Q GDW 143-2012 电力系统稳定器整定试验导则及编制说明.pdf
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1、IICS 29.240:国家电网公司企业标准Q/GDW 143 2012代替 Q/GDW 143 2006电力系统稳定器整定试验导则Guide for Setting Test of PowerSystem Stabilizer2012-06-28发布2012-06-28实施国家电网公司发布Q/GDW0Q/GDW 143 2012I目次前言 II1 范围 12 规范性引用文件 13 术语和定义 14 电力系统稳定器的整定试验条件 24.1 对电力系统稳定器的要求 24.2 自动电压调节器( AVR)应符合下列要求 34.3 试验人员应遵守下列要求 34.4 试验仪器要求 34.5 试验机组及其
2、运行工况应满足下列要求 34.6 电力系统稳定器参数的预计算(可选) 35 电力系统稳定器整定试验内容、方法、步骤和试验结果评判 35.1 试验范围依据下列要求制定 35.2 电力系统稳定器环节模型参数的确认 35.3 电力系统稳定器输入和输出信号标定和部分参数整定满足下列要求 45.4 励磁控制系统无补偿相频特性的确定 45.5 励磁控制系统有补偿相频特性的确定 45.6 电力系统稳定器增益的确定 55.7 效果检验 75.8 反调试验 85.9 其他说明 86 试验报告内容要求 9附录 A (规范性附录) 励磁控制系统无补偿相频特性的计算方法 10附录 B (规范性附录) 电力系统稳定器增
3、益的估算方法 12附录 C (规范性附录) 复核性计算 13编制说明 15Q/GDW 143 2012II前言本标准代替的 Q/GDW 143 2006 于 2006 年 8 月 1 日发布,本次为第一次修订。本次修订与 Q/GDW 143 2006 相比主要有以下区别:增加了电力系统稳定器整定试验条件中关于 AVR 调差率的要求;修改了励磁控制系统有补偿相频特性的要求;修改了电力系统稳定器增益的确定;增加了电力系统稳定器现场试验结果评判。本标准由国家电力调度控制中心提出并解释;本标准由国家电网公司科技部归口;本标准起草单位:浙江省电力公司、浙江省电力试验研究院、中国电力科学研究院、国家电力调
4、度控制中心、华北电力科学研究院有限公司、华东电力调度通信中心;本标准主要起草人:陈新琪、刘增煌、周济、倪秋龙、苏为民、赵红光、濮钧、卢嘉华、张剑云、曹路、孙维真、楼伯良、吴涛、吴跨宇、叶琳。0Q/GDW 143 20121电力系统稳定器整定试验导则1范围本标准规定了电力系统稳定器( Power System Stabilizer)整定计算以及现场试验的内容、条件和方法。本标准适用于电力系统稳定器整定计算以及现场试验,其他具有抑制电力系统低频振荡功能的附加控制单元可参照执行。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引
5、用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T 7409 同步电机励磁系统DL/T 583 大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置技术条件DL/T 843 大型汽轮发电机励磁系统技术条件IEEE Std 421.2 IEEE Guide for Identification, Testing, and Evaluation of the Dynamic Performance ofExcitation Control Systems3术语和定义下列术语和定义适用于本标准。3.1电力系统稳定器power system stabilizer(简称PSS)一种附加控制,它借助于自动电压
6、调节器控制同步电机励磁,用以阻尼电力系统功率振荡。输入变量可以是转速、频率、功率,或多个变量的综合。3.2反调reverse action当原动机输出功率增加(或减少)时,因 PSS的调节作用引起励磁电压、同步电机电压和无功功率相应减少(或增加)的现象。3.3励磁控制系统无补偿频率特性uncompensated frequency response of an excitation control systemPSS 退出时励磁控制系统的频率特性, 是指无 PSS 时励磁调节产生的力矩分量 Te2 对于 PSS 输出信号 Us 的频率响应特性 Te2/Us。 工程上常用机端电压 Ut 代替力矩
