采用相量测量单元实测扰动数据的电力系统稳定器参数设计

采用相量测量单元实测扰动数据的电力系统稳定器参数设计
陈 刚 ，程 林 ，孙 元 章 ，张 放
（清 华 大 学 电 机 工 程 与应用电 子 技术系电力系统及发电 设 备控制和仿真国家重 点 实 验 室 ，北 京 １０００８４）

摘 要 ： 电 力 系 统 稳 定 器 （
ｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍ ｓｔａｂｉｌｉｚｅｒ
，
ＰＳＳ
）是 目 前 抑 制 电 力 系 统 低 频 振 荡 最 经 济 、最 有 效 的 办
法 ， ＰＳＳ抑 制 低 频 振 荡 的 效 果 很 大 程 度 依 赖 于 参 数 好 坏 。 传 统 的 ＰＳＳ设 计 方 法 需 要 测 量 励 磁 系 统 的 无 补 偿 滞 后
特 性 ， 然 而 ，这 种 基 于 在 线 激 励 的 方 法 可 能 会 对 系 统 稳 定 性 造 成 危 害 。 为 此 ，提 出 了 一 种 基 于 相 量 测 量 单 元
（
ｐｈａｓｏｒ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｕｎｉｔｓ，ＰＭＵｓ）实 测 扰 动 数 据 的 ＰＳＳ参 数 设 计 方 法 。 首 先 推 导 了 单 机 无 穷 大 系 统 线 性 化 模 型
中 振 荡 时 各 物 理 量 的 相 位 关 系 ，再 利 用 多 信 号 Ｐｒｏｎｙ
辨 识 得 到 的 相 位 计 算 励 磁 系 统 的 相 位 滞 后 特 性 ，最 后 采 用
相 位 补 偿 法 设 计 ＰＳＳ参 数 。 该 方 法 利 用 电 网 中 自 有 的 扰 动 数 据 ，不 需 要 施 加 激 励 信 号 ，具 有 很 好 的 工 程 应 用 价
值 。 采 用 贵 州 电 网 ＰＭＵ 实 测 记 录 的 两 次 扰 动 数 据 进 行 仿 真 ，结 果 显 示 按 照 提 出 的 方 法 得 到 的 ＰＳＳ 参 数 能 够 进
一 步 改 善 相 关 模 式 的 阻 尼 特 性 ，提 高 系 统 的 稳 定 性 ，表 明 了 该 方 法 的 有 效 性 。
关 键 词 ： 低 频 振 荡 ； 电 力 系 统 稳 定 器 （ＰＳＳ）； 多 信 号 Ｐｒｏｎｙ 算 法 ； 参 数 辨 识 ； 相 量 测 量 单
元
据
（
ＰＭＵ
）； 扰 动 数
中 图 分 类 号 ：
ＴＭ７６１
；
ＴＭ７１２ 文 献 标 志 码 ：
Ａ 文 章 编 号 ：
１００３－６５２０
（
２０１１
）
０３－０６９４－０６
ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＳｔａｂｉｌｉｚｅｒＰａｒａｍｅｔｅｒｓＤｅｓｉｇｎｉｎｇＵｓｉｎｇＤｙｎａｍｉｃ
Ｄａｔａ ＭｅａｓｕｒｅｄｂｙＰｈａｓｏｒＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＵｎｉｔｓ

