一種pss負阻尼檢測方法
【專利摘要】本發明提供了一種PSS負阻尼檢測方法。在相量分析的基礎之上，通過圖解方法實現對PSS正阻尼和負阻尼的直觀判斷，從而實現對PSS負阻尼的檢測，或進一步地通過對PSS投入時的勵磁系統注入振蕩能量和PSS退出時的勵磁系統注入振蕩能量的比較，更加準確詳細判斷出PSS產生的是正阻尼還是負阻尼，從而對PSS負阻尼進行檢測，或直接通過對PSS投入時的勵磁系統注入振蕩能量和PSS退出時的勵磁系統注入振蕩能量的比較，準確詳細判斷出PSS產生的是正阻尼還是負阻尼。本發明方案對發電機的PSS對某一振蕩模式是否造成負阻尼進行檢測，且檢測過程中，不需要切換工況。
【專利說明】
-種PSS負阻尼檢測方法
技術領域
[0001] 本發明設及一種PSS負阻尼檢測方法，特別是設及一種適用于電力系統穩定控制
技術領域的PSS負阻尼檢測方法。
【背景技術】
[0002] 低頻振蕩是威脅現代電力系統面臨的重大問題之一。當低頻振蕩發生時，系統中 電壓、功率、頻率均會發生振蕩，為系統運行帶來嚴重影響。電力系統穩定器(Power System Stabilizer, PSS)是應用最為廣泛的低頻振蕩抑制裝置。通過反饋發電機轉速、頻率、電磁 功率等信號，經濾波、放大、相位補償等處理，生成一個附加勵磁參考信號作用于勵磁裝置， W改變勵磁電壓進而改變發電機電磁功率，使得在發電機轉子上產生一個正阻尼轉矩，起 到抑制發電機振蕩的作用。
[0003] 作為一種為發電機和電力系統提供正阻尼的設備，PSS也有可能提供負阻尼。其是 否提供正阻尼，取決于PSS的參數對工況的適應性。在離線整定時，不恰當的相位補償參數、 過大或過小的放大倍數等原因，都有可能使得PSS提供負阻尼。在實際運行時，工況的變化 可能使得事先整定的參數變得不適應，進而產生負阻尼。因此，檢測PSS是否為電力系統提 供了正阻尼具有重要意義。
[0004] 現有的檢測PSS負阻尼的方法主要有：
[0005] 1、張俊峰，李鵬與郭埼，PSS2A模型的負阻尼案例分析及檢測方法.電力系統自動 化，2014.38(02):第 127-130 頁。
[0006] 論文中指出了現有PSS現場實驗方法存在的局限性并提出了解決方法。因為現場 試驗可能無法激發所有振蕩模式，如果系統存在某個模式無法激發，且該模式振蕩頻率與 可W激發的模式振蕩頻率相差較大，則現場試驗無法做出判斷。針對運一問題，提出在仿真 中用改變發電機轉動慣量Η并響應調整PSS參數，使所有可能振蕩模式均可W激發，W驗證 PSS在所有振蕩頻率對振蕩的抑制效果。
[0007] 該方法的局限性是:在某一振蕩模式下判斷PSS阻尼的正負需要對比PSS投入和退 出時的振蕩波形。對于真實的發電機，運是不允許的。
[000引2、基于多數據源電網機組PSS正阻尼有效性滾動校核方法(發明專利），該發明提 供基于多數據源電網機組PSS正阻尼有效性滾動校核方法。在每次振蕩事件發生后，均對 PSS是否提供負阻尼進行校驗，W及早發現機組PSS存在的問題，保證其在暫態過程中發揮 應有的作用。
[0009] 該方法的局限性在于:檢測某發電機PSS負阻尼時采用的相似性比較法，缺少嚴格 理論依據。
【發明內容】
[0010] 本發明要解決的技術問題是提供一種PSS負阻尼檢測方法，對發電機的PSS對某一 振蕩模式是否造成負阻尼進行檢測，且檢測過程中，不需要切換工況。
[0011] 本發明采用的技術方案如下:一種PSS負阻尼檢測方法，具體檢測方法步驟為：
[0012] 步驟一、獲取發電機額定工況下發電機的勵磁電壓UfN和勵磁電流ifN，并計算勵磁 繞組電0
