CN104362653A - 一种电力系统稳定器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力系统稳定器，包括加法器、临界增益提升模块、以及依次连接的测量模块、增益模块、第一隔直模块、相位补偿模块和第一输出限幅模块；临界增益提升模块的输入端连接至增益模块的输出端，临界增益提升模块的输出端连接至加法器的第二输入端，加法器的第一输入端连接至第一输出限幅模块的输出端；临界增益提升模块用于提升3Hz～20Hz频段电力系统稳定器的相位特性并输出第二电压控制信号；加法器用于将所述第一输出限幅模块输出的第一电压控制信号与第二电压控制信号相加后输出电压控制信号。本发明在抑制低频振荡的同时又能抑制励磁模式振荡的电力系统稳定器，提高电力系统稳定器增益边界，结构简单、可靠，能够提高电力系统稳定控制水平。

Description

一种电力系统稳定器

技术领域

本发明涉及电力系统稳定控制技术领域，是一种能够保证在进行稳定控制时，使电力系统稳定器(Power System Stabilizer，PSS)具有足够的临界增益的一种电力系统稳定器。

背景技术

国际大电网会议第38研究委员会曾组织专门工作组(Task Force38.01.07)对电网低频振荡问题进行研究，其结论指出：为消除振荡的威胁，首先应仔细考虑研究整定系统中主要发电机的电力系统稳定器(PSS)；其次应研究系统中现有高压直流输电(HVDC)、静止无功补偿器(SVC)附加控制器的参数整定，使之提供附加阻尼效果；然后考虑利用TCSC等FACTS装置提供平滑的阻尼控制；最后可考虑在系统中增加完全用于阻尼振荡的新装置。

随着控制理论和智能算法的发展，关于电力系统稳定器(PSS)的设计及其参数整定已经有大量的研究，文献“An approach to PSS design fortransient stability improvement through supplementary damping of the commonlow-frequency”.(Grondin R.，Kamwa I.，Soulieres L，et al.IEEE Transactionson Power Systems，1993，8(3)：954-963)提出了一种多通道PSS，拓宽了PSS的致稳频带；文献“Design of an adaptive PSS based on recurrentadaptive control theory”(Peng Z，Malik O P.IEEE Transactions on EnergyConversion，2009，24(4)：884-892.)提出一种使用自适应算法的智能控制PSS；文献“一种基于协同控制理论的分散非线性PSS”(赵平，姚伟，王少荣，等.中国电机工程学报，2013，33(25)：115-122.)提出了一种基于非线性控制理论的PSS，为电力系统稳定控制提供了丰富的手段。

上述的研究分别以提高系统小干扰稳定性为目标，主要开展控制器的结构设计、算法设计或参数优化工作，在针对实际问题时，由于算法上的复杂度以及实现方式的复杂度等原因，不能在实际工程中应用。而目前，我国大量的发电机均使用了以功率型PSS为模型的电力系统稳定器，在实际应用中，由于多机系统下PSS的整定技术尚不成熟，关于其参数整定方式仍是按照基于单机无穷大的相位补偿法进行整定。但是，在一些系统中，这样整定的PSS将会因为临界增益达不到增益整定值的3倍而不能满足《电力系统稳定器整定试验导则》中关于PSS并网运行的要求。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种电力系统稳定器，旨在解决现有的电力系统稳定器在进行低频振荡控制时临界增益不足的问题。

本发明提供了一种电力系统稳定器，包括加法器、临界增益提升模块、以及依次连接的测量模块、增益模块、第一隔直模块、相位补偿模块和第一输出限幅模块；所述临界增益提升模块的输入端连接至所述增益模块的输出端，所述临界增益提升模块的输出端连接至所述加法器的第二输入端，所述加法器的第一输入端连接至所述第一输出限幅模块的输出端；所述临界增益提升模块用于提升3Hz～20Hz频段所述电力系统稳定器的相位特性并输出第二电压控制信号Δu_s2；所述加法器用于将所述第一输出限幅模块输出的第一电压控制信号Δu_s1与所述第二电压控制信号Δu_s2相加后输出电压控制信号Δu_s。

