專利名稱：基于頻域測試的非線性電力系統穩定器參數整定方法
基于頻域測試的非線性電力系統穩定器參數整定方法技術領域本技術發明屬于電力系統穩定與控制技術領域。
技術背景大型發電機組的勵磁控制是改善電力系統的動態品質、提高暫態穩定性最有效、最經濟 的技術手段之一。當前發電機勵磁調節器主要采用的是包括PID (比例積分微分控制)、PSS (電力系統穩定器)以及LOEC (線性最優勵磁控制)，三者均基于系統運行平衡點附近的近 似線性化模型，從而忽略了系統固有的非線性特性。而基于電力系統非線性數學模型設計的 NOEC (非線性最優勵磁控制)雖然能夠有效地改善電力系統的穩定性，但是與上述三中控 制方式一樣，均在建模時采用具有固定結構和參數的數學模型，即沒有考慮系統所受到的不 確定性。為了克服上述局限，非線性電力系統穩定器NR-PSS基于電力系統非線性數學模型，并考 慮了系統中的各種外部擾動和內部未建模動態的干擾，得到的控制律能夠有效地抑制各種干 擾，并且對于網絡參數和系統結構具有魯棒性。NR-PSS的設計建立在非線性魯棒控制理論的 基礎上，涉及微分幾何、微分對策和i^控制等諸多學科，數學基礎嚴密，條理清晰，工程意 義明確，但由于其基于狀態空間的控制律使得NR-PSS不利于現場運行人員的參數調節和使 用， 一定程度上限制了其推廣應用。為了大規模地推廣應用NR-PSS，本發明基于頻域測試方 法，提出了一套易為運行調試人員操作和掌握的NR-PSS參數整定方法，以保證NR-PSS具 有優良的綜合性能。發明內容本發明的目的在于為現場調試人員提供一種易于掌握的基于頻域測試的非線性電力系統 穩定器參數整定方法。本發明的特征在于其依次含有以下步驟 步驟(1).調整被試驗發電機組的工況 被試驗機組有功功率大于0.9額定功率，無功工況為0 0.2額定無功；調頻和自動發電機 控制功能暫時退出；試驗機組在機端有并列運行機組時，宜在并列機組停運下進行，也可在 其運行下進行試驗，但要求并列機組的無功調差率設為運行值。記錄試驗機組運行數據、同 廠其他機組的出力、各高壓母線電壓和各出線有功功率；步驟(2).采用頻譜分析儀測量非線性電力系統穩定器NR-PSS輸出點到發電機機端電壓 無補償頻率特性曲線。所述無補償頻率特性曲線是指在NR-PSS不投入的情況下，用所述頻
譜分析儀代替NR-PSS，測量頻譜分析儀輸出信號產生的發電機附加力矩對于該頻譜分析儀輸 出信號的相頻特性，按以下步驟進行所述無補償頻率特性曲線的測量；步驟(2.1).設定N是頻譜分析儀輸出的噪聲信號，當選用隨機信號時使用均與uniform 濾波窗；當選用周期性調頻信號時使用漢寧hannning濾波窗，頻率范圍選為0.2 2.0Hz。步驟(2.2).把頻譜分析儀的輸出信號N與自動調壓器AVR的輸出相疊加，同時把頻譜 分析儀的輸出信號N送到所述頻譜分析儀的第1輸入端，發電機機端電壓Fg經過一個電壓變送器送入所述頻譜分析儀的第2輸入端；步驟(2.3)逐步增大頻譜分析儀輸出信號N的幅值至發電機機端電壓^開始出現擺動后，測量0.2 2.0Hz的頻率特性，觀察頻率特性曲線形狀是否光滑；如果曲線不光滑，如果曲線 不光滑，調整信號大小再進行測量。記錄下頻率特性曲線的數據，即為0.2 2.0Hz的NR-PSS 輸出點到機端電壓無補償頻率特性曲線。 步驟(3).按以下步驟計算非線性電力系統穩定器線性部分的反饋系數A、 ^和^;歩驟(3.1)在原動機機械功率變化量標幺值A^等于0，可以計算出對于不同頻率的輸入 信號，NR-PSS的線性部分<formula>formula see original document page 6</formula>相對于A"軸的超前滯后角度A，其中Aw = (w —叫)，w。 =314.159，為額定轉速；A《為轉子運行角度變化量，AS二J[aw^"; APe 電磁功率變化量標幺值。<formula>formula see original document page 6</formula>/為輸入干擾信號的頻率，w。為額定轉速314.1529 (弧度/秒)；？;.為發電機轉動慣量，設定值；"是機組阻尼系數，設定值。A、 丄2和4為調整參數，取值范圍為