獲取發電機振蕩期間的勵磁電壓Uf、勵磁電流if、發電機機端電壓Vt和 PSS輸出的附加勵磁參考電壓Vs;
[0013] 步驟二、計算發電機振蕩期間的磁鏈微分=W/. -/'/// ;
[0014] 步驟Ξ、如表一所示，對化、1:、￥*、￥5、;/>/進行辨識，獲得主模式下的勵磁電壓幅值 Δ Ufm，衰減因子Ouf，頻率fuf，初相位α ;獲得主模式下的勵磁電流幅值Δ ifm，衰減因子Oif，頻 率fif，初相位β;獲得主模式下的機端電壓幅值AVtm，衰減因子〇Vt，頻率fvt，初相位狗V;獲得 主模式下的PSS輸出的附加勵磁參考電壓幅值AVsm，衰減因子0S，頻率fs，初相位fVs ;獲得 主模式下的磁鏈微分幅值恥m，衰減因子〇時，頻率f時，初相位f S
[0015] 理論上講，口址= 〇if = 〇vt =化=0時，f址二fif = fvt = fs = f>f。
[0016] 但實際的辨識結果存在微小差別，所W取平均值確定振蕩模式;其中，取
[0019] 則計算平均振蕩模式s = 〇+j ω = o+j2時；
[0020] 步驟四、根據幅值和相位構造偏差量相量
[0021]
[0022] 步驟五、計算勵磁系統傳遞函數相量，即計算勵磁系統放大倍數和相位：
[0023]
[0024] 步驟六、計算發電機機端電壓相量對應的勵磁電壓相量分量：
[0025]
[0026] 計算PSS相量對應的勵磁電壓相量分量：
[0027]
[002引步驟屯、對相量Δ&/，，Δ巧.，.Δ&，χΔ廬/、做標準化處理，讓所有相量 乘W-個相量f W，使得標準化后的磁鏈偏差微分相μ.: = 1 ，且其余相量 Δ??^、Δ?/w、與方Δ跨相量的相對相位差和大小不變；
[0029]步驟八、W原點為起始點進行作圖，畫出相量Δ於Δμ^、 Δ??/-化V ; 為起始點，畫出相量巧w ;勒坐標(ο，〇.5)為圓屯、，做直徑為1的 圓；
[0030] 步驟九、進行判斷，如果內泌在圓外且AwW在圓內，或nw在y = 1的直 線上方且A&w在y=l的直線下方，貝化SS產生正阻尼；如果心1^_剛在圓內且在圓 外，或心7^-_臟在y = l的直線下方且ΔΜ/μ在y = l的直線上方，則產生負阻尼。
[0031 ] W上通過作圓的圖解方法實現了對PSS正阻尼和負阻尼的直觀判斷，從而實現對 PSS負阻尼的檢測。
[0032] 表一
[0033]
[0034] -般情況下，所述發電機額定工況下發電機的勵磁電壓UfN和勵磁電流ifN，振蕩期 間的勵磁電壓Uf、勵磁電流if和發電機機端電壓Vt-般情況下均能夠直接讀取;或由測量裝 置測量及錄波裝置記錄的系統低頻振蕩期間所檢測的發電機的數據，包括:勵磁電壓Uf、勵 磁電流if、機端電壓Vt、PSS輸出Vs或PSS輸入量VsiW及PSS傳遞函數Gpss(s)。如果PSS輸出無 法Vs無法直接讀取，則可W根據PSS的輸入和傳遞函數計算。
[0035] 所述步驟Ξ中，進行辨識時，采用辨識程序進行標識，如Prony，化S-Esprit等辨識 程序中的任意一種。運一類程序是電力系統中技術成熟、應用廣泛，能夠辨識出振蕩頻率、 幅值、衰減因子和初相位等振蕩關鍵參數。
[0036] 所述步驟屯中，設
，用下表N 表示標準化后的變量，貝U
[003引所述方法步驟還包括，計算振蕩能量，當PSS投入時，勵磁系統注入振蕩能量 A掃斯，Az.w >(定義相量運算<成5>=|0點顯如。-熱），其中= 化，右鳴Z稱 為任意相量）；當PSS退出時，估算勵磁電流夫
；設定PSS退出時 的勵磁系統注入振蕩能量技=< MuW，AZ'/W() > ;比較Uex和UexO的大小，如果Uex<Uex0則 PSS產生了正阻尼;如果Uex〉Uex日則PSS產生了負阻尼。