7、分量 Te2,即 用 Ut/Us 来表述。Us 为在 PSS 输出信号嵌入点加入的激励信号。3.4励磁控制系统有补偿频率特性compensated frequency response of an excitation control systemPSS 投入时励磁控制系统的频率特性, 是由 PSS 产生的同步电机附加转矩增量 Te2对于 PSS 输入信号的频率响应特性。工程上常用机端电压 Ut代替 Te2,用机端电压 Ut/USI来表述, USI为在 PSS 输入端加入的激励信号。3.5阻尼力矩damping torque使功率振荡衰减的力矩分量。Q/GDW 143 201223.6地区振荡
8、模式local mode一个发电厂的一台或多台同步电机相对于电力系统或负荷中心的振荡模式,频率范围一般在 0.7Hz至 2Hz 左右。3.7区域间(联络线)振荡模式inter-area mode or tie-line mode在一个电力系统内的一个区域同步电机机群相对于另一区域同步电机机群的振荡模式,频率范围一般在 0.7Hz 以下。3.8电力系统稳定器的直流增益(即电力系统稳定器增益)DC gain of PSS不包括隔直环节、振荡频率为零时的 PSS 增益。3.9电力系统稳定器的交流增益AC gain of PSS包括隔直环节、与不同振荡频率相对应的 PSS 增益。3.10电力系统稳定器
9、的临界增益critical gain of PSS不引起励磁控制系统失稳现象的 PSS 的最大增益。4电力系统稳定器的整定试验条件4.1对电力系统稳定器的要求4.1.1 电力系统稳定器类型应符合下述要求a) 水轮发电机和燃气轮发电机应首先选用无反调作用的 PSS,例如加速功率信号或转速(或频率)信号的 PSS,其次选用反调作用较弱的 PSS,如有功功率和转速(频率)双信号的 PSS;b) 具有快速调节机械功率作用的大型汽轮发电机应选用无反调作用的 PSS,其他汽轮发电机可选用单有功功率信号的 PSS。4.1.2 当采用转速信号时应具有衰减轴系扭振信号的滤波措施。4.1.3 制造厂宜采用 GB/
10、T 7409 标准规定的 PSS 数学模型,应提供电力系统稳定器和自动电压调节器数学模型。4.1.4 电力系统稳定器基本性能应符合下列要求a) PSS 信号测量环节的时间常数应小于 20ms;b)有 1 个 2 个隔直环节,隔直环节时间常数可调范围,对有功功率信号的 PSS 应不小于 0.5s10s,对转速(频率)信号的 PSS 应不小于 5s 20s;c)有 2 个及以上超前 -滞后环节;d) PSS 增益可连续、方便调整,对功率信号的 PSS 增益可调范围应不小于 0.1 10pu,对转速(频率)信号的 PSS 增益可调范围应不小于 5 40pu;e) 有输出限幅环节。输出限幅应在发电机电
11、压标幺值的 0.05pu 0.10pu 范围可调;f) 应具有手动投退 PSS 功能以及按照发电机有功功率自动投退 PSS 功能,并显示 PSS 投退状态;g) PSS 输出噪声应小于 0.005pu;h) PSS 调节应无死区;i) 应能进行励磁控制系统有、无补偿相频特性测量;j) 应能接受外部试验信号,并在 PSS 输入端设置信号选择开关,在 AVR 内 PSS 输出嵌入点设置信号选择开关;k) 应能定义内部变量输出,供外部监测和录波;0Q/GDW 143 20123l)数字式 PSS 应能在线显示、调整和保存参数,时间常数应以 s 表示,增益和限幅值应以标幺化表示,参数应以十进制表示。其
12、他有 PSS 相似功能的附加控制也应具有上述的 PSS 性能指标和试验手段。4.2自动电压调节器(AVR)应符合下列要求a) AVR 静态放大倍数应满足 GB/T 7409 规定的发电机端电压静差率要求;b) 发电机空载电压给定阶跃响应同时符合 GB/T 7409、 DL/T 843、 DL/T 583 等标准规定的要求;c) AVR 暂态和动态增益应同时满足 GB/T 7409、 DL/T 843、 DL/T 583 等标准规定的要求;d) AVR 调差率已按调度要求整定完成,并投入运行。4.3试验人员应遵守下列要求a)应了解 PSS 原理,掌握 PSS 整定试验方法,具备相应的专业能力;b
13、) 应熟悉被试机组的励磁控制系统(包括 AVR 和 PSS) ;c) 应准备好有关计算工具和程序;d) 应编制试验方案和制定相应的安全措施。4.4试验仪器要求a) 宜采用频谱分析仪进行频率响应特性测量。测量的频率范围应不小于 0.1Hz 10Hz,输出的测量噪声信号可选随机噪声信号( random noise)或周期性调频信号( periodic chirp) ,信号的幅值可调范围应不小于 0V 2V,信号的负载电流不小于 20mA,幅值测量范围应不小于 80dB;b) 低频正弦信号发生器输出频率范围应不小于 0.1Hz 10Hz, 信号的幅值可调范围应不小于 0V2V,信号的负载电流不小于