其中，所述临界增益提升模块的传递函数为T_c为临界增益提升模块的时间常数，T_c<0.01s，K_c为临界增益提升模块的增益，K_c＝(1.1-1.2)K_cmin，K_cmin为临界增益提升模块的增益最小值。

其中，通过调节临界增益提升模块的增益K_c的值，直到临界增益提升模块相位特性的极小值对应的点同时满足时的Κ_c即为Κ_cmin，其中，指的是Δu_s信号相位，ω₀指的是该相位特性极小值点所对应的角速度。

其中，所述临界增益提升模块包括依次连接的第二隔直模块、相位提升模块和第二输出限幅模块；所述第二隔直模块用于滤除直流分量，所述相位提升模块用于提高所述电力系统稳定器在3Hz～20Hz频段的相位，所述第二输出限幅模块用于调节电压控制信号以防止控制量过大。

其中，所述相位提升模块包括相位补偿单元，所述相位补偿单元能够在0.2Hz～2.5Hz有较低增益以减少对低频振荡段PSS相位特性的影响，且在3Hz～20Hz有较高增益和较大的超前角以提升PSS在该频段相位。所述相位补偿单元可以为超前校正装置，包括有源超前网络、无源超前网络、无源迟后-超前校正网络和有源迟后-超前网络。

本发明由于增加了一个临界增益提升模块，能够极大的提升PSS临界增益，在满足其阻尼控制水平的同时，能够更好地满足PSS并网运行的临界增益要求。功率型PSS结构简单，高通滤波环节也属于模拟电子技术中最基本的环节，在PSS上并联高通滤波环节的控制器结构十分简单。控制器参数设计时，PSS相位补偿环节参数整定采用的方法为传统单机无穷大的相位补偿法，高通环节参数采用小干扰特征根轨迹计算整定，方法简单；控制器参数设计简单，且在实际电网中易实现。

附图说明

图1是含功率型PSS的单机无穷大电力系统下的发电机菲利普斯-海佛容(Philips-Heffron)模型。

图2是化简后的励磁系统控制回路框图。

图3是励磁系统传递函数GE_all(s)与PSS传递函数GPSS(s)的相位特性图。

图4是典型功率型PSS功能框图。

图5是改进型PSS功能框图。

图6是改进型PSS与典型功率PSS相位特性区别图。

图7是某电网系统结构图。

图8是该电网系统中发电机使用的典型自并励静止励磁系统传递函数框图。

图9是根据相位补偿原理设计的PSS的补偿特性、相位特性以及发电机励磁系统滞后相位。

图10使用改进型PSS时Kc变化时励磁系统控制回路开环波特图其中图10(a)是幅频特性，图10(b)是相频特性。

图11是两种PSS3校验对比图，其中图11(a)是整定后两种PSS作用效果，图11(b)是增益扩大3倍校验时两种PSS的作用效果。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明所提出的改进型PSS及其设计方法，以发电机本地功率偏差量作为输入，基于相位补偿原理及自动控制原理设计了简单有效的改进型PSS，其在能够为低频振荡提供阻尼的同时，能够提高现有PSS临界增益，从而能够解决PSS在进行低频振荡控制时的临界增益不足问题。

本发明所要解决的技术问题是：提供一种简单有效的、用于在抑制系统低频振荡的同时，大幅提升PSS临界增益，以解决PSS在电力系统稳定控制中可能导致的临界增益不足的问题。其中，PSS增益边界指的是PSS增益升高至系统出现无法平息的振荡时的增益值。限制PSS增益边界的因素有很多，本发明针对其中一种限制PSS增益边界的因素，即励磁模式振荡因素进行控制，以提升PSS增益边界。励磁模式振荡所指的是电力系统小干扰计算中励磁回路相关比大于1的振荡模式。回路相关比是一种度量某一部分状态变量与某一振荡相关度的指标，其计算方法属于业界公知。励磁回路相关比是一种度量励磁系统状态变量对某一个振荡模式相关度的指标，本发明中所指励磁系统状态变量包括发电机ΔE’_q、ΔE’_d、ΔE”_q、ΔE”_d以及调压器状态变量和PSS状态变量。