[0039] PSS投入時的勵磁系統注入振蕩能量和PSS退出時的勵磁系統注入振蕩能量的比 較，更加準確詳細判斷出PSS產生的是正阻尼還是負阻尼，從而對PSS負阻尼進行檢測。
[0040] -種PSS負阻尼檢測方法，具體檢測方法步驟為：
[0041] 步驟一、獲取發電機額定工況下發電機的勵磁電壓UfN和勵磁電流ifN，并計算勵磁 繞組電阻
獲取發電機振蕩期間的勵磁電壓Uf、勵磁電流i f、發電機機端電壓Vt和 PSS輸出的附加勵磁參考電壓Vs;
[0042] 步驟二、計算發電機振蕩期間的磁鏈微分二Μ/ - f/V ;
[00創步驟立、對化心、￥*、￥5、《^/進行辨識，獲得主模式下的勵磁電壓幅值/^化"，衰減因 子口址，頻率fuf，初相位α;獲得主模式下的勵磁電流幅值Δ ifm，衰減因子0if，頻率f if，初相位 β;獲得主模式下的機端電壓幅值A Vtm，衰減因子ση，頻率fvt，初相位約V;獲得主模式下的 PSS輸出的附加勵磁參考電壓幅值AVsm，衰減因子OS，頻率fs，初相位約'Λ-;獲得主模式下的 磁鏈微分幅值恥m，衰減因子Οφ?，頻率f Φ?，初相位嫁/ '，
[0044] 其中，取
[0047] 則計算平均振蕩模式s = 〇+j ω = o+j23Tf;
[0048] 步驟四、根據幅值和相位構造偏差量相量
[0050]步驟五、計算勵磁系統傳遞函數相量，即計算勵磁系統放大倍數和相位：
[0化1 ]
[0052]步驟六、計算發電機機端電壓相量對應的勵磁電壓相量分量：
[0化3]
[0054] 計算PSS相量對應的勵磁電壓相量分量：
[0化5]
[0056] 步驟屯、當PSS投入時，勵磁系統注入振蕩能量=< Δμ W，> ;當？55退出 時，估算勵磁電流為
；設定PSS退出時的勵磁系統注入振蕩能量
[0化7] 步驟八、進行判斷，比較Uex和UexO的大小，如果Uex<UexO貝化SS產生了正阻尼；如果Uex 〉UexO則PSS產生了負阻尼。根據兩種方法，均可判斷出PSS產生了正阻尼。
[0058] 基于PSS投入時的勵磁系統注入振蕩能量和PSS退出時的勵磁系統注入振蕩能量 的比較，準確詳細的判斷出了 PSS產生的是正阻尼還是負阻尼，從而對PSS負阻尼進行檢測。
[0059] 下面就本發明方案所基于的理論基礎及推論進行詳細說明：
[0060] 根據振蕩源定位理論，可W由控制設備向發電機注入振蕩能量的正負和大小來判 斷其提供的阻尼。根據文獻:楊毅強，劉天琪，李興源等.基于等效電路法的負阻尼能量機理 及振蕩源定位方法探討.電力系統自動化，2015.39(10):第63-68頁，勵磁系統向發電機注 入的振蕩能量可W用圖1表示。如圖1所示，用電壓源提供的能量表示勵磁系統向發電機注 入的振蕩能量。由此可知，在任意時間段(tl，t2)內，勵磁系統注入發電機的振蕩能量為：
[0061]
[0062] 當Wex〉0時，勵磁系統呈現負阻尼。如果Wex持續增大至發電機和電力網絡無法吸收 勵磁系統注入的振蕩能量時，系統出現增幅振蕩或長時間持續性振蕩。反之，如果勵磁系統 注入發電機振蕩能量為負，即Wex<0,勵磁系統為發電機和電力系統提供正阻尼。正阻尼可W 使系統振蕩更快平息。根據圖1，除計算勵磁系統向發電機注入的振蕩能量，還可W計算該 電路向外部送出的振蕩能量：
[0063]
[0064] 根據發電機實用參數的定義，
并考慮 能量相等關系，可W將圖1進一步簡化，如圖2所示。圖2所示電路的電源注入振蕩能量、電阻 消耗能量和電路向外部送出的振蕩能量都與圖1所示電路是相同的。