;步驟(3.2).用步驟(3.1)得到不同頻率下的超前滯后角度C^加上步驟(2)測得的相應 頻率下無補償頻率特性的角度，得到每個頻率下NR-PSS輸出力矩相對于Aw軸的角度；步驟(3.3).判斷步驟(3.2)得到的在0.2 2.0Hz的低頻振蕩區輸出的力矩向量在Aw軸超前10度 滯后45度以內；若不滿足要求，則調整參數A、丄2和￡3使所述超前滯后角滿足上述要求；然后再按一下計算NR-PSS的參數^ 、 &和& :<formula>formula see original document page 6</formula>
其中；是發電機轉動慣量，單位秒；C。為定子開路時勵磁繞組時間常數，單位秒；^為電 樞電流的《軸分量，々-7'eM(^ +句，7'為電樞電流標幺值，為已知量；^為轉子運行角度， 己知量；^為功率因數角，已知量； 步驟(4).確定NR-PSS輸出信號^^^中的阻尼系數ei和NR-PSS增益系數e2，其中^為電樞電流的"軸分量；《、^為同步機暫態電勢和空載電勢，標幺值；^'、，&分別為"軸同步電抗、《軸同步電抗和"軸暫態電抗，標幺值； NR-PSS與自動調壓器AVR的配合采用并聯方式，即NR-PSS的輸出與自動調壓器AVR 輸出疊加后輸入到勵磁機以控制發電機機端電壓； 步驟(4.1).用下述臨界放大倍數發確定系數d :在投入NR-PSS后逐步增大所述系數Q，當勵磁電壓開始出現5次連續的振蕩時立即退出 NR-PSS。此時的放大倍數即為所述系數Q的臨界增益；d取臨界增益的1/2~1/3; 步驟(4.2).用下述電壓階躍法確定所述系數C2:投入NR-PSS，在自動調壓器AVR輸入端設置階躍量為1%~4%額定發電機電壓，正向階 躍后6s左右即反向階躍回原值。逐步增大NR-PSS的增益系數C2，觀察其電壓動態響應和有 功的穩定性。當有NR-PSS進行階躍后出現5次有功概率振蕩，則此時的放大倍數即為臨界增益，所述系數C2取臨界增益的l/2 l/3;2. 根據權利要求1所述的基于頻域測試的非線性電力系統穩定器參數整定方法，其特征在于， 在所述的步驟(2)中頻譜分析儀輸出信號N加到自動調壓器AVR的輸入端，同時在測量時 把自動調壓器AVR的微分環節和積分環節退出，把自動調壓器AVR的比例系數降低到10， 避免引起振蕩；3. 根據權利要求1所述的基于頻域測試的非線性電力系統穩定器參數整定方法，其特征在于， 在所述步驟(2)中用一個低頻正弦信號發生器和一個波形記錄儀代替頻譜分析儀，該低頻正 弦信號發生器輸出信號S加入到自動調壓器AVR的輸出端，同時將所述低頻正弦信號發生器 輸出信號S輸入至波形記錄儀做為第1路輸入信號，發電機機端電壓經過電壓變換器后輸入 波形記錄儀的第2輸入端；在0.2~2.0Hz間每隔0.1Hz選一個頻點且逐步增大信號S的幅值直到發電機機端電壓f;開始出現擺動。波形穩定后，記錄波形，所述波形是接近正弦的、光滑的；每個頻點測量結束，把信號調節到零，另一個頻點的信號再從零開始調起；頻率不同， 信號大小不同。根據記錄的波形比較各個頻率下波形記錄儀兩路輸入信號的相位差，并記錄