励磁模式的频率范围通常在3Hz～8Hz。说明励磁模式振荡原理需要使用发电机菲利普斯-海佛容(Philips-Heffron，H-P)模型，以及控制理论中正反馈现象，这两者属于业界公知。其中，H-P模型见图1。

励磁模式是由于发电机加入PSS后，形成的励磁系统控制回路上出现正反馈，正反馈是由于控制回路的幅值相位响应不良造成的。励磁系统控制回路为图1中标粗部分，由于图1中未标粗的部分在励磁模式的频率范围幅值响应太低，对励磁模式的影响非常小，因而可以将图1简化为图2，就是最终确定的励磁系统控制回路。

对于使用最为广泛的自并励静止励磁系统以及功率PSS而言，励磁系统传递函数G_{E_all}(s)与PSS传递函数G_PSS(s)的相位特性如图3所示，励磁系统的滞后相角从0°开始，随着频率的升高不断加大，在0～2Hz段上升较快，并出现一个小的尖峰，之后随着频率的升高缓慢上升。PSS的相位特性从90°开始，在0.1Hz以前迅速下降到-50°左右，之后在0～2Hz频段随着频率的升高迅速上升，频率超过2Hz后，PSS的相位特性开始随着频率升高缓慢下降。典型的功率PSS的功能框图如图4所示，功率PSS是以负的功率偏差量-ΔP_e作为输入，首先经过测量模块，将输入信号转换为能够由控制器使用的电信号；之后经过增益模块改变信号幅值；再经过第一隔直模块，隔离信号中的直流分量；再之后使信号通过相位补偿环节，改变信号相位；最后经过输出限幅，保证控制量不会过大之后，形成控制信号Δu_s，Δu_s将作为励磁系统的一个输入信号。

结合正反馈理论和图2，在Δu_s信号的相位达到-180°的频率点处，如果回路增益由于PSS增益提升达到0dB，回路上将出现正反馈，产生振荡，此时的PSS增益称为临界增益。

由上述可知，励磁控制模式振荡是由于励磁系统控制回路的幅值相位条件不良引起的，因此，本发明提出在PSS上添加一个临界增益提升模块，改善励磁模式频率段的相位特性，提高临界增益，从而形成一种新结构的PSS，如图5所示。电力系统稳定器包括加法器、临界增益提升模块、以及依次连接的测量模块、增益模块、第一隔直模块、相位补偿模块和第一输出限幅模块；临界增益提升模块的输入端连接至增益模块的输出端，临界增益提升模块的输出端连接至加法器的第二输入端，加法器的第一输入端连接至第一输出限幅模块的输出端；测量模块用于将实际信号采集并转换为可用于控制的信号，增益模块用于调整转换后的信号幅值大小，第一隔直模块用于隔离信号中的偏置量，相位补偿模块用于补偿励磁系统滞后相位，第一输出限幅模块用于限制稳定器输出不致过大，临界增益提升模块用于提升3Hz～20Hz频段电力系统稳定器的相位特性并输出第二电压控制信号Δu_s2；加法器用于将第一输出限幅模块输出的第一电压控制信号Δu_s1与所述第二电压控制信号Δu_s2相加后输出电压控制信号Δu_s；电压控制信号Δu_s用于控制振荡过程中的发电机机端电压。

在本发明实施例中，临界增益提升模块包括依次连接的第二隔直模块、相位提升模块和第二输出限幅模块；所述第二隔直模块用于滤除直流分量，所述相位提升模块用于提高所述电力系统稳定器在3Hz～20Hz频段的相位，所述第二输出限幅模块用于调节电压控制信号以防止控制量过大。