[0065] 圖2電路所示方程Δ!/廣二Δι/；7是由發電機勵磁繞組電壓方程!</ -f/V =的- 線性化得到的。由此可知，Wf表示的是勵磁繞組向發電機其它部分注入的振蕩能量。如果磁 繞組注入振蕩能量充分大，W至于勵磁繞組阻尼電阻η無法完全吸收勵磁系統注入振蕩能 量，則該振蕩能量向發電機其余部分擴散。
[0066] 現有技術中，PSS負阻尼檢測基本原理為：
[0067] 為使振蕩盡快平息，需要勵磁系統盡可能多的提供阻尼，也就是要讓Wex盡可能的 小。從振蕩能量的角度，PSS的作用就是要讓勵磁系統在振蕩過程中注入的振蕩能量Wex.pss 小于PSS退出時勵磁系統注入的振蕩能量Wex日。也就是說，如果Wex.pss<Wex〇，PSS提供了正阻 尼;如果Wex. pss〉WexO，貝化SS提供了負阻尼。
[0068] 對于某一發電機，在一次振蕩事件中不可能同時計算Wex. PSS和Wexo的。因為在運一 次振蕩事件中，如果PSS已經投入，那么就不能獲得PSS未投入的勵磁電壓和勵磁電流數據； 反之亦然。
[0069] 理論上講，對于投入PSS的發電機，可W將PSS退出，在相同的工況下激發振蕩W獲 得勵磁電壓和勵磁電流計算WexO。運一做法對于實際運行的發電機是不適用的。再次激發振 蕩會對發電機造成沖擊，會對系統運行帶來影響。因此，需要一種方法，在已知發電機PSS投 入時的勵磁電壓、勵磁電流的情況下，估算出PSS退出時的勵磁系統注入振蕩能量WexO。
[0070] 因為Wex計算的是關注的振蕩模式注入的能量，勵磁電流和勵磁電壓的偏差量只考 慮該振蕩模式的分量，勵磁電流和勵磁電壓的偏差量分別為
[0071] Δ uf = Δ Ufme°*cos( ω t+α)
[007^ Δ if = Δ ifmeMcos( ω t+β)
[0073] 振蕩能量的瞬時功率為
[0074]
[0075] 振蕩能量的瞬時功率表達式中第二項
％交流分 量，當系統呈現弱阻尼，〇>0,接近于等幅振蕩，整數個振蕩周期內注入的交流振蕩能量代 數和接近于0。因此，在注入振蕩能量計算中，該項不起主要作用。在振蕩能量計算中起到決 定性作用的是第一項
。運一分量為直流分量，其正負和大小決定 了振蕩能量的正負和大小。弱阻尼工況下可忽略衰減，將
作為振蕩 能量的代替計算方法。
[0076] 振蕩能量可進一步簡化為用相量計算。勵磁電壓偏差Δ Uf和勵磁電流偏差Δ if均 可W表示為相量，分別3
[0077] 瞬時值與相量之間的關系為：
[007引 Δ拭,,二民)，Δ/,'. = Re(A//')
[0079]確認分析的振蕩模式為σ+j ω，可W再忽略掉相量中的衰減因子和振蕩角頻率，僅 保留幅值和初始相位，勵磁電壓偏差相量和勵磁電流偏差相量表示為
[0083] 為Wex的替代計算方法。與勵磁系統注入發電機振蕩能量類似，用
[0084]
[0085] 表示勵磁繞組向外部送出的振蕩能量Wf。
[0086] 可W用相量方法解釋PSS產生阻尼的機理。典型的勵磁調節系統結構圖如圖3所 示。不計PSS作用時，Vs = 0。經電壓測量環節獲得測量的發電機機端電壓Vt，與勵磁參考電壓 Vref比較，得到的電壓偏差信號作為勵磁調節器的輸入，勵磁機輸出勵磁電壓Uf作用于發電 機勵磁繞組。PSS作用時，其輸出作為勵磁系統的附加控制信號Vs，Vs與Vre込和作為與Vt比 較的信號，得到電壓偏差作為勵磁調節器的輸入。
[0087]勵磁機調節器和勵磁機的傳遞函數為Gex(s)，勵磁電壓與輸入的關系為 [008引 Uf = Gex(S)(Vref+Vs-Vt)
