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摘要：简述了电力系统稳定器的重要性，并介绍了火电机组励磁系统PSS复核性试验的步骤方法与重要参数。
关键词：电力系统稳定器、励磁系统、电气试验
一 发电机励磁系统PSS复核性试验的意义
随着电网装机容量的增加与电网结构的日渐复杂，动态稳定问题（低频振荡问题）已成为影响电网安全运行的重要因素。将电力系统稳定器（PSS：power system stabilizer）投入运行是解决电网低频振荡问题、提高电网动态稳定性诸多措施中最简单、经济的方法。电力系统稳定器作为同步电机励磁系统的一种附加控制功能。它是抽取与低频振荡有关的信号并对其加以处理，产生的附加信号叠加到励磁调节器中，使发电机产生阻尼低频振荡的附加转矩，用于提高电力系统的阻尼。PSS一般是以励磁调节器电压控制环的附加控制的形式出现。为了加强网源协调参数管理，共同提高电力系统输电能力和安全稳定运行水平，根据相关规程规定，发电厂应对机组励磁系统、PSS性能开展定期复核性试验。
二 PSS复核试验的前期准备
发电厂应定期进行PSS复核性试验，一般结合机组大修周期进行。若在最近一次励磁建模试验后进行过励磁系统（含励磁变、励磁机、永磁机、发电机定子、转子）大修、改造、调节器软硬件升级等的均应进行PSS复核性试验，以验证机组励磁系统涉网性能是否发生变化。不同区域根据当地规程规定对于周期、试验内容、参数要求略有不同。
以福建省为例，按照《国家电网公司网源协调管理规定》（国网（调/4）457/2014）以及《国调中心关于印发发电机组励磁调速参数管理工作规定的通知》（调运[2016] 106号）的规定，PSS复核性试验项目要求包含有在线无补偿励磁系统频率响应特性测量、PSS临界增益试验、PSS阻尼效果校核试验（各通道投退PSS负载阶跃试验）与反调试验。试验前提要求在发电机并网状态且负载（有功功率≥80%，无功功率<20%）工况下进行，对励磁装置各通道分别投退PSS，进行电压给定2～3%阶跃试验，以校核PSS阻尼效果。试验期间应退出机组协调控制功能，例如AVC、AGC、一次调频。自并励机组励磁负载试验录波曲线包括：有功功率、无功功率、机端电压（有效值）、励磁电压、励磁电流。无刷励磁机组励磁试验录波曲线包括：有功功率、无功功率、机端电压（有效值）、励磁机励磁电压、励磁机励磁电流。试验过程应录波并保留录波图为试验数据佐证。录波曲线截图上曲线名称要清晰，另要有试验时间，纵坐标刻度，横坐标时间轴等。试验录波仪精度应优于0.5%，校准检测报告有效期不宜超过三年。建议自并励机组录波采样率不小于6kHz，三机无刷励磁系统不小于48kHz）。
在试验前还需要励磁装置制造厂提供试验机组PSS和自动电压调节器数学的模型，包含AVR与PID的型号模型。常见的PSS模型主要有单输入信号PSS模型（PSS-1A）、双输入信号PSS模型（PSS-2A、PSS-2B）、加速功率型PSS模型（PSS-3B）和多频段PSS模型（PSS-4B）。同时要在试验前收集试验机组的相关资料，原动机正常运行的波动和调速器性能指标，尤其是试验机组整个轴系的转动惯量。收集试验机组出厂试验报告以备数据比对与分析，确认励磁系统现场参数整定值。有条件的情况下还宜进行预计算，了解试验机组的相关振荡模式。编制符合标准与试验现场实际情况的试验方案，试验人员应了解具体情况。试验前提前联系励磁系统厂家到现场配合试验，试验单位应具备相应资质。
三 PSS复核试验的方法
PSS复核试验时，试验接线要求如下：需将被试机组机端电压Ug、机端电流Ig、励磁电压Ufd、励磁电流Ifd、有功/无功功率与PSS输出信号引入试验录波装置。被采试验量分别引自励磁系统相应位置（注：机端电压Ug从PT二次侧引出信号、机端电流Ig从 CT二次侧（通过电流钳）引出信号）。试验过程中，应尽量保证机组稳定运行。不要为了使试验机组振荡点的补偿要求达到标准，而降低其它大部分点的补偿效果。
试验具体做法：
1、在线无补偿励磁系统频率响应特性试验：将PSS退出，通过A/D信号转换通道在PSS输出到AVR的迭加点输入白噪声、扫频正弦信号或一系列的正弦波小信号，用动态信号分析仪测量发电机电压对于PSS迭加点的相频特性，测得励磁系统滞后特性。
注意：PSS复核性试验同完整PSS整定试验有所区别。当新建或改造后的励磁系统，以及PSS参数需重新整定时（只调整增益时除外）应进行完整的PSS整定试验。此时还需对励磁系统进行有补偿相频特性试验。