其中，相位提升模块具体包括一个或依次串行连接的多个相位补偿单元，相位补偿单元具体为超前校正装置，其电路包括无源超前网络、有源超前网络、也包含无源迟后-超前校正网络和有源迟后-超前校正网络。它们的电路结构参见沈传文“自动控制理论”一书第202页以及206-207页。这些超前校正装置是的经过合理参数设计的超前网络电路，其功能在于能够在0.2～2.5Hz有较低增益以减少对低频振荡段PSS相位特性的影响，而在3～20Hz有较高增益和较大的超前角以提升PSS在该频段相位。其目标在于使得Δu_s信号相位达到-180°时所对应的频率提高到20Hz以上。

该临界增益提升模块可以根据需要取不同的传递函数。其主要的作用是，在尽量不影响PSS在0.1～2.5Hz频段的相位特性前提下，将图3中所示Δu_s信号相位在3～20Hz范围的相位特性提升，使得该信号相位达到-180°的所对应的频率的位置向更高频段移动，移动到20Hz以上，如图6所示。图6显示出，在改进型PSS的作用下，Δu_s的相位在达到-180°时对应的频率达到26Hz，此时该临界增益提升模块就能达到极大提升PSS临界增益的效果。

本发明给出一种简单的临界增益提升模块结构及其对应的参数设计方法。该模块可以由第二隔直模块以及相位提升模块以及第二输出限幅模块组成，分别滤除直流分量、提高PSS在3Hz～20Hz频段的相位以及防止控制量过大。根据励磁系统滞后情况以及PSS相位补偿环节相位特性，可由通过合适参数设计方法的以下传递函数实现，该传递函数通过合适的参数设计能够同时实现隔直和相位提升的功能。

本发明保护的是含有这样一种临界增益提升模块结构的PSS及其参数设计方法，该模块是具有提升3Hz～20Hz频段PSS相位特性的模块，其作用效果是使得Δu_s信号相位达到-180°时所对应的频率向超过8Hz的更高频率移动，以改善如图2所示的励磁控制回路相位特性的模块。参数设计方法是针对这一传递函数所构成的临界增益提升模块的参数设计方法。

本发明提供的基于相位补偿原理和自动控制原理的改进型PSS结构及其设计方法，是一种拥有高临界增益的改进型PSS的设计方法，该控制器的结构是：在以发电机输出电磁功率偏差量为输入的功率型PSS上并联一个临界增益提升模块的PSS，如图5所示。所设计的改进型PSS参数包括：PSS增益K_p，PSS隔离直流量模块时间常数T_W，PSS相位补偿模块参数T₁～T₄；临界增益提升模块传递函数及参数，根据需要，此处以一个传递函数为：的环节为例进行设计，参数包括增益K_c及时间常数T_c。形成的改进型功率PSS传递函数如下：

$G_{\mathrm{PSS}}\left(s\right)=\frac{1}{1+T_{r}s}{K}_p(\frac{T_{W}s}{1+T_{W}s}\frac{1+T_{2}s}{1+T_{1}s}\frac{1+T_{4}s}{1+T_{3}s}\frac{1}{1+T_{g}s}+\frac{K_c{T}_{c}s}{1+T_{c}s})$

其中，T_r为测量模块惯性时间常数，通常T_r＝0.02s，T_W通常取10s，T₁～T₄为补偿环节时间常数，典型值为T₁＝T₃＝0.02s，T₂＝T₄＝0.2s，T_g为功率PSS补偿环节惯性时间常数，一般T_g＝5s。K_p为PSS增益，可根据系统临界增益的1/3确定。相位补偿环节参数T₁～T₄的设计根据图2中G_{E_all}(s)的相位特性决定，方法采用单机无穷大的相位补偿方法，属于业界公知。临界增益提升模块参数K_c、T_c设计方法在后文说明。

最终，该功率PSS以发电机输出电磁功率偏差量信号作为输入控制信号，通过该改进型PSS的各个控制环节，其输出作用于发电机励磁调压系统参考电压位置，从而进行附加阻尼控制，提高电网低频振荡阻尼，同时也提高PSS的临界增益，为提高低频振荡阻尼控制水平作出贡献。