[0089] 當系統發生振蕩，關注的振蕩模式為。+jw，該振蕩模式的機端電壓偏差才瞳么巧、PSS輸出 相量Δ?^s、勵磁電壓相量Δ^?/之間的關系為Δ!;,=G。(リ(Δ?^-Δ6) = G。(。 H如KΔ^^.Δ6) = A'。Z也(化-Δf;)
[0090] 當PSS退出時，則取Δ& =0,由機端電壓偏差造成的勵磁電壓偏差關系為
[0091]
[0092] 勵磁機產生勵磁電壓Uf作用于勵磁繞組W后，將會在勵磁繞組中產生勵磁電流if， 勵磁電壓與勵磁電流之間的關系為Μ/-。振蕩時用相量表示為
[0093]
[0094] 式中用S替代了微分算子。在弱阻尼模式時，滿足s = 〇+jw叫ω。所W相量 超前Δ療^約90°。令的相位為90°，則Δ的的相位大約為0°。據此，可做出圖4。
[00對圖4中，Ag為實測的機端電壓偏差相量勵磁電壓偏差相量，相量-A巧與之 間的關系取決于勵磁系統傳遞函數Gex(S)和振蕩模式O + jCO。因為ΚργΖ巧α + ，. 滯后-aW勺角度為捉.γ，幅值為-A則畐值的Kex倍。連接相量和Μ,。則可得到 ，且相量Aiiy與之間的夾角為a-e"cos(a-e)的正負表征了勵磁系統向發電機注 入振蕩能量的正負，當I α-e I >90°時，勵磁系統向發電機注入振蕩能量；I α-β I <90°時，勵磁 系統從發電機吸收振蕩能量。W坐楊
％半徑畫出一個圓， 圓內區域為勵磁系統的吸收振蕩能量區域，圓外區域為勵磁系統注入振蕩能量區域。
[0096] 同理，勵磁繞組向發電機其余部分注入的振蕩能量恥用化表示后，陽的正負取決于 相量與相量減跨/的夾角丫。當丫 >90°時，Vf<0;當丫 <90°時，Vf〉0。因此，過坐標（0， I)做一條平行于橫軸的直線，直線W下區域表示勵磁系統吸收發電機中的振蕩能 量，或勵磁系統向發電機注入振蕩能量且勵磁繞組阻尼可W完全吸收勵磁系統注入振蕩能 量;直線W上區域表示勵磁系統注入振蕩能量過多，勵磁繞組阻尼已經無法完全吸收，多余 振蕩能量將會輸送到發電機其余部分。
[0097] 當PSS投入后，勵磁電壓偏差相量由兩部分組成，切=Δ!、。+Δ!;,。。 從振蕩能量的角度，PSS的作用就是通過引入附加參考電壓，進而引入電壓偏差量分量 Δ疫f w =錢y(對，使得勵磁電壓偏差相量從注入振蕩能量更大的區域，移動到注入振蕩 能量更小的區域。如圖5所示。
[0098] 圖5中，PSS引入的電壓偏差相量分量使得勵磁電壓偏差相量從圓外移動到圓內， 讓勵磁系統由注入振蕩能量變為吸收振蕩能量，所W，PSS起到了正阻尼作用。反之，如圖6 所示，在另一些情況下，PSS引入的電壓偏差相量分量使得勵磁電壓偏差相量從直線 y =μΔ婷/. IW上區域移動到F=| sA疹^ i W下，PSS使得振蕩能量從勵磁繞組注入發電機變成 勵磁繞組吸收振蕩能量，所WPSS起到了正阻尼作用。
[0099] PSS投入時勵磁電壓偏差相量由兩部分組成
。去除 PSS作用帶來的那一部分，將6"(?')Δ巧估算為PSS退出時的勵磁電壓偏差相量，計 算與Δ??/ η對應的注入的振蕩能量UexQsUexo與PSS投入時的振蕩C/。、. =< >能 量比較。如果UexO〉Uex，PSS呈現正阻尼；如果Uex日<Uex，PSS呈現負阻尼。如圖7所示，
[0100] 需要估算勵磁電流偏差相量。估算方法為：
[0104] 與現有技術相比，本發明的有益效果是：
[0105] 通過作圓的圖解方法實現了對PSS正阻尼和負阻尼的直觀判斷，從而實現對PSS負 阻尼的檢測。基于PSS投入時的勵磁系統注入振蕩能量和PSS退出時的勵磁系統注入振蕩能 量的比較，準確詳細的判斷出了PSS產生的是正阻尼還是負阻尼，從而對PSS負阻尼進行檢 測。并且，檢測過程中，不需要切換工況。