14、20mA;c) 波形记录仪应具备发电机电压、有功功率、无功功率、励磁电流等动态参数的记录功能,不同测量通道间相互隔离。4.5试验机组及其运行工况应满足下列要求a) 被试机组应处于正常接线状态,并保持出力基本恒定,满足试验要求;b) 被试机组继电保护、热工保护应正常投入运行,励磁系统调差率整定完成,并无限制、异常和故障信号;c) 被试机组有功功率应大于 80%额定值,无功功率应小于 20%额定值;d) 被试机组的调频、 AGC 和自动无功功率调整功能应暂时退出。4.6电力系统稳定器参数的预计算(可选)有条件时,宜在实际电网数据上或单机对无穷大系统上进行如下内容的 PSS 参数预计算。a) 本系统
15、存在的最低机电振荡频率以及与本机组相关的低频振荡模式;b) 系统结构和工况变化时励磁控制系统无补偿相频特性变化范围;c) 励磁控制系统两种无补偿相频特性( Ut/Us和 Te2/Us)的差异;d)计算 PSS 参数,并观察 PSS 参数对系统扰动的影响和反调情况;e) 复核制造厂提供的 PSS 整定参数。5电力系统稳定器整定试验内容、方法、步骤和试验结果评判5.1试验范围依据下列要求制定a) 新建或改造后的励磁系统应进行完整的 PSS 整定试验;b)当 PSS 参数需要重新整定(只调整增益时除外)时,应进行完整的 PSS 整定试验;5.2电力系统稳定器环节模型参数的确认PSS 环节模型参数和功
16、能的确认应在励磁调节器型式试验阶段完成,并且在产品使用说明书中给出有关说明。Q/GDW 143 201245.3电力系统稳定器输入和输出信号标定和部分参数整定满足下列要求a)对 PSS 输入信号应标定发电机额定视在功率为 1pu(当标定额定有功功率为 1pu 时,需要在试验报告中说明) ,标定额定转速、额定频率为 1pu;b)对 PSS 输出信号,当 PSS 输出加入到 AVR 电压相加点上时 PSS 输出信号的基准值应与发电机电压的基准值相同;当 PSS 输出加入到 AVR 电压相加点后的某环节的输出点时, PSS 输出信号的基准值与该输出点信号的基准值相同,以保证计算模型的正确性。c) 电
17、力系统稳定器输出限幅值范围宜为 0.05pu 0.10pu;d) 电力系统稳定器自动投退的有功功率应大于发电机正常运行的最小有功功率,一般为 30%50%额定有功功率;e) 隔直环节的参数设置不应造成低频振荡频率范围内 PSS 信号相位和幅值的明显变化。5.4励磁控制系统无补偿相频特性的确定5.4.1 励磁控制系统无补偿相频特性应通过实际测量方法确定。当实际励磁系统不具备进行励磁控制系统无补偿相频特性测量条件时,在励磁系统模型参数确认后,可以采用计算方法确定励磁控制系统无补偿相频特性。5.4.2 实测励磁控制系统无补偿相频特性5.4.2.1 实测励磁控制系统无补偿相频特性的条件励磁调节器应具备
18、外加模拟信号入口,将外加信号取代 PSS 输出信号加入到 AVR 中。5.4.2.2 实测励磁控制系统无补偿相频特性的主要步骤a) 用频谱分析仪测量相频特性1) 选择试验信号源种类(随机噪声信号或周期性调频信号) ,选择频率范围;2) 将试验信号输出接到 AVR 的 PSS 嵌入点;3) 增大试验信号输出直至发电机电压有微小摆动,一般小于 2%额定电压;4) 测量频率响应特性( Ut/Us) ;5) 观察、记录测量结果;曲线形状应符合规律、基本光滑、凝聚函数在关注频段内仅个别数值可小于 0.8,否则应调整试验信号幅值或采用其他类型信号源。b) 用低频正弦信号发生器和波形记录分析仪测量相频特性1
19、)在 0.1Hz 3.0Hz 范围内取 10 个以上频率点,在所有选定的频率点上测量调节器 PSS 嵌入点到发电机电压的相频特性;2) 选定低频正弦试验信号的频率;3) 将试验信号输出接到 AVR 的 PSS 嵌入点;4) 逐步增大试验信号输出直至发电机电压有微小摆动(一般小于 2%额定电压) ,波形稳定后用波形分析记录仪记录波形,测量结束后减少试验信号输出至零,并切除该信号;5) 选定新的试验信号频率,重复本条步骤 3) 、 4)直至所有频率点测量完毕;6) 计算各个频率点下发电机电压相对于输入信号的相位,计算相频特性。5.4.3 计算励磁控制系统无补偿相频特性励磁控制系统无补偿相频特性计算
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