本发明提供的上述改进型PSS的结构及其设计方法，具体是采用包括以下步骤的方法：

(1)确定控制器结构：是一个在传统功率型PSS上附加并联了一个临界增益提升模块的改进型PSS，这一临界增益模块可以由一个的环节及合适的参数设计方法实现。

(2)确定控制器参数：按照单机无穷大系统相位补偿原理进行PSS相位补偿环节参数设计，方法属于业界公知；按照波特图进行临界增益提升模块参数设计；按照系统阻尼比确定改进型PSS增益。所述PSS通过产生附加电压调节信号，抑制低频振荡以及提高PSS临界增益。

经过上述步骤，实现基于相位补偿原理及自动控制原理的改进型PSS的设计。

上述步骤(1)所述控制器结构是基于在传统功率型PSS结构上进行改进的改进型PSS，具体是：原功率型PSS以负的发电机电磁功率偏差量-ΔP_e为输入，经过测量模块，增益模块，相位补偿模块，第一输出限幅模块，形成附加电压控制信号Δu_s1，并联临界增益提升模块以功率PSS增益环节输出为输入，该环节的输出Δu_s2经过一个限幅环节与功率型PSS输出相加得到Δu_s，作为改进型PSS输出。整体传递函数为：

$G_{\mathrm{PSS}}\left(s\right)=\frac{1}{1+T_{r}s}{K}_p(\frac{T_{w}s}{1+T_{w}s}\frac{1+T_{2}s}{1+T_{1}s}\frac{1+T_{4}s}{1+T_{3}s}\frac{1}{1+T_{g}s}+\frac{K_c{T}_{c}s}{1+T_{c}s})$

上述步骤(2)具体包括以下子步骤：

(2-1)确定功率型PSS相位补偿模块参数：确定PSS相位补偿环节参数的方法采用基于单机无穷大电力系统下的相位补偿原理，该环节通常包含两级超前环节。具体做法是：按照单机无穷大电力系统下发电机H-P模型求取励磁系统G_{E_all}(s)滞后相角。该相角为从输入Δu_ref至输出ΔE'_q处的相频响应，励磁系统G_{E_all}(s)滞后相角即为励磁系统相位特性的负值，设为φ_x，则采取两级超前环节进行补偿，每级补偿φ_x/2。则由超前环节基本公式可得其参数：α为超前环节系数，T为超前环节时间常数。

那么，T₁＝T₃＝T，T₂＝T₄＝αT。

由于低频振荡频率范围为0.2～2.5Hz，一般取励磁系统在2.5Hz处滞后相角作为计算相位超前环节应补偿的相位大小，即ω_d＝15.7rad/s。

则功率型PSS传递函数为： $G_{\mathrm{PSS}}\left(s\right)=\frac{1}{1+T_{r}s}{K}_p\frac{T_{w}s}{1+T_{w}s}\frac{1+T_{2}s}{1+T_{1}s}\frac{1+T_{4}s}{1+T_{3}s}\frac{1}{1+T_{g}s};$ 总而言之，PSS参数的相位补偿整定方法要求PSS在0.2～2.5Hz频段的相位补偿特性与励磁系统滞后相位特性相同，即φ_p＝φ_x，其中φ_p指PSS的补偿相位。其参数设计的是否正确，主要依靠φ_p与φ_x是否近似相等来判断。

(2-2)确定并联的临界增益提升模块参数：以为例，按照回路开环波特图特性确定该环节参数，其中T_c<0.01s。具体是：

1.取T_c＝0.01s，K_c＝0，计算励磁控制回路相位特性，在发电机采用6阶模型，励磁系统采用静止自并励励磁系统模型下，系统回路开环波特图如图10所示，其中图10(a)为幅频特性，图10(b)为相位特性。

