励磁PSS相关试验及危险因素分析

高建宏

摘要：了解和掌握电力系统稳定器（PSS）投入原因及工作原理、试验项目及存在的危险因素等对提高运行人员业务水平,进一步掌握和了解发电机的电力系统稳定器（PSS）试验方案等有一定的推动作用。

关键词： PSS试验，危险因素分析

Abstract: to understand and grasp the power system stabilizer (PSS) into reasons and working principle, test items and the danger factors and how to improve the operational personnel business level, further knowledge and understanding of the generator power system stabilizer (PSS) test plan for certain role.

Keywords: PSS test, risk factors

中图分类号：O212.6文献标识码：A 文章编号：

随着电力系统规模的不断扩大和快速励磁系统的采用，电力系统低频振荡的问题越来越突出，特别是全国联网以后，阻尼情况较联网前有明显的恶化，在这种情况下，将系统中有关发电机的电力系统稳定器（PSS）投入可以明显改善系统的阻尼情况。

一、低频振荡产生原因分析及危害性

电力系统低频振荡在国内外均有发生，通常出现在远距离、重负荷输电线路上，或者互联系统的弱联络线上，在采用快速响应高放大倍数励磁系统的条件下更容易出现。随着电子技术的快速发展，快速励磁调节器的时间常数大为减少，这有效地改善了电压调节特性，提高了系统的暂态稳定水平。但由于自动励磁调节器产生的附加阻尼为负值，抵消了系统本身所固有的正阻尼，使系统的总阻尼减少或成为负值，以至系统在扰动作用后的功率振荡长久不能平息，甚至导致自发的低频振荡，低频振荡的频率一般在0.2-2Hz之间。低频振荡会引起联络线过流跳闸或系统与系统或机组与系统之间的失步而解列，严重威胁电力系统的稳定。解决低频振荡问题成为电网安全稳定运行的重要课题之一。

二、PSS的原理及其作用

为了既能利用高放大倍数的励磁调节器又能避免其负阻尼效应，人们对传统励磁系统进行了改进。对一个可能引起负阻尼的励磁调节器，向其中注入某些附加控制信号，使之可以提供正的阻尼，平息振荡，这就是PSS最基本的原理。PSS作为一种附加励磁控制环节，即在励磁电压调节器中，通过引入附加信号，产生一个正阻尼转矩，去克服励磁调节器引起的负阻尼，控制量可以采用电功率偏差（△P）、机端电压频率偏差（△f）、过剩功率（△Pm）、和发电机轴速度偏差（△w）以及它们的组合等。它不仅可以补偿励磁调节器的负阻尼，而且可以增加正阻尼，使发电机有效提高遏制系统低频振荡能力。

三、本次实验项目简单介绍

1.测量励磁系统在线无补偿频率特性

励磁控制系统无补偿频率特性即励磁系统滞后特性。因励磁控制系统滞后特性的存在，加到励磁调节器的附加信号经滞后才能产生附加力矩。测量励磁控制系统滞后特性应测量附加力矩对PSS迭加点的滞后角度。因为在发电机高功率因数运行时，机端电压对PSS迭加点的滞后角度近似等于附加力矩对PSS迭加点的滞后角度。

试验时，发电机并网运行,记录有功、无功、机端电压值，PSS不投入，用频谱仪将噪音信号加入到调节器的相加点上，测量励磁系统的相频特性。

2.阶越响应

试验条件：发电机并网P=320MW Q=40Mvar

先进行PSS不投入时4%电压阶越响应试验。通过调节励磁调节器的输出，在发电机机端产生±2%的阶越，录取发电机机端有功功率、机端电压、无功功率、励磁电压波形，通过自动励磁调节器（AVR）控制屏幕调整PSS增益，投入PSS，重做±4%阶越试验。通过调节励磁调节器的输出，在发电机机端产生±4%的阶越。

3.PSS增益整定

通过以上Kp取不同值时的阶越响应结果分析，PSS阻尼功率振荡能力随Kp的增大而逐步增强，但是增益过大同样会产生不稳定危害，通过阶越响应（又分投入PSS阶越响应、切除PSS阶越响应）实验所测的数据、波形等选择合适的Kp值。