數據，從而得到0.2 2.0Hz的NR-PSS輸出點到機端電壓無補償頻率特性曲線；4.根據權利要求3所述的基于頻域測試的非線性電力系統穩定器參數整定方法，其特征 在于，所述低頻正弦信號發生器的輸出信號S輸入到自動調壓器AVR的輸入端，同時在測量 時把自動調壓器AVR的微分環節和積分環節退出，把自動調壓器AVR的比例系數降低到10， 避免引起振蕩；從而測得0.2 2.0Hz的NR-PSS輸出點到機端電壓無補償頻率特性曲線。本發明基于NR-PSS控制律，結合常規的頻域測試方法，提出了一套NR-PSS的參數整定 方法，具有以下優點1) 本發明基于NR-PSS控制律，提出的參數整定方法使得基于狀態空間設計的NR-PSS 滿足相應的行業測試標準。2) 本發明基于頻域測試的方法提出的NR-PSS參數整定方法思路清晰，步驟簡單，無需 進行復雜的數學運算，有效地克服了基于非線性控制理論設計的控制器參數不易整定 的困難。3) 本發明充分利用現有的測試儀器和設備，易為工程運行人員操作和掌握，有利于 NR-PSS的進一步推廣和使用。圖1 NR-PSS無補償頻率特性測量方法1 。圖2 NR-PSS無補償頻率特性測量方法2。圖3 NR-PSS無補償頻率特性測量方法3。圖4 NR-PSS無補償特性頻率測量方法4。圖5 NR-PSS參數整定方法流程圖。
具體實施方式
NR-PSS的非線性模型基于多機勵磁系統，該模型考慮瞬態凸極效應，并計及了系統中存 在的各種不確定性因素的影響；在此基礎上將微分幾何控制理論與線性^oo方法有機結合， 即采用反饋線性化方法將非線性系統精確線性化，然后應用線性/^控制理論設計其魯棒控制律，最后代回到所設計的非線性預反饋律中得到原系統的NR-PSS控制律，考慮與自動調壓 器AVR的配合，最終的控制律如式(1):其中^和々分別為電樞電流的^軸和9軸分量；^是轉子運行角(弧度)；w是角速度(弧度/秒)；叫=314.159 (弧度/秒)為穩態時頻率基值；^是電磁功率(標幺值)；《、&為 同步機暫態電勢和空載電勢(標幺值)；&, ，~分別為^軸同步電抗、《軸同步電抗和c/軸暫 態電抗(標幺值)；石。為定子開路時勵磁繞組時間常數(秒)；？;是發電機轉動慣量(秒)；A、 /^和^分別為反饋系數；C,為阻尼調節系數；C^為NR-PSS與自動調壓器AVR的配合系數。
NR-PSS與自動調壓器AVR的配合采用并聯方式，即NR-PSS的輸出與自動調壓器AVR輸出疊加后得到勵磁控制電壓^7。本發明其基于常規的頻域測試方法，提出并制定了 NR-PSS的參數整定方法，其主要步驟 如下步驟l:試驗準備以及調整試驗工況。進行NR-PSS的參數整定前需要進行如下的準備試驗通道退出運行，對數字式自動調壓 器AVR須設置A/D變換器參數、設置加入點和外部信號的投切控制，檢査外部信號的正確 輸入。設置的A/D變換器參數應有利于提高信噪比。試驗的工況為(以下各項試驗均在此工況下進行)被試驗機組有功功率大于0.9額定功 率，無功工況為0^0.2額定無功；調頻和AGC (自動發電機控制)功能暫時退出；試驗機組在機端有并列運行機組時，宣在并列機組停運下進行，也可在其運行下進行試驗，但要求并 列機組的無功調差率設為運行值。記錄試驗機組運行數據(包括機端電壓、勵磁電壓、有功 功率、無功功率以及原動機出力)、同廠其他機組的出力、各高壓母線電壓和各出線有功功率。步驟2:測量NR-PSS輸出點到機端電壓無補償頻率特性曲線。無補償頻率特性是指在不投入NR-PSS的情況下，輸入外加干擾信號，測量發電機機端電 壓^對于外加信號的相頻特性，又稱勵磁系統的滯后特性。測量NR-PSS輸出點到機端電壓無補償頻率特性曲線要求自動調壓器AVR具有外加信號入口，具備頻譜分析儀或低頻正弦信 號發生器和波形記錄儀，以及測量時間常數小于20ms的發電機電壓變送器。測量無補償頻率特性曲線試驗的方法有以下4種 測量方法1逸擇頻譜分析儀輸出的噪聲信號N為外加干擾信號，N可設置為隨機信號或者周期性調 頻信號，前者使用均勻uniform濾波窗，后者使用漢寧hanning濾波窗。