2.设该回路传递函数为H(s)，则其相位是ω和K_c的函数，其中ω＝2πf为角速度，单位为rad/s，f为频率，单位为Hz。

3.将K_c从0开始逐渐增大，计算并观察3～20Hz处相位特性，直到将回路开环相位提升到满足且有解ω₀且又有三式时，得到K_c应取得的最小值K_c min。获得过程参考图10，图10中，K_c＝0时即临界增益提升环节不起作用，Δu_s相位特性穿越-180°位置约在7Hz处，K_c增大时，相位特性随之升高，K_c＝0.05时，相位特性虽然有大幅提升，但是在且(即相位特性出现极小值处)时，继续提升K_c，当K_c＝0.1时，在且处，则需要降低K_c的值，直到相位特性的极小值对应的点同时满足此时的K_c就是K_c min。图10中画出K_c＝0、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4的情况。起初步长为0.05是因为K_c小的时候相位特性变化明显，需要通过较小步长展示，K_c较大以后，Δu_s相位特性变化不大，因此步长也变为0.1。

4.如果找不到K_c同时满足3中各式的情况，则将T_c减小为目前值的80％，重复3的过程，直到找到满足条件的点，即得到K_c min。

5.为保证一定的裕度，找到K_c min后，K_c可以取1.1-1.2K_c min，此时相频特性穿越-180°的频率位置出现在25Hz左右，如图10中K_c＝0.1的情况所示。

(2-3)按照系统机电振荡模式阻尼比确定改进型PSS增益K_p。具体是：从K_p＝0起，逐渐提升K_p的值，直至系统阻尼比最小的机电振荡模式阻尼比达到要求(至少为0.05)，此时的K_p值即为所求。

本发明与现有技术相比，具有以下的主要有益效果：

1.能够有效符合实际电网的需求：能够极大的提升PSS临界增益，在满足其阻尼控制水平的同时，能够更好地满足PSS并网运行的临界增益要求。

2.控制器结构简单：功率型PSS结构简单，高通滤波环节也属于模拟电子技术中最基本的环节，在PSS上并联高通滤波环节的控制器结构十分简单；

3.控制器参数设计简单：控制器参数设计时，PSS相位补偿环节参数整定采用的方法为传统单机无穷大的相位补偿法，高通环节参数采用小干扰特征根轨迹计算整定，方法简单；

4.在实际电网中易实现：本发明为对现有功率PSS的改进，功率型PSS为目前电网中大量使用的PSS，高通滤波环节也属于模拟电子技术中最基本的环节，两者的组合极其容易实现。

在本发明实施例中，为了更进一步的说明本发明，现以某一算例下进行控制器的设计与仿真来介绍具体实施方式以及验证方法的有效性：

以某火电集中外送仿真系统为例，图7是该系统结构，系统共含12台机，其中10台为实际发电机组，另外2台发电机与负荷作为外部电网等值系统。其中，发电机励磁系统结构参数如图8所示。

按照单机无穷大的相位补偿原理设计发电机PSS参数，得到超前环节参数α＝10，T＝0.02s，作出励磁系统滞后相角以及PSS补偿特性如图9所示，可以看到，此时PSS的相位补偿特性良好。为了保证PSS在单回线送出时仍能为系统振荡提供足够的阻尼(阻尼比0.05)，需要将PSS增益设置为0.67(1000MW机组)、1.05(600MW机组)，此时的系统主振荡模式如表1所示。

表1使用普通功率型PSS达到系统阻尼要求时系统主振荡模式

其增益的3倍为2.01和3.15，而此时PSS临界增益为1.67、2.62，低于《电力系统稳定器整定试验导则》对PSS并网运行的临界增益要求(《导则》要求临界增益至少为增益整定值的3倍)。当扩大3倍增益进行校验时，系统中出现励磁控制模式振荡情况，如表2所示。

表2使用表1中参数时增益扩大3倍校验时系统失稳的励磁模式

因此，需要使用具有高临界增益的PSS，即本所述含有临界增益提高模块的PSS，按照说明书的内容给出PSS的结构，是如图5的结构，其中临界增益提升模块取为的传递函数，构成的PSS传递函数为：