4. PSS反调试验

对于采用发电机电功率信号的PSS，主要的副作用是无功反调，当通过减小原动机的输入功率来减少发电机的出力时，若调整速度较快，发电机的无功输出会突然大幅度增加，几秒后又恢复到原来无功水平。如果增加了有功，则无功输出会瞬间大幅度减少，几秒钟后恢复到原来水平。无功反调现象严重时将对系统运行带来不利影响。

试验时，PSS投入运行，按正常运行增减负荷速度改变有功功率，观察调节器输出电压和电流，不出现随有功功率变化而大幅度摆动现象。

四、PSS试验配合项目中的危险因素分析

1.PSS试验工作主要是将发电机PT三相电压信号、A、C两相电流信号、发电机励磁电压、励磁电流信号接入WFLC电子录波仪，试验时记录发电机的电压、有功功率、无功功率、发电机励磁电压、励磁电流。

存在的危险因素分析

（1）励磁调节器通道切换时对比两通道是否平衡。如自动状态下通道自动切换至另一通道因立即查明原因后再操作。

（2）不检查机组建压正常。有可能使机组过电压或电压达不到额定电压，造成事故停机或使机组无法同期并网。

（3）因我厂励磁报警信号为英文信号，操作人员发现故障信号，准确记录信号及时汇报查清后再操作。防止系统有冗余系统，故障不一定跳闸，操作人员忽视信号导致跳闸的现象。

（4）手自动操作中，注意调出手自动平衡信号量进行监视；励磁通道I和通道II切换时注意，调出通道I通道II平衡信号量进行监视，防止混淆两条平衡量。

（5）励磁调节器切现地/自动建压过程中，如无法建压，停止操作进行检查。

2.配合机组并网进行励磁系统PSS试验，调整机组有功负荷调整至80MW、无功负荷调整至30Mvar、励磁调节器切换至通道II运行、带320MW有功负荷做PSS试验中主要存在的危险因素分析：

（1）当机组准备并网时对励磁系统控制方式、励磁调节柜信号进行检查，准备完全后并网防止并网受阻。

（2）并网后现地操作人员加强监视，工作人员注意监视相关信号。如出现过励磁或欠励磁时及时减磁和增磁，使系统回到正常调节范围，防止发电机超过稳定限制。

（3）当并网后机组测频率特性，可能出现无功负荷突然下降至进相；发电机定子电流升高；定子电压降低；转子电流降低接近零，失磁、失步保护动作。工作人员及时调整转移负荷，做好失磁、失步保护动作处理，防止事故扩大。

（4）当并网后机组测频率特性，可能出现发电机定子电压、电流，转子电压、电流，无功功率产生突变；励磁变，发电机声音异常，过电压、过激磁保护动作。若发电机或主变过激磁保护、过电压保护动作跳闸，工作人员应立即调整转移负荷，做好过激磁、过电压保护动作处理，防止事故扩大。若发电机或主变过激磁保护发信，发电机未跳闸，工作人员立即调整机组励磁电流至正常，如无法调整，立即解列停机，防止事故扩大。

3.试验时采取的防范措施

（1）在试验进行前及时向网调申请，并向网调告知试验过程中可能出现的异常情况。在试验过程中如出现异常，引起机组解列或事故停机，及时网调汇报，通知相关公司部门负责人。

（2）及时与工作负责人联系，了解试验的进度，试验中有可能出现的异常情况，及时对试验机组负荷进行调整，防止试验机组甩负荷，引起系统周波异常。

（3）在试验过程中如出现失磁、过电压异常情况，监视机组保护动作情况，如保护拒动，应立即手动将发电机解列、对于过电压还需立即灭磁。

（4）试验中如发生有功功率振荡，应立即通知试验人员停止PSS试验、退出PSS运行，如继续振荡则励磁切到手动方式运行，如再振荡迅速减少有功功率直至振荡平息。

（5）在试验过程中，如因PSS试验引起的事故停机，经确认机组无异常后，使试验机组保持额定转速，经申请网调同意后，再进行并网试验。

五、结束语

虽然本次试验出于安全性考虑未作大干扰的系统试验，只做了小干扰的机组试验，但是通过与厂家人员的交流、通过实验结果和录波图可以看出PSS在增加系统阻尼，对抑制发电机有功率振荡、提高系统稳定性方面有明显的效果。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。