电力系统稳定器优化设计与配置方法研究

低频振荡是限制大型互联电力系统功率可传输能力的重要问题之一,研究低频振荡的抑制措施,对保障系统安全稳定运行具有十分重要的意义。电力系统稳定器(PSS)作为抑制振荡的有效措施,其控制效果取决于参数的合理设计及在全系统中的合理配置。本文对PSS的优化设计及配置方法进行了详细研究。 在研究典型励磁系统的传递函数其相位特性的基础上,本文建立了考虑各种励磁系统模型的单机-无穷大系统模型,作为本文设计PSS基于的电力系统数学模型。在详细分析各种PSS输入信号特点的基础上,选择加速功率积分作为PSS输入信号,并相应选择以此信号为输入的4型PSS作为主要设计对象。 本文对基于相位补偿原理的PSS设计方法展开研究,指出经典相位补偿法具有不易兼顾多个振荡模式、PSS增益不易整定的特点。作为对相位补偿法的改进,本文研究了多振荡模式下PSS优化设计方法,基于该方法设计的PSS可同时对区域振荡模式和局部振荡模式取得良好抑制效果。 本文探讨了PSS相位补偿环节参数和增益对其控制效果的影响,分析了影响低频振荡效果的主要因素。指出通过恰当调整PSS增益及相位补偿环节参数,可实现对系统极点的配置从而镇定系统,并基于线性最优控制理论研究了PSS设计方法。 本文对参与因子和特征值灵敏度的物理意义进行研究,提出了综合应用参与因子与特征值对电压调节器放大倍数灵敏度作为选址指标,在多机系统中进行PSS配置的方法,并运用该方法为某实际电网设计了PSS配置方案。 本文应用作者开发的PSS设计图形用户界面,对实际电网中的发电机组进行PSS设计,在电力系统分析综合程序PSASP中对多机系统中PSS控制低频振荡的效果进行仿真验证,以实际算例分析证明本论文提出的PSS设计方法和配置方法的有效性。