2、PSS临界增益试验：不引起励磁控制系统失稳现象的PSS最大增益即为PSS的临界增益。将已整定的PSS时间常数设入PSS。投入PSS并观察发电机励磁系统稳定运行后在调试软件上逐步增加PSS放大倍数至Ks1，至励磁电压出现较大震荡、无功功率出现明显摆动后退出PSS。按DL/T 843的规定：PSS的输入信号为功率时PSS增益可取临界增益的1/5～1/3（相当于开环频率特性增益裕量为9dB～14dB），PSS的输入信号为频率或转速时可取临界增益的1/3～1/2（相当与开环频率特性增益裕量的6dB～9dB）。實际整定的PSS增益应考虑反调大小和调节器输出波动幅度
3、负载阶跃+试验：对励磁装置各通道分别投退PSS，进行发电机电压给定2～3%阶跃试，以校核PSS在机组振荡时候的阻尼效果，一般为不超过4%的阶跃量。规程规定判断标准为：有PSS的振荡频率应是无PSS的振荡频率的80%～120%，有PSS应比无PSS的负载阶跃响应的阻尼比应有明显提高，有PSS的负载阶跃响应阻尼比应>0.1。
4、反调试验：单输入PSS模型与双输入PSS模型的主要区别就是有无反调现象。所谓无功反调，是指机组在增加机械功率使发电机的有功出力增加时，PSS给出减磁信号使发电机的无功减少;或者在减少机械功率使发电机的有功出力减少时，PSS给出加磁信号，发电机的无功增加。试验条件是以“最大速度”升降发电机出力10%Pn。观察无功变化情况。“最大速度”指的是原动机正常运行操作的最大出力变化速度。目的为检验在原动机正常运行操作的最大出力变化速度下，发电机无功功率和发电机电压的波动是否在标准的范围内。规程规定判断标准为：无功功率变化量小于30%额定无功功率，机端电压变化量小于3%额定电压。
试验结束后生成的试验报告应包含试验机组和励磁系统的参数数据，注明试验时间、工况和项目内容。比对励磁系统有PSS和无PSS的波形、数据及其他验结果，并根据实测数据给出包括评价PSS性能的结论，提出投运PSS的条件与建议。最后试验报告还应体现试验人员、审核人及批准人等，并加盖单位公章。根据当地规程规定必要时发电企业应将励磁建模、PSS复核性试验报告报省电科院审核。如有需要，报请省调重新安排开展励磁建模或PSS试验工作。
参考文献：
DL/T 843-2010 大型汽轮发电机励磁系统技术条件
DLT 1231-2018 电力系统稳定器整定试验导则
Q/GDW 143-2012《电力系统稳定器整定试验导则》
关键词：电力系统稳定器、励磁系统、电气试验
一 发电机励磁系统PSS复核性试验的意义
随着电网装机容量的增加与电网结构的日渐复杂，动态稳定问题（低频振荡问题）已成为影响电网安全运行的重要因素。将电力系统稳定器（PSS：power system stabilizer）投入运行是解决电网低频振荡问题、提高电网动态稳定性诸多措施中最简单、经济的方法。电力系统稳定器作为同步电机励磁系统的一种附加控制功能。它是抽取与低频振荡有关的信号并对其加以处理，产生的附加信号叠加到励磁调节器中，使发电机产生阻尼低频振荡的附加转矩，用于提高电力系统的阻尼。PSS一般是以励磁调节器电压控制环的附加控制的形式出现。为了加强网源协调参数管理，共同提高电力系统输电能力和安全稳定运行水平，根据相关规程规定，发电厂应对机组励磁系统、PSS性能开展定期复核性试验。
二 PSS复核试验的前期准备
发电厂应定期进行PSS复核性试验，一般结合机组大修周期进行。若在最近一次励磁建模试验后进行过励磁系统（含励磁变、励磁机、永磁机、发电机定子、转子）大修、改造、调节器软硬件升级等的均应进行PSS复核性试验，以验证机组励磁系统涉网性能是否发生变化。不同区域根据当地规程规定对于周期、试验内容、参数要求略有不同。
以福建省为例，按照《国家电网公司网源协调管理规定》（国网（调/4）457/2014）以及《国调中心关于印发发电机组励磁调速参数管理工作规定的通知》（调运[2016] 106号）的规定，PSS复核性试验项目要求包含有在线无补偿励磁系统频率响应特性测量、PSS临界增益试验、PSS阻尼效果校核试验（各通道投退PSS负载阶跃试验）与反调试验。试验前提要求在发电机并网状态且负载（有功功率≥80%，无功功率<20%）工况下进行，对励磁装置各通道分别投退PSS，进行电压给定2～3%阶跃试验，以校核PSS阻尼效果。试验期间应退出机组协调控制功能，例如AVC、AGC、一次调频。自并励机组励磁负载试验录波曲线包括：有功功率、无功功率、机端电压（有效值）、励磁电压、励磁电流。无刷励磁机组励磁试验录波曲线包括：有功功率、无功功率、机端电压（有效值）、励磁机励磁电压、励磁机励磁电流。试验过程应录波并保留录波图为试验数据佐证。录波曲线截图上曲线名称要清晰，另要有试验时间，纵坐标刻度，横坐标时间轴等。试验录波仪精度应优于0.5%，校准检测报告有效期不宜超过三年。建议自并励机组录波采样率不小于6kHz，三机无刷励磁系统不小于48kHz）。
