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1、基于MABTLAB的PSS仿真分析第1頁基于MATLAB的PSS仿真分析畢業(yè)論文摘要：電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的研究，對保證電網(wǎng)的安全與穩(wěn)定具有重要的意義。電力系統(tǒng)穩(wěn)定是電網(wǎng)安全運行的關(guān)鍵，一旦遭到破壞，必將造成巨大的經(jīng)濟損失和災(zāi)難性的后果，世界各國不乏慘痛教訓(xùn)之例。在諸多改善發(fā)電機穩(wěn)定性的措施中，提高勵磁系統(tǒng)的控制性能，被公認為最有效和經(jīng)濟的措施之一。本文以PSS控制器設(shè)計為內(nèi)容。在研究了電力系統(tǒng)穩(wěn)定性問題的由來及發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響的基礎(chǔ)上，針對電力系統(tǒng)這一特定對象，設(shè)計出了穩(wěn)定控制的仿真模型。關(guān)鍵詞：發(fā)電機；PSS；電力系統(tǒng)
2、仿真；Matlab1引言電力系統(tǒng)是典型的多自由度的，亦即多變量的多輸入、多輸出的動力學(xué)系統(tǒng)。電力系統(tǒng)控制的實踐也表明無論從提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性還是從改善電力系統(tǒng)的動態(tài)品質(zhì)的需要出發(fā)都需要有多變量參與控制。同步發(fā)電機勵磁控制是保證發(fā)電機和電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行和改善電力系統(tǒng)動態(tài)品質(zhì)的一項基本措施。隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，對發(fā)電機勵磁提出了更高的要求。除了維持發(fā)電機電壓水平，合理分配并聯(lián)機組的無功功率外，還要求勵磁控制系統(tǒng)能對電力系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)穩(wěn)定及暫態(tài)穩(wěn)定起作用。國內(nèi)外的研究和實踐證明，勵磁控制系統(tǒng)不僅能提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行極限，而且通過附加控制
3、，能抑制低頻振蕩和次同步振蕩，對電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行有顯著效果。因此，研究和開發(fā)性能優(yōu)良的同步發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)，一直是各國學(xué)者和工程技術(shù)人員的一項重要工作。2電力系統(tǒng)穩(wěn)定問題的基本理論2.1電力系統(tǒng)穩(wěn)定問題近年來世界范圍的電力工業(yè)改革日益加快，逐步建立了競爭機制下的電力市場。電網(wǎng)的開發(fā)和商業(yè)化運營使得電力系統(tǒng)運行越來越接近系統(tǒng)極限，經(jīng)濟性和安全穩(wěn)定性相互制約，使得系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性問題越來越突出和越來越復(fù)雜。這些都對穩(wěn)定分析與控制提出了新的挑戰(zhàn)。更深入地理解穩(wěn)定機制、建立快速準(zhǔn)確的穩(wěn)定分析方法和提出有效經(jīng)濟的控制措施便成為當(dāng)務(wù)之急。電力系統(tǒng)的穩(wěn)