【附圖說明】
[0106] 圖1為現有技術中一種勵磁系統注入振蕩能量示意圖。
[0107] 圖2為對圖1進行簡化后的勵磁系統注入振蕩能量示意圖。
[0108] 圖3為PSS產生阻尼機理的勵磁系統結構圖。
[0109] 圖4為相量圖。
[0110] 圖5為一種正阻尼情況下的PSS機理圖。
[0111] 圖6為一種正阻尼情況下的PSS機理圖。
[0112] 圖7為PSS負阻尼檢測方法機理圖。
[0113] 圖8為本發明其中一具體實施例的原始數據圖。
[0114] 圖9為本發明其中一具體實施例的磁鏈微分示意圖。
[0115] 圖10為本發明其中一具體實施例做出的圓圖。
【具體實施方式】
[0116] 為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，W下結合附圖及實施例，對 本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用W解釋本發明，并不 用于限定本發明。
[0117] 本說明書(包括摘要和附圖）中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效 或者具有類似目的的替代特征加 W替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類 似特征中的一個例子而已。
[011引具體實施例1
[0119] 所示的PSS負阻尼檢測方法(如圖8所示），具體檢測方法步驟為：
[0120] 步驟一、獲取發電機額定工況下發電機的勵磁電壓UfN和勵磁電流ifN，并計算勵磁 繞組電阻
；獲取發電機振蕩期間的勵磁電壓Uf、勵磁電流if、發電機機端電壓Vt和 PSS輸出的附加勵磁參考電壓Vs;
[0121] 步驟二、計算發電機振蕩期間的磁鏈微分衫/
[012。 步驟立對化心、￥*、￥5、!戶/'進行辨識，獲得主模式下的勵磁電壓幅值么11抽，衰減因 子0址，頻率fuf，初相位α;獲得主模式下的勵磁電流幅值Δ ifm，衰減因子Oif，頻率f if，初相位 β;獲得主模式下的機端電壓幅值AVtm，衰減因子0vt，頻率fvt，初相位Α?;獲得主模式下的 PSS輸出的附加勵磁參考電壓幅值AVsm，衰減因子0S，頻率fs，初相位界W ;獲得主模式下的 磁鏈微分幅值恥m，衰減因子Οφ?，頻率f Φ?，初相位吟/ 5 [012；3] 其中，取
[01%]則計算平均振蕩模式s = 〇+j ω = 0+j23Tf;
[0127]步驟四、根據幅值和相位構造偏差量相量
[012 引
[0129] 步驟五、計算勵磁系統傳遞函數相量，即計算勵磁系統放大倍數和相位：
[0130]
[0131] 步驟六、計算發電機機端電壓相量對應的勵磁電壓相量分量：
[0132]
[0133] 計算PSS相量對應的勵磁電壓相量分量：
[0134]
[0135] 步驟心對相量Δ??,.，，Δ巧，Afy，說做標準化處理，讓所有相量 乘W-個相量復W，使得標準化后的磁鏈偏差微分相量=l^〇n，且其余相量 M^、么1^、Δ?^、目量的相對相位差和大小不變；
[0136] 步驟八、W原點為起始點進行作圖，畫出相量sA捉妍、Δν5>、 為起始點，畫出相量A&/_rsV似坐標（ο，ο . 5)為圓屯、，做直徑為1的 圓；
[0137]步驟九、進行判斷，如果在圓外且Δμ W在圓內，或/ TO在y = 1的直線 上方且么揉貞在y=i的直線下方，貝化SS產生正阻尼；如果在圓內且AW/W在圓外， 或Δ??/ Kar在y=i的直線下方且在y=i的直線上方，則產生負阻尼。