頻譜分析儀輸出的噪 聲信號頻率范圍可設置為0.2 2.0Hz。試驗接線如圖1所示。發電機電壓K減去電壓給定值Vref得到電壓偏差后輸入到自動調壓器AVR。而自動調壓器AVR的輸出與頻譜分析儀的噪聲信號輸出N疊加，同時又把頻譜 分析儀的噪聲信號輸出N作為頻譜分析儀的第1路輸入端信號，發電機機端電壓^;經過一個電壓變送器送入頻譜分析儀的第2路輸入端。接線完成后，逐步增大噪聲信號輸出N直至發電機機端電壓P;開始出現擺動。測量0.2 2.0Hz的頻率特性，觀察頻率特性曲線形狀是否光滑；如果曲線不光滑，調整信號大小再進 行測量。記錄頻率特性曲線的數據，即為0.2 2.0Hz的NR-PSS輸出點到機端電壓無補償頻率 特性曲線。
測量方法2選擇低頻正弦信號發生器輸出的正弦信號S為外加干擾信號，試驗接線如圖2所示。發
電機電壓^減去電壓給定值Vref得到電壓偏差后輸入到自動調壓器AVR。而自動調壓器AVR的輸出與低頻正弦信號發生器輸出的正弦信號S疊加，同時又把低頻正弦信號發生器輸出的 正弦信號S作為波形記錄儀的第1路輸入端信號，發電機機端電壓Kg經過一個電壓變送器送入波形記錄儀的第2路輸入端。接線完成后，在0.2 2.0Hz之間每隔0.1Hz取一個頻點，逐個頻率點地進行測量。每選 定一個頻點后，逐步增大信號輸出直至發電機機端電壓Fg開始出現擺動。波形穩定后用波形記錄儀記錄波形，記錄的波形應當接近正弦、光滑。每個頻率點完成測量并記錄后應將信號 調到零，另一點頻率信號從零起調；頻率不同，信號大小不同。根據記錄的波形比較各個頻 率下波形記錄儀兩路輸入信號的相位差，并記錄數據，從而得到0.2 2.0Hz的NR-PSS輸出點 到機端電壓無補償頻率特性曲線。
測試方法3選擇頻譜分析儀輸出的噪聲信號N為外加干擾信號，N可設置為隨機信號或者周期性調 頻信號，前者使用均勻uniform濾波窗，后者使用漢寧hamiing濾波窗。頻譜分析儀輸出的噪 聲信號頻率范圍可設置為0.2 2.0Hz。試驗接線如圖3所示。由于需要測量的是NR-PSS輸出點到機端電壓的機組無補償滯后特 性曲線，因而試驗前需要將自動調壓器AVR中的微分環節和積分環節退出，并將自動調壓器AVR中電壓比例系數降低為IO左右(避免引起振蕩)。發電機電壓^減去電壓給定值Vw得到電壓偏差后再加上頻譜分析儀輸出的噪聲信號N輸入到自動調壓器AVR。同時把頻譜分析 儀的噪聲信號輸出N作為頻譜分析儀的第1路輸入端信號，發電機機端電壓^經過一個電壓變送器送入頻譜分析儀的第2路輸入端。接線完成后，逐步增大噪聲信號輸出N直至發電機機端電壓^開始出現擺動。測量0.2 2.0Hz的頻率特性，觀察頻率特性曲線形狀是否光滑；如果曲線不光滑，調整信號大小再進 行測量。記錄頻率特性曲線的數據，即為0.2 2.0Hz的NR-PSS輸出點到機端電壓無補償頻率 特性曲線。
測試方法4選擇低頻正弦信號發生器輸出的正弦信號S為外加干擾信號，試驗接線如圖4所示。由 于需要測量的是NR-PSS的輸出點到機端電壓的機組無補償滯后特性曲線，因而試驗前需要 將自動調壓器AVR中的微分環節和積分環節退出，并將自動調壓器AVR中電壓比例系數降 低為10左右(避免引起振蕩)。發電機電壓^減去電壓給定值V^得到電壓偏差后輸入到自動調壓器AVR。而自動調壓器AVR的輸出與低頻正弦信號發生器輸出的正弦信號S疊加， 同時又把低頻正弦信號發生器輸出的正弦信號S作為波形記錄儀的第1路輸入端信號，發電機機端電壓^經過一個電壓變送器送入波形記錄儀的第2路輸入端。完成接線后，在0.2 2.0Hz之間每隔0.1Hz取一個頻點，逐個頻率點地進行測量。每選 定一個頻點后，逐步增大信號輸出直至發電機機端電壓^開始出現擺動。波形穩定后用波形記錄儀記錄波形，記錄的波形應當接近正弦、光滑。