电力系统稳定器PSS模型学习资料

（徐伟华、陈小明）

电力系统稳定器（PSS）是一种自动控制装置，是为改善同步电机稳定性而设计的，其控制功能是与励磁绕组的励磁系统相配合而起作用的。

静态励磁系统具有高的增益和快速响应时间，这大大地帮助了瞬态稳定（同步力矩）。但与此同时，却趋向于降低对小信号的稳定（阻尼力矩）。PSS控制的目的是提供一个正阻尼系数，以阻尼发电机转子角度的摇摆。在电力系统中，其摇摆的频率是在一个很大的范围内变化。

PSS是用于提供一个正的阻尼力矩分量以弥补AVR所产生负阻尼，从而形成一个有补偿的系统，它增加了阻尼，并增强了小信号（静态）稳定。这是由于生成一个与转子转速同相的信号，并与AVR得出的参考值相加而得到的。再者，由于发电机励磁电流与AVR的功能之间有一种固有的相位滞后，为补偿这种效应，需要有一个相应的相位提前。

PSS的早期开发，曾广泛地以转速或频率输入信号作为设计和应用的基础。 另外一种选择是电气功率，它已经在某些市场中广泛地采用，如PSS1A。 最新一代的PSS是基于加速功率的原理，如PSS2A、PSS2B。 1、PSS1A型电力系统稳定器（简称PSS1A模型）

图15表示的单输入的电力系统稳定器的一般形式，通常电力系统稳定器的输入信号（Vsi）有：转速、频率、功率。

T6用于表示传感器时间常数，Ks表示电力系统稳定器的增益，信号的隔直由时间常数T5设置。在下一模块中，A1、A2是使高频扭转滤波器的一些低频效果起作用，如果不是为此目的，若有必要，该模块用于稳定器幅频、相频特性的整形。接下来的两个模块是两级超前、滞后补偿环节，由常数T1至T4设置。

稳定器的输出可以有多种方法限幅，它们并没有在图15中全部表示出来。该模型仅仅表示了简单的稳定器输出限制，VSTMAX和VSTMIN。在有些系统中，如果机端电压偏离了一定的范围，稳定器的输出被闭锁，如图19所示的附加非连续励磁控制模块DEC3A。在其它的一些系统中，稳定器输出的限制是以机端电压函数的形式给出，如图17的DEC1A所示。

稳定器的输出Vst，是附加非连续控制模块的输入，这里没有使用附加非连续控制模块，所以Vs=Vst。

2、PSS2A型电力系统稳定器（简称PSS2A模型）

图16所示的稳定器模型，用于代表多种双输入的稳定器，它综合了功率和转速或频率信号以产生稳定信号。

特别地，该模型可以代表如下所述的两种截然不同的双输入稳定器的实现方式：

1） 在系统振荡的频率范围内，稳定器起电气功率输入稳定器的作用。它们用转速或频率作

为输入以产生等值的机械功率信号，使总信号对机械功率的变化不敏感。 2） 稳定器使用转速（或频率）和电气功率的综合信号。这类系统通常直接使用转速信号（即

没有相位超前补偿环节），增加一个电气功率的比例环节以取得满意的（对）稳定信号的整形。

同一模型用于上述两种双输入稳定器，当取得相当的稳定作用时，模型的参数可能大不相同。对于每一输入，两级隔直（Tw1至Tw4）可能和传感器时间常数、积分时间常数（T6、T7）一起表示。对于第一种双输入的稳定器Ks3一般为1，K2为T7/2H，这里H是同步电机的转动惯量，Vsi1一般代表速度或频率，Vsi2是功率信号。指数N（最大为4的整数）和M（最大为2的整数），代表“斜坡跟踪”或简单的滤波特性。相位补偿功能由两级超前-滞后或滞后-超前模块（T1至T4）提供。输出限幅与前述的PSS1A模型相似。

对于许多研究类型而言，简单的单输入PSS1A模型，配上合适的参数，可以取代双输入的PSS2A模型。

3、PSS2B型电力系统稳定器（简称PSS2B模型）

4、三峡电厂PSS模型和参数（PSS2A改进型）

f sTw1 ＋ 1+sT8 N sTw2 ∑ 1+sTw1 (1+sT9)M 1+sTw2 ＋ K3 + K2 P sTw3 - 1+sT7 ∑ 1+sTw3 1+sT1 1+sT3 1+sT5 K1 1+sT2 1+sT4 1+sT6 AVR 冲洗器时间常数（隔直环节的时间常数）Tw1=Tw2=Tw3=10s；惯性时间常数（补偿时间常数）T7=10s；一级超前时间常数T1＝0.51s；一级滞后时间常数T2＝2.27s；超前时间常数T3＝T5＝0.4s；滞后时间常数T4＝T6＝0.04s；高通滤过器时间（阻扭时间常数）T8＝0.6s；高通滤过器时间常数T9T9＝0.12s；放大倍数K1＝6.5；K2=1.2；K3＝1.0；M＝5；N＝1。PSS自动投入条件P≥30％；PSS自动退出条件P≤20％。 5、二滩电厂PSS模型和参数

UNITROL 5000 励磁调节器采用的PSS为具有ω和Pe双输入信号的加速功率型PSS[1]，其传递函数框图如图所示。