$G_{\mathrm{PSS}}\left(s\right)=\frac{1}{1+T_{r}s}{K}_p(\frac{T_{W}s}{1+T_{W}s}\frac{1+T_{2}s}{1+T_{1}s}\frac{1+T_{4}s}{1+T_{3}s}\frac{1}{1+T_{g}s}+\frac{K_c{T}_{c}s}{1+T_{c}s})$

其中，T_r、T_W、T₁～T₄、T_g以及限幅与普通功率PSS参数相同，主要需要确定T_c和K_c的值。

按照说明书的具体实施步骤设计参数，取T_c＝0.01s，根据图10，按照变量ω，K_c min取值满足且有解ω₀且又有三式，计算可得，ω₀＝69.7rad/s，此时H(jω₀)＝-180°，并有K_c min＝0.091，取K_c＝1.1K_c min，得K_c＝0.1，再按照阻尼比达到0.05整定PSS增益K_p，得K_p＝0.77(1000MW机组)、1.2(600MW机组)计算得到，此时系统主振荡模式如表3所示。

表3使用改进型PSS时系统主振荡模式

此时，需要对比典型PSS与改进型PSS这两种PSS的作用效果。在这两种PSS作用下，下各工况系统主振荡模式以及临界增益情况对比如表4所示。

表4两种PSS作用下各工况系统主振荡模式以及临界增益情况对比

工况	Kpss	Kmax	临界增益倍数	失稳励磁模式(Hz)
					经典PSS1A(双)	0.67	1.67	2.5	6.89
经典PSS1A(单)	0.67	1.81	2.7	6.91
					改进PSS1A(双)	0.77	23.10	30	26.7
改进PSS1A(单)	0.77	24.64	32	26.5

可以看到，使用改进PSS后，PSS临界增益为整定值的30倍，完全能够满足PSS并网运行要求。两种PSS的数值仿真结果对比如图11所示。通过图11(a)可以看出，使用两种PSS时，系统低频振荡模式的阻尼几乎一样，系统振荡曲线几乎相同。图11(b)展示的是校验临界增益时系统的响应，可以看到，使用典型的PSS时，系统出现高频的振荡现象，而使用改进型PSS没有出现高频振荡现象。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种电力系统稳定器，其特征在于，包括加法器、临界增益提升模块、以及依次连接的测量模块、增益模块、第一隔直模块、相位补偿模块和第一输出限幅模块；

所述临界增益提升模块的输入端连接至所述增益模块的输出端，所述临界增益提升模块的输出端连接至所述加法器的第二输入端，所述加法器的第一输入端连接至所述第一输出限幅模块的输出端；

所述临界增益提升模块用于提升3Hz～20Hz频段所述电力系统稳定器的相位特性并输出第二电压控制信号Δu_s2；

所述加法器用于将所述第一输出限幅模块输出的第一电压控制信号Δu_s1与所述第二电压控制信号Δu_s2相加后输出电压控制信号Δu_s。

2.如权利要求1所述的电力系统稳定器，其特征在于，所述临界增益提升模块的传递函数为T_c为临界增益提升模块的时间常数，T_c<0.01s，K_c为临界增益提升模块的增益，K_c＝(1.1-1.2)K_cmin，K_cmin为临界增益提升模块的增益最小值。

3.如权利要求2所述的电力系统稳定器，其特征在于，通过调节临界增益提升模块的增益K_c的值，直到临界增益提升模块相位特性的极小值对应的点同时满足时的Κ_c即为Κ_cmin，其中，指的是Δu_s信号相位，ω₀指的是该相位特性极小值点所对应的角速度。

4.如权利要求2所述的电力系统稳定器，其特征在于，所述临界增益提升模块包括依次连接的第二隔直模块、相位提升模块和第二输出限幅模块；所述第二隔直模块用于滤除直流分量，所述相位提升模块用于提高所述电力系统稳定器在3Hz～20Hz频段的相位，所述第二输出限幅模块用于调节电压控制信号以防止控制量过大。

5.如权利要求4所述的电力系统稳定器，其特征在于，所述相位提升模块包括相位补偿单元，所述相位补偿单元为超前校正装置。