每個頻率點完成測量并記錄后應將信號 調到零，另一點頻率信號從零起調；頻率不同，信號大小不同。根據記錄的波形比較各個頻 率下波形記錄儀兩路輸入信號的相位差，并記錄數據，從而得到0.2 2.0Hz的NR-PSS輸出點 到機端電壓無補償頻率特性曲線。步驟3:計算NR-PSS線性部分的反饋系數。NR-PSS線性部分可以提取出來為^^A^ + ^Aw +力3^、按照《DL/T650—1998大型 汽輪發電機自并勵靜止勵磁系統技術條件》附錄B2.1禾卩《DL/T843—2003大型汽輪發電機自 交流勵磁機靜止勵磁系統技術條件》附錄A2.1中要求在0.2 2Hz低頻振蕩區應使PSS輸 出的力矩向量在A^軸超前10度 滯后45度以內，并使本機振蕩頻率點的力矩向量在Aw軸 超前10度 滯后30度間。因此，根據步驟一測量得到的無補償滯后特性曲線可以計算NR-PSS 需要補償的角度。根據發電機的經典二階模型，考慮原動機機械功率變化量A^等于0，可以計算出對于不 同頻率的輸入信號，NR-PSS的線性部分相對于Ac;軸的超前滯后角度如式(2)其中/為輸入信號的頻率，％為額定轉速314.1529 (弧度/秒)；T^.為發電機轉動慣量，設定值；"是機組阻尼系數，設定值。將式(2)計算得到的NR-PSS每個頻率點的超前滯后角度a,加上步驟l測量的無補償頻率特性的角度，可以得到每個頻率點下NR-PSS輸出的力矩相對于Aw軸的角度。通過調整參 數i,、 12和13，可使得機組在NR-PSS線性部分補償后的超前滯后角度滿足上述標準要求。參數A、 ；2和￡3的取值范圍為
。在驗證NR-PSS的線性部分提供的力矩滿足要求后，根據參數Z,、 ,2和13以及機組參數， 進一步求解相應的NR-PSS的參數&、 ^和^;即4=^4、 ^=^fyt3=^，々為電i,rfO 7,^/0 々o樞電流的《軸分量，~=/'eos(5 + ^， 7'為電樞電流標幺值，為已知測量量量；^為轉子運行 角度，已知量；^為功率因數角，已知量；式中其他符號的意義如前所述。 所求得到的A、 ^和^即可構成黎卡第Ricatti方程的解P矩陣；通過黎卡第Ricatti方程 即可得到相應的Q矩陣和R矩陣；可以證明參數&、 ^和^即為Q矩陣和R矩陣所對應的 二次型性能指標下的最優解。步驟4:確定NR-PSS的臨界增益。確定NR-PSS的參數&、 ^和&之后，需要確定進一步NR-PSS的阻尼系數q和NR-PSS 增益系數q,使閉環系統擁有優良的阻尼特性同時保證電壓的穩定運行。確定q和q兩個系數的方法包括臨界放大倍數法和負載階躍實驗法。臨界放大倍數法是在投入NR-PSS后，逐步增大NR-PSS的阻尼調節系數d，仔細觀察 發電機勵磁電壓，當勵磁電壓開始出現5次以上連續的振蕩時立即退出NR-PSS。此時的放大 倍數即為臨界增益；而使用增益可取臨界增益的1/2~1/3;從而確定NR-PSS阻尼調節系數 C,的值。負載階躍法是在自動調壓器AVR輸入端設置階躍量為1% 4%額定發電機電壓，階躍后 6s左右即反向階躍回原值。逐步增大NR-PSS的增益系數C2，并進行有無NR-PSS的負載階 躍實驗，觀察其電壓動態響應和有功的穩定性。當有NR-PSS進行階躍后出現5次連續的有 功概率振蕩，，則此時的放大倍數即臨界增益。使用增益可取臨界增益的1/2~1/3;從而確定 NR-PSS反饋C2的值。在完成上述NR-PSS整定步驟以后，即可確定NR-PSS的各項參數。
權利要求