[013引在本具體實施例中，額定工況下，UfN= 1.597，ifN= 1.598，計算勵磁繞組電阻η = 0.994;如圖7所示，讀取振蕩期間的勵磁電壓、勵磁電流、機端電壓和PSS輸出。如圖9所示， 計算振蕩期間的磁鏈微分》/^./二。如表二所示，對山、1:、￥*、￥5、嶺^進行辨識，獲得 所關注模式下的幅值和相位，根據幅值和相位構造偏差量相量。
[0139] 表二
[0140]
[0141 ]取平均數為振蕩模式0+j ω =-〇. 323+j6.210
[0142] 如表Ξ所示，根據幅值和相位構造偏差量相量：
[0143] 表Ξ
[0144]
[0145] 計算勵磁系統傳遞函數相量，即計算勵磁系統放大倍數和相位：
[0151]如表四所示，對相量Mf，Δ//'，Ag，做標準化處理，讓所有 相量乘w-個相量度w，使得標準化后的磁鏈偏差微分相量= 1^0""，且其余相量 與的相量的相對相位差和大小不變；設廬.f = Ay/,,;,,Z餐，則相量為
用下表N表示標準化后的變量，貝U
[0153] 表四
[0154]
[0155] 如圖1 0所示，進行作圖，W原點為起始點，畫出相量、Δ磅餅.、： A沒矜、Δ5"餅擬Δ巧。W為起始點，畫出相量Αι;/勇斯坐標(0，0.5)為圓屯、，做直徑 為1的圓；如果AWy 在圓外且么&^在圓內，或階^在y= 1的直線上方且在y = l的直線下方，貝ιJPSS產生正阻尼；如果Δ攝/'_nw在圓內且Az7^在圓外，或Δ^i/_wv在y = 1的直線下方且Δ??,,ν在y=i的直線上方，則產生負阻尼。
[0156] 所述步驟Ξ中，進行辨識時，采用辨識程序進行標識，如Prony，化S-Esprit等辨識 程序中的任意一種。在本具體實施例中采用化S-Esprit辨識程序。
[0157] 具體實施例2
[0158] 在具體實施例1的基礎上，所述方法步驟還包括，計算振蕩能量，當PSS投入時，勵 磁系統注入振蕩能量t/。，=< >:;當？88退出時，估算勵磁電流為
設定PSS退出時的勵磁系統注入振蕩能量=< > ; 比較Uex和UexO的大小，如果Uex<UexO貝化SS產生了正阻尼；如果Uex〉UexO貝化SS產生了負阻尼。
[0159] 在本具體實施例中，Δ/,。、;,二 2.4345Z-85.6500。,Uex=-〇.0739，Uex〇=1.7478
[0160] 具體實施例3
[0161] 與具體實施例1和2的區別在于，不采用作圖法進行判斷，而采用PSS投入時的勵磁 系統注入振蕩能量和PSS退出時的勵磁系統注入振蕩能量的比較，進行準確詳細判斷出PSS 產生的是正阻尼還是負阻尼，從而對PSS負阻尼進行檢測。
【主權項】
1. 一種PSS負阻尼檢測方法，具體檢測方法步驟為： 步驟一、獲取發電機額定工況下發電機的勵磁電壓ufN和勵磁電流ifN，并計算勵磁繞組 電阻獲取發電機振蕩期間的勵磁電壓uf、勵磁電流i f、發電機機端電壓Vt和PSS 輸出的附加勵磁參考電壓Vs; 步驟二、計算發電機振蕩期間的磁鏈微分-/丨/7 ; 步驟三、對1^、"、￥*，5、{/>/進行辨識，獲得主模式下的勵磁電壓幅值八 11&，衰減因子 〇uf，頻率fuf，初相位α;獲得主模式下的勵磁電流幅值Δ ifm，衰減因子〇if，頻率f if，初相位β; 獲得主模式下的機端電壓幅值A Vtm，衰減因子〇Vt，頻率fVt，初相位朽"獲得主模式下的PSS 輸出的附加勵磁參考電壓幅值A VSm，衰減因子〇s，頻率fs，初相位仍獲得主模式下的磁鏈 微分幅值，衰減因子，頻率fφ?