有功功率振荡次数小于PSS2A模型退出情况下的发电机有功功率振荡次数，则判定PSS2A模型提供正阻尼；若PSS2A模型投入情况下的发电机有功功率振荡次数大于PSS2A模型退出情况下的发电机有功功率振荡次数，则判定PSS2A模型提供负阻尼。
[0048] 如图6所示为PSS2A提供正阻尼的效果示意图，其中，Curve1是PSS2A退出情况下的发电机有功功率波动曲线，Curve2是PSS2A投入情况下的发电机有功功率波动曲线。另外，图7为PSS2A提供负阻尼的效果示意图，其中，Curve1是PSS2A退出情况下的发电机有功功率波动曲线，Curve2是PSS2A投入情况下的发电机有功功率波动曲线。
[0049] 若在整个频段（0.2~2.0Hz）内，PSS2A均提供正阻尼，则说明该励磁调节器的PSS2A不存在安全隐患；反之，若在整个频段内有大于等于1个振荡频率下PSS2A提供负阻尼，则说明该励磁调节器的PSS2A存在安全隐患。
[0050] 另外，与上述一种励磁调节器PSS2A模型低频段阻尼检测方法相对应的，本发明还提供一种励磁调节器PSS2A模型低频段阻尼检测系统，参见图8所示，该系统包括：
[0051] 参数修改模块101，用于在预先搭建好的励磁调节器的入网检测平台中，改变发电机的转动惯量，使得受扰动后机组的本机振荡频率连续改变，激发全频段的振荡模式；
[0052] 记录模块102，用于分别在励磁调节器投入、退出PSS2A模型的情况下进行发电机扰动试验，并分别记录PSS2A模型投入、退出情况下的机组扰动试验波形；
[0053] 判断模块103，用于对比相同本机振荡频率下发电机有功功率的振荡波形，判断所述励磁调节器的PSS2A模型是否提供负阻尼。
[0054] 作为一个较好的实施例，述判断模块103可以包括正阻尼检测模块以及负阻尼检测模块；
[0055] 所述正阻尼检测模块用于若通过对比得出PSS2A模型投入情况下的发电机有功功率振荡次数小于PSS2A模型退出情况下的发电机有功功率振荡次数，则判定PSS2A模型提供正阻尼；
[0056] 所述负阻尼检测模块用于若通过对比得出PSS2A模型投入情况下的发电机有功功率振荡次数大于PSS2A模型退出情况下的发电机有功功率振荡次数，则判定PSS2A模型提供负阻尼。通过判断PSS2A模型是提供正阻尼还是提供负阻尼，可以保证系统的安全稳定运行。
[0057] 本发明的一种励磁调节器PSS2A模型低频段阻尼检测系统的其它技术特征与上述一种励磁调节器PSS2A模型低频段阻尼检测方法相同，此处不予赘述。
[0058] 通过以上方案可以看出，本发明的励磁调节器PSS2A模型低频段阻尼检测方法及系统，从PSS2A模型的基本理论出发，搭建了励磁调节器的入网检测平台，对励磁调节器的PSS2A模型的真实动作情况及其阻尼效果进行了全频段检测，能够在不改变机组的无补偿特性的基础上激发机组的低频振荡模式，检测励磁调节器的PSS2A模型在低频段的阻尼效果，从而排查励磁调节器的PSS2A模型的安全隐患。本发明的方案解决了励磁调节的PSS2A模型的安全隐患检测难题，且不危及电网的安全稳定运行，因此具有较好的应用前景。
[0059] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