4、定性主要研究電力系統(tǒng)在諸如負荷或發(fā)電機突然變化、傳輸線路發(fā)生短路等條件下，電力系統(tǒng)的行為。如果互聯(lián)的發(fā)電機組保持同步，該電力系統(tǒng)被稱為穩(wěn)定的電力系統(tǒng)。電力系統(tǒng)維持穩(wěn)定運行的能力很大程度上依賴于系統(tǒng)所具有的阻尼機電振蕩的控制手段，因而，研究與設(shè)計控制就變得非常重要了。在所有電力系統(tǒng)的復(fù)雜現(xiàn)象中，電力系統(tǒng)穩(wěn)定性最難以理解而最富有挑戰(zhàn)性。由于21世紀的電力系統(tǒng)將愈來愈運行在穩(wěn)定極限附近，這就對電力系統(tǒng)的安全運行提出了更嚴峻的挑戰(zhàn)。2.2電力系統(tǒng)穩(wěn)定的分類穩(wěn)定性是相反作用力之間平衡的條件?；ヂ?lián)同步電機之間保持同步的原理是通過恢復(fù)力，即當(dāng)一臺或多臺電
5、機相對于其它電機趨于加速或減速時起作用的恢復(fù)力。在穩(wěn)態(tài)條件下每臺電機的輸入轉(zhuǎn)矩和輸出的電轉(zhuǎn)矩平衡，轉(zhuǎn)速保持不變。如果系統(tǒng)受到干擾，則平衡遭到破壞，電機的轉(zhuǎn)子將按旋轉(zhuǎn)體的運動定律加速或減速。若某臺發(fā)電機一時比其他發(fā)電機轉(zhuǎn)得快，則它的轉(zhuǎn)子角位置相對于那些轉(zhuǎn)得較慢的電機轉(zhuǎn)子角將會超前。這樣所產(chǎn)生的角度差將按功角特性關(guān)系把較慢電機所帶的部分負荷轉(zhuǎn)移給較快的電機。從而有助于減少轉(zhuǎn)速差和角度差。如上所述，功角特性是高度非線形的。若超過某一極限，角度差的增加將伴隨傳輸功率的減少；從而進一步增加角度差而導(dǎo)致不穩(wěn)定。對于任何給定的情況，系統(tǒng)的穩(wěn)定性取決于轉(zhuǎn)子
6、位置的偏移是否能產(chǎn)生足夠的恢復(fù)轉(zhuǎn)矩。當(dāng)一臺同步電機失去同步或?qū)⑴c系統(tǒng)的某些部分失步時，其轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度將高于或低于發(fā)出系統(tǒng)頻率下的電壓所需的轉(zhuǎn)速。定子旋轉(zhuǎn)磁場(相應(yīng)于系統(tǒng)頻率)與轉(zhuǎn)子磁場的“滑差”使電機的功率輸出、電流、電壓產(chǎn)生很大的波動；從而使保護系統(tǒng)動作把不穩(wěn)定的電機從系統(tǒng)中隔離開來。失去同步可以發(fā)生在單臺電機對其余系統(tǒng)或者在機群電機之間。對機群之間關(guān)系的情況，若將它們之間解列，則每臺電機內(nèi)部可保持同步。對于電力系統(tǒng)，擾動后同步發(fā)電機電力矩的變化可分解為兩個分量：，式中是與轉(zhuǎn)子角擾動量△占同相的轉(zhuǎn)矩變化分量，稱為同步轉(zhuǎn)矩分量；為同步轉(zhuǎn)矩系
7、數(shù)。是與轉(zhuǎn)速偏差△同相的轉(zhuǎn)矩變化分量，稱為阻尼轉(zhuǎn)矩分量；為阻尼轉(zhuǎn)矩系數(shù)。電力系統(tǒng)穩(wěn)定性取決于每臺同步電機的這兩個分量的存在。缺乏足夠的同步轉(zhuǎn)矩會造成轉(zhuǎn)子角非周期滑移的不穩(wěn)定。另一方面，缺乏足夠的阻尼轉(zhuǎn)矩會產(chǎn)生振蕩不穩(wěn)定。為了分析的方便和增進對穩(wěn)定問題性質(zhì)的有效理解，通常將轉(zhuǎn)子角穩(wěn)定現(xiàn)象用如下兩類來表征:1）小信號(或稱小干擾)穩(wěn)定是電力系統(tǒng)在小擾動下保持同步的能力。這樣的擾動在電力系統(tǒng)中由于小的負荷和發(fā)電變化而會連續(xù)發(fā)生。通常把這種擾動視為足夠小，使得在系統(tǒng)分析時允許對系統(tǒng)方程式線性化?？赡墚a(chǎn)生兩種形式的不穩(wěn)定：a)由于缺乏足夠的同步轉(zhuǎn)矩使
8、轉(zhuǎn)子角持續(xù)增加；b)由于缺乏足夠的阻尼轉(zhuǎn)矩造成轉(zhuǎn)子增幅振蕩。系統(tǒng)對小擾動的響應(yīng)特性取決于初始運行條件、輸電系統(tǒng)強度以及所用的發(fā)電機勵磁控制等因素。對于一臺發(fā)電機呈輻射狀接入大系統(tǒng)