ＣＨＥＮ Ｇａｎｇ
，
ＣＨＥＮＧ Ｌｉｎ
，
ＳＵＮ Ｙｕａｎ－ｚｈａｎｇ
，
ＺＨＡＮＧ Ｆａｎｇ
（ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＣｏｎｔｒｏｌａｎｄＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍａｎｄＧｅｎｅｒａｔｉｏｎＥｑｕｉｐｍｅｎｔｓ，
ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
，ＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８４，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｍｏｓｔｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｍｅｔｈｏｄｏｆｄａｍｐｉｎｇｌｏｗｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎｉｓｔｈｅｕｓｅｏｆｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍ ｓｔａｂｉｌｉｚｅｒｓ
（ＰＳＳｓ）ｔｏｃｏｎｔｒｏｌｇｅｎｅｒａｔｏｒｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄｂｅｔｔｅｒｅｆｆｅｃｔｗｉｌｌｂｅｏｂｔａｉｎｅｄｗｉｔｈｂｅｔｔｅｒＰＳＳｐａｒａｍｅｔｅｒｓ．Ｔｒａｄｉ－ ｔｉｏ
ｎａｌｍｅｔｈｏｄｓｄｅｓｉｇｎ ＰＳＳｐａｒａｍｅｔｅｒｓｂｙ ｍｅａｓｕｒｉｎｇｔｈｅｐｈａｓｅｌａｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆｔｈｅｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ ｗｈｅｎ
ｔｈｅＰＳＳｉｓｏｕｔｏｆｒｕｎｎｉｎｇ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｓｍａｙｄｅｃｒｅａｓｅｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍ ｗｈｅｎｐｒｏｂｉｎｇ ｓｉｇｎａｌｓａ
ｒｅｅｘｃｉｔｅｄｔｏｔｈｅｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍ．Ｃｏｎｓｅｑｕｅｎｔｌｙ
，ｗｅｐｒｏｐｏｓｅａｍｅｔｈｏｄｏｆｄｅｓｉｇｎｉｎｇＰＳＳｐａｒａｍｅｔｅｒｓｕｓｉｎｇｄｙ－ ｎａｍｉｃｄａｔａ
ｍｅａｓｕｒｅｄｂｙｐｈａｓｏｒｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｕｎｉｔｓ（ＰＭＵｓ）．ＴｈｅｐｈａｓｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｏｆｔｈｅＰｈｉｌｌｉｐｓ－Ｈｅｆｆｒｏｎｍｏｄｅｌｏｆ ａｓｉｎｇｌｅ－ｍａｃｈ
ｉｎｅｉｎｆｉｎｉｔｅ－ｂｕｓｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｕｎｄｅｒｔｈｅｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎｓｉｓｆｉｒｓｔｌｙｄｅｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｎｔｈｅｐｈａｓｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｍｕｌｔｉ
－ｓｉｇｎａｌＰｒｏｎｙｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎａｒｅｕｓｅｄｔｏｏｂｔａｉｎｔｈｅｐｈａｓｅｌａｇｏｆｔｈｅｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ．Ｆｉｎａｌｌｙ
，ｔｈｅｐｈａｓｅ ｃ
ｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｉｓｕｔｉｌｉｚｅｄｔｏｄｅｓｉｇｎＰＳＳｐａｒａｍｅｔｅｒｓ．Ｔｈｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄｍｅｔｈｏｄｕｓｅｓｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｄａｔａｏｆｔｈｅｐｏｗ－ ｅｒｓ
ｙｓｔｅｍａｎｄｄｏｅｓｎｏｔｎｅｅｄｅｘｃｉｔｉｎｇｓｉｇｎａｌｓ，ｓｏｉｔｈａｓｖｅｒｙｇｏｏｄａｐｐｌｉｃａｂｌｅｖａｌｕｅ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｏｎ Ｇｕｉｚｈｏｕｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅ
ｍｂａｓｅｄｏｎｄｙｎａｍｉｃｄａｔａｍｅａｓｕｒｅｄｂｙＰＭＵｓｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｐｒｅｓｅｎｔｅｄｍｅｔｈｏｄ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌｏｗｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ；
ｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｓｔａｂｉｌｉｚｅｒ（ＰＳＳ）；ｍｕｌｔｉ－ｓｉｇｎａｌＰｒｏｎｙｍｅｔｈｏｄ；
ｐａｒａｍｅｔｅｒｓｉｄｅｎ－
ｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ；
ｐｈａｓｏｒｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｕｎｉｔ（ＰＭＵ）；ｄｙｎａｍｉｃｄａｔａ
随 着 相 量 测 量 单 元 （
ｐｈａｓｏｒ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｕｎｉｔ
，
ＰＭＵ
）和 广 域 量 测 系 统 （
ｗｉｄｅａｒｅａ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ
ｓｙｓｔｅｍ
，
ＷＡＭＳ
）相 关 技 术 的 发 展
［５］
，考 虑 远 方 信 号
的 广 域 ＰＳＳ 逐 渐 成 为 研 究 热 点
［
６－７
］
。 然 而 ，由 于 受
到 通 信 以 及 设 备 等 因 素 的 限 制 ，目 前 工 程 中 并 没 有
广 域 ＰＳＳ应 用 的 记 录 。
本 地 ＰＳＳ经 过 合 理 的 参 数 设 计 同 样 能 取 得 很
引 言 ０
电 力 系 统 面 临 的 一 个 重 要 问 题 是 由 于 缺 乏 阻 尼
而 产 生 的 低 频 振 荡 。近 年 来 国 内 外 频 发 低 频 振 荡
事 故 ，如 何 抑 制 低 频 振 荡 成 为 了 研 究 的 热 点
［１－
２］
。 目 前 ，抑 制 电 力 系 统 低 频 振 荡 最 经 济 、最 有 效
的 措 施 仍
然 是 加 装 电 力 系 统 稳 定 器（
ｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｓｔａｂｉｌｉｚｅｒ
，
ＰＳＳ
）
［３］
。传 统 的 ＰＳＳ基 于 本 地 信 息 反 馈 ，在 抑 制
低
频 振 荡 、改 善 系 统 稳 定 性 方 面 发 挥 了 重 要 作 用
［４］
。
好 的 抑 制 低 频 振 荡 的 效 果 。 从 诞 生 以 来 ，国 内
ＰＳＳ
外 学 者 在 参 数 设 计 方 面 进 行 了 大 量 的 研 究
工
ＰＳＳ
作 ，并 提 出 了 一 系 列 有 效 的 方 法 。
ＤｅＭｅｌｌｏ 最 早
在
文［ ］中 针 对 单 机 无 穷 大 系 统 提 出 在 励 磁 系 统
基 金 资 助 项 目 ：国 家 自 然 科 学 基 金 （５０５９５４１３）。