在试验前还需要励磁装置制造厂提供试验机组PSS和自动电压调节器数学的模型，包含AVR与PID的型号模型。常见的PSS模型主要有单输入信号PSS模型（PSS-1A）、双输入信号PSS模型（PSS-2A、PSS-2B）、加速功率型PSS模型（PSS-3B）和多频段PSS模型（PSS-4B）。同时要在试验前收集试验机组的相关资料，原动机正常运行的波动和调速器性能指标，尤其是试验机组整个轴系的转动惯量。收集试验机组出厂试验报告以备数据比对与分析，确认励磁系统现场参数整定值。有条件的情况下还宜进行预计算，了解试验机组的相关振荡模式。编制符合标准与试验现场实际情况的试验方案，试验人员应了解具体情况。试验前提前联系励磁系统厂家到现场配合试验，试验单位应具备相应资质。
三 PSS复核试验的方法
PSS复核试验时，试验接线要求如下：需将被试机组机端电压Ug、机端电流Ig、励磁电压Ufd、励磁电流Ifd、有功/无功功率与PSS输出信号引入试验录波装置。被采试验量分别引自励磁系统相应位置（注：机端电压Ug从PT二次侧引出信号、机端电流Ig从 CT二次侧（通过电流钳）引出信号）。试验过程中，应尽量保证机组稳定运行。不要为了使试验机组振荡点的补偿要求达到标准，而降低其它大部分点的补偿效果。
试验具体做法：
1、在线无补偿励磁系统频率响应特性试验：将PSS退出，通过A/D信号转换通道在PSS输出到AVR的迭加点输入白噪声、扫频正弦信号或一系列的正弦波小信号，用动态信号分析仪测量发电机电压对于PSS迭加点的相频特性，测得励磁系统滞后特性。
注意：PSS复核性试验同完整PSS整定试验有所区别。当新建或改造后的励磁系统，以及PSS参数需重新整定时（只调整增益时除外）应进行完整的PSS整定试验。此时还需对励磁系统进行有补偿相频特性试验。
2、PSS临界增益试验：不引起励磁控制系统失稳现象的PSS最大增益即为PSS的临界增益。将已整定的PSS时间常数设入PSS。投入PSS并观察发电机励磁系统稳定运行后在调试软件上逐步增加PSS放大倍数至Ks1，至励磁电压出现较大震荡、无功功率出现明显摆动后退出PSS。按DL/T 843的规定：PSS的输入信号为功率时PSS增益可取临界增益的1/5～1/3（相当于开环频率特性增益裕量为9dB～14dB），PSS的输入信号为频率或转速时可取临界增益的1/3～1/2（相当与开环频率特性增益裕量的6dB～9dB）。實际整定的PSS增益应考虑反调大小和调节器输出波动幅度
3、负载阶跃+试验：对励磁装置各通道分别投退PSS，进行发电机电压给定2～3%阶跃试，以校核PSS在机组振荡时候的阻尼效果，一般为不超过4%的阶跃量。规程规定判断标准为：有PSS的振荡频率应是无PSS的振荡频率的80%～120%，有PSS应比无PSS的负载阶跃响应的阻尼比应有明显提高，有PSS的负载阶跃响应阻尼比应>0.1。
4、反调试验：单输入PSS模型与双输入PSS模型的主要区别就是有无反调现象。所谓无功反调，是指机组在增加机械功率使发电机的有功出力增加时，PSS给出减磁信号使发电机的无功减少;或者在减少机械功率使发电机的有功出力减少时，PSS给出加磁信号，发电机的无功增加。试验条件是以“最大速度”升降发电机出力10%Pn。观察无功变化情况。“最大速度”指的是原动机正常运行操作的最大出力变化速度。目的为检验在原动机正常运行操作的最大出力变化速度下，发电机无功功率和发电机电压的波动是否在标准的范围内。规程规定判断标准为：无功功率变化量小于30%额定无功功率，机端电压变化量小于3%额定电压。
试验结束后生成的试验报告应包含试验机组和励磁系统的参数数据，注明试验时间、工况和项目内容。比对励磁系统有PSS和无PSS的波形、数据及其他验结果，并根据实测数据给出包括评价PSS性能的结论，提出投运PSS的条件与建议。最后试验报告还应体现试验人员、审核人及批准人等，并加盖单位公章。根据当地规程规定必要时发电企业应将励磁建模、PSS复核性试验报告报省电科院审核。如有需要，报请省调重新安排开展励磁建模或PSS试验工作。
参考文献：
DL/T 843-2010 大型汽轮发电机励磁系统技术条件
DLT 1231-2018 电力系统稳定器整定试验导则
Q/GDW 143-2012《电力系统稳定器整定试验导则》