，初相位5 其中，取則計算平均振蕩模式s = 〇+j ω = o+j2Jif; 步驟四、根據幅值和相位構造偏差量相量 Mf =&upZa, Δ/； - Μ^Ζβ,ΑΚ = ΛΙ^ΖφηΛΡ, = Λ?'^Ζφ^ ,sAif/f = ψβ/-ψψ f ； 步驟五、計算勵磁系統傳遞函數相量：步驟六、計算發電機機端電壓相量對應的勵磁電壓相量分量： Auf_Vt=-AVtxKe^a 計算PSS相量對應的勵磁電壓相量分量： Mf_vs=AVsxKrxZ^9cxt 步驟七、對相量Δ&，Δ/#.，Δ0，Δ巧，、做標準化處理，讓所有相量乘以 一個相量f#，使得標準化后的磁鏈偏差微分相量~Δι/?/γ =1Ζ：?Τ f且其余相量 Δ&、相量的相對相位差和大小不變； 步驟八、以原點為起始點進彳丁作圖，幽出相量、Δ :； 以為起始點，畫出相量;以坐標(ο，〇.5)為圓心，做直徑為1的圓； 步驟九、進行判斷，如果在圓外且在圓內，或Δ? f 在5^ = 1的直線上方 且在y = 1的直線下方，則pSS產生正阻尼；如果么^+附在圓內且在圓外，或 在y=1的直線下方且μ在y=1的直線上方，貝U產生負阻尼。2. 根據權利要求1所述的PSS負阻尼檢測方法，所述方法步驟還包括，計算振蕩能量，當 pss投入時，勵磁系統注入振蕩能量=<Aii/iv,A//iv > ;^pss退出時，估算勵磁電流為;設定PSS退出時的勵磁系統注入振蕩能量Κ?0 =<Δδ:/ >:; 比較uex和UexQ的大小，如果Uex〈UexQ則PSS產生了正阻尼;如果U ex>UexQ則PSS產生了負阻尼；其 中，定義相量運算>其中沒= = 為任意相量。3. -種PSS負阻尼檢測方法，具體檢測方法步驟為： 步驟一、獲取發電機額定工況下發電機的勵磁電壓ufN和勵磁電流ifN，并計算勵磁繞組 電阻；獲取發電機振蕩期間的勵磁電壓Uf、勵磁電流if、發電機機端電壓Vt和PSS 輸出的附加勵磁參考電壓Vs; 步驟二、計算發電機振蕩期間的磁鏈微分#/二?、; 步驟三、對1^、"、￥*，5、!#/進行辨識，獲得主模式下的勵磁電壓幅值八11&，衰減因子 〇uf，頻率fuf，初相位α;獲得主模式下的勵磁電流幅值Δ ifm，衰減因子〇if，頻率f if，初相位β; 獲得主模式下的機端電壓幅值AVtm，衰減因子〇Vt，頻率fvt，初相位％>;獲得主模式下的PSS 輸出的附加勵磁參考電壓幅值Δ V Sm，衰減因子σ S，頻率f S，初相位;獲得主模式下的磁鏈 微分幅值，衰減因子σφ?，頻率fΦ?，初相位; 其中，取則計算平均振蕩模式s = 〇+j ω = o+j2Jif; 步驟四、根據幅值和相位構造偏差量相量 Auf - AufilZa , Mf = Μ?ηΖβ,Αν( = ΑνρηΖφνι Λ1\ = Μτ$η?Ζφν5 ,sAif/f ^ψ?>ηΖφψΙ; 步驟五、計算勵磁系統傳遞函數相量：步驟六、計算發電機機端電壓相量對應的勵磁電壓相量分量： MfJ,=-AVtxKe^ex 計算PSS相量對應的勵磁電壓相量分量： 步驟七、當PSS投入時，勵磁系統注入振蕩能量=<Δζ?/Λ?，Δ?/]ν >;ipss退出時，估 算勵磁電流為；設定PSS退出時的勵磁系統注入振蕩能量 _，Δ?:卿〉； 步驟八、進行判斷，比較uex和uexQ的大小，如果uex〈u exQ則PSS產生了正阻尼；如果uex>uex〇 貝ijpss產生了負阻尼。
【文檔編號】G01R31/00GK106066440SQ201610688266
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年8月18日
【發明人】楊毅強, 吳浩, 李兆飛
【申請人】四川理工學院