1、基于頻域測試的非線性電力系統穩定器參數整定方法，其特征在于，依次含有以下步驟步驟(1).調整被試驗發電機組的工況被試驗機組有功功率大于0.9額定功率，無功工況為0~0.2額定無功；調頻和自動發電機控制功能暫時退出；試驗機組在機端有并列運行機組時，宜在并列機組停運下進行，也可在其運行下進行試驗，但要求并列機組的無功調差率設為運行值；記錄試驗機組運行數據、同廠其他機組的出力、各高壓母線電壓和各出線有功功率；步驟(2).采用頻譜分析儀測量非線性電力系統穩定器NR-PSS輸出點到發電機機端電壓無補償頻率特性曲線；所述無補償頻率特性曲線是指在NR-PSS不投入的情況下，用所述頻譜分析儀代替NR-PSS，測量頻譜分析儀輸出信號產生的發電機附加力矩對于該頻譜分析儀輸出信號的相頻特性，按以下步驟進行所述無補償頻率特性曲線的測量；步驟(2.1).設定N是頻譜分析儀輸出的噪聲信號，當選用隨機信號時使用均與uniform濾波窗；當選用周期性調頻信號時使用漢寧hannning濾波窗，頻率范圍選為0.2~2.0Hz；步驟(2.2).把頻譜分析儀的輸出信號N與自動調壓器AVR的輸出相疊加，同時把頻譜分析儀的輸出信號N送到所述頻譜分析儀的第1輸入端，發電機機端電壓Vg經過一個電壓變送器送入所述頻譜分析儀的第2輸入端；步驟(2.3)逐步增大頻譜分析儀輸出信號N的幅值至發電機機端電壓Vg開始出現擺動后，測量0.2~2.0Hz的頻率特性，觀察頻率特性曲線形狀是否光滑；如果曲線不光滑，如果曲線不光滑，調整信號大小再進行測量；記錄下頻率特性曲線的數據，即為0.2~2.0Hz的NR-PSS輸出點到機端電壓無補償頻率特性曲線；步驟(3).按以下步驟計算非線性電力系統穩定器線性部分的反饋系數k1、k2和k3；步驟(3.1)在原動機機械功率變化量標幺值ΔPm等于0，可以計算出對于不同頻率的輸入信號，NR-PSS的線性部分相對于Δω軸的超前滯后角度αl，其中Δω＝(ω-ω0)，ω0＝314.159，為額定轉速；Δδ為轉子運行角度變化量，<math-cwu><![CDATA[<math> <mrow><mi>Δδ</mi><mo>=</mo><msubsup> <mo>∫</mo> <mn>0</mn> <mi>t</mi></msubsup><mi>Δωdτ</mi><mo>;</mo> </mrow></math>]]></math-cwu><!--img id="icf0002" file="A2007101192650002C2.gif" wi="111" he="29" img-content="drawing" img-format="tif"/-->ΔPe電磁功率變化量標幺值；<math-cwu><![CDATA[<math> <mrow><msub> <mi>α</mi> <mi>l</mi></msub><mo>=</mo><mi>arctan</mi><mrow> <mo>(</mo> <mo>-</mo> <mfrac><mrow> <msub><mi>L</mi><mn>1</mn> </msub> <msub><mi>ω</mi><mn>0</mn> </msub> <mo>-</mo> <msup><mrow> <mn>4</mn> <mi>π</mi></mrow><mn>2</mn> </msup> <msup><mi>f</mi><mn>2</mn> </msup> <msub><mi>T</mi><mi>j</mi> </msub> <msub><mi>L</mi><mn>3</mn> </msub></mrow><mrow> <mn>2</mn> <mi>π</mi> <msub><mi>fL</mi><mn>2</mn> </msub> <mo>+</mo> <mn>2</mn> <mi>π</mi> <msub><mi>fDL</mi><mn>3</mn> </msub></mrow> </mfrac> <mo>)</mo></mrow><mo>,</mo> </mrow></math>]]></math-cwu><!--img id="icf0003" file="A2007101192650002C3.gif" wi="228" he="43" img-content="drawing" img-format="tif"/-->f為輸入干擾信號的頻率，ω0為額定轉速314.1529，單位是弧度/秒；Tj為發電機轉動慣量，設定值；D是機組阻尼系數，設定值；L1、L2和L3為調整參數，取值范圍為
；步驟(3.2).用步驟(3.1)得到不同頻率下的超前滯后角度αl加上步驟(2)測得的相應頻率下無補償頻率特性的角度，得到每個頻率下NR-PSS輸出力矩相對于Δω軸的角度；步驟(3.3).判斷步驟(3.2)得到的在0.2~2.0Hz的低頻振蕩區輸出的力矩向量在Δω軸超前10度~滯后45度以內；若不滿足要求，則調整參數L1、L2和L3使所述超前滯后角滿足上述要求；然后再按一下計算NR-PSS的參數k1、k2和k3
2.根據權利要求1所述的基于頻域測試的非線性電力系統穩定器參數整定方法，其特征 在于，在所述的步驟(2)中頻譜分析儀輸出信號N加到自動調壓器AVR的輸入端，同時在測 量時把自動調壓器AVR的微分環節和積分環節退出，把自動調壓器AVR的比例系數降低到10， 避免引起振蕩；
3. 根據權利要求1所述的基于頻域測試的非線性電力系統穩定器參數整定方法，其特征 在于，在所述步驟(2)中用一個低頻正弦信號發生器和一個波形記錄儀代替頻譜分析儀，該 低頻正弦信號發生器輸出信號S加入到自動調壓器AVR的輸出端，同時將所述低頻正弦信號 發生器輸出信號S輸入至波形記錄儀做為第1路輸入信號，發電機機端電壓經過電壓變換器 后輸入波形記錄儀的第2輸入端；在0. 2 2. 0HZ間每隔0. 1Hz選一個頻點且逐步增大信號S 的幅值直到發電機機端電壓^開始出現擺動；波形穩定后，記錄波形，所述波形是接近正弦的、光滑的；每個頻點測量結束，把信號調節到零，另一個頻點的信號再從零開始調起；頻 率不同，信號大小不同；根據記錄的波形比較各個頻率下波形記錄儀兩路輸入信號的相位差， 并記錄數據，從而得到0. 2 2. 0Hz的NR-PSS輸出點到機端電壓無補償頻率特性曲線；
4. 根據權利要求3所述的基于頻域測試的非線性電力系統穩定器參數整定方法，其特征 在于，所述低頻正弦信號發生器的輸出信號S輸入到自動調壓器AVR的輸入端，同時在測量 時把自動調壓器AVR的微分環節和積分環節退出，把自動調壓器AVR的比例系數降低到10， 避免引起振蕩；從而測得0. 2 2. 0Hz的NR-PSS輸出點到機端電壓無補償頻率特性曲線。
全文摘要
基于頻域測試的非線性電力系統穩定器參數整定方法屬于電力系統穩定控制技術領域，其特征在于，在設定被實驗機組工況后，測量該穩定器輸出輸出點到發電機機端電壓的在0.2～2.0Hz的低頻振蕩范圍內無補償頻率特性曲線及計算不同頻率點下的相位角；再計算在不同頻率下該穩定器輸出信號的線性部分相對于Δω軸的超前滯后角α<sub>l</sub>，再加上頻率特性相應的相位角，判斷是否超出國家標準規定的相對于Δω軸的超前滯后范圍；若未超出，便可計算處該線性部分的反饋系數k<sub>1</sub>、k<sub>2</sub>和k<sub>3</sub>；然后再用臨界放大倍數法和負載階躍法確定阻尼系數C<sub>1</sub>和增益系數C<sub>2</sub>。本發明易于為現場調試人員掌握，易于推廣使用。
文檔編號G01R31/34GK101119094SQ20071011926
公開日2008年2月6日 申請日期2007年7月19日 優先權日2007年7月19日
發明者強 盧, 梅生偉, 鋼 王, 邵廣惠, 鄭少明 申請人:清華大學
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