CN106329550A - 一种适用于pscad电磁暂态仿真的pss模型 - Google Patents

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朱小军
杨帆
陈涛
徐瑞林
朱晟毅
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Electric Power Research Institute of State Grid Chongqing Electric Power Co Ltd
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    • H—ELECTRICITY
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Abstract

本发明公开了一种适用于PSCAD电磁暂态仿真的PSS模型，其采用隐式梯形积分法求解PSASP到PSCAD的传递函数，将传递函数控制框图进行等效变换，将其频域形式转换为时域形式，设定每个状态变量的初始值为0，对各状态变量进行初始化和迭代；确定PSASP到PSCAD的各状态变量对应的关系，其中输入信号为发电机的转速偏差、功率偏差和端电压偏差，输出信号为励磁电压调节量。

Description

一种适用于PSCAD电磁暂态仿真的PSS模型
技术领域
本发明涉及仿真软件数据模型相互转换技术领域，尤其涉及一种适用于PSCAD电磁暂态仿真的PSS模型。
背景技术
电力系统稳定器(PSS)是一种为抑制低频振荡而研究的一种附加励磁控制技术。它在励磁电压调节器中，引入领先于轴速度的附加信号，产生一个正阻尼转矩，去克服原励磁电压调节器中产生的负阻尼转矩作用。用于提高电力系统阻尼、解决低频振荡问题，是提高电力系统动态稳定性的重要措施之一。因此在进行精确的电磁暂态仿真时需要使用准确的PSS模型。
PSCAD是一种广泛使用的电力系统电磁暂态仿真工具，其可视化界面更为电力系统电磁暂态仿真提供了良好的人机界面，并且其可编程自定义功能更为研究电力系统电磁暂态过程提供了丰富的、灵活的模型选择。然而其模型库中的电力系统稳定器(PSS)是根据IEEE推荐的经典的PSS传递函数控制框图，其参数的设置和控制框图都与我国国内的实际电力系统中实际使用的PSS不一致。而我国发电机的参数经过了实际测试和校准，其精确参数储存于PSASP软件中。当使用PSCAD官方模型库自带模型时，如果采用的参数为实际电网参数，则会造成发电机输出功率的振荡和误差。如果不采用实际参数，则需要手动设置PSS控制或者对参数进行变换，给建模和仿真带来了困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于PSCAD电磁暂态仿真的PSS模型，采用该方法可以将PSASP电磁暂态数据转化为PSCAD电磁暂态数据。进而实现电磁暂态仿真数据的综合管理和生产，提高仿真建模的效率和准确率，并且通用性、可维护性、扩展性强。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
本发明的目的在于解决PSCAD中PSS模型使用的不便，建立了一种适用于电磁暂态仿真的PSS模型，实现仿真时PSS模型的准确而快速的调用，提高了仿真建模的快速性和精确性，丰富了PSCAD的PSS模型库。
所述PSS模型包括Pe端口、Vt端口、W输入端口和Vs端口；所述传递函数为：
其中，传递函数的常量作为PSS模型的输入参数表中的参数，Kω为转速偏差放大倍数；KP为功率偏差放大倍数；KV为电压偏差放大倍数；Inertia-diff.：隔直惯性微分环节，K＝0；Phase shift：移相环节，K＝1；Tq为隔直环节时间常数；T1、T2、T3、T4为时间常数；Vsmax为PSS输出上限；Vsmin为PSS输出下限。
该模型采用隐士梯形积分法求解传递函数，确定各状态变量的关系，FORTRAN语言编写控制程序。输入信号为发电机的转速偏差、功率偏差和端电压偏差，输出信号为励磁电压调节量。
一种适用于电磁暂态仿真的PSS模型，其控制程序如下：
本发明具有以下优点和积极效果：
本发明可以提供准确的PSS模型，可以在PSCAD中使用，实现了电磁暂态仿真模型的精确化，降低模型误差，提高建模效率，也降低了发电机建模的难度；并形成了通用的PSS建模流程和方法，具有良好的适应性和扩展性，可以建立更多的PSS模型，能够使得PSCAD软件模型库中的励磁系统模型更加完善，为电力系统暂态仿真提供更多的励磁系统仿真模型。
附图说明
本发明的附图说明如下。
图1为本发明PSS模型的结构示意图；
图2为本发明PSS模型的传递函数控制框图；
图3为本发明移相环节1的等效变换；
图4为本发明移相环节2的等效变换；
图5为本发明移相环节1的等效变换；
图6为本发明移相环节2的时域形式；
图7为本发明PSS模型的参数输入表。
具体实施方式
为达到上述目的，首先将如图2所示的传递函数控制框图进行等效变换，3个移相环节的变换过程分别见图3、图4、图5所示；
然后将其频域形式转换为时域形式，以第二个移相环节的变换为例，图6显示了其变换过程，其他几个环节的变换以此类推，由此可以确定出各环节中间的状态变量；
设定每个状态变量的初始值为0，基于上述求解结果采用Fortran语言编写控制程序，程序包括初始化和迭代两部分；
在PSCAD软件中建立起自定义的PSS模型，如图1所示，包括X个端口；传递函数中的常量作为该模型的输入参数表中的参数，其主要参数及单位如下：Kω—转速偏差放大倍数；KP—功率偏差放大倍数；KV—电压偏差放大倍数；Inertia-diff.：隔直惯性微分环节，框图中K＝0；Phase shift：移相环节，框图中K＝1；Tq—隔直环节时间常数(秒)；T1、T2、T3、T4—时间常数(秒)；Vsmax—PSS输出上限(标幺值)；Vsmin—PSS输出下限(标幺值)。本模型的参数输入表见下图7所示。
本模型的控制程序加载与script的Fortran段，其程序如下：
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种适用于PSCAD电磁暂态仿真的PSS模型，其特征在于：所述PSS模型采用隐式梯形积分法求解PSASP到PSCAD的传递函数，将传递函数的控制框图进行等效变换，将其频域形式转换为时域形式，设定每个状态变量的初始值为0，对各状态变量进行初始化和迭代；确定PSASP到PSCAD的各状态变量对应的关系，其中输入信号为发电机的转速偏差、功率偏差和端电压偏差，输出信号为励磁电压调节量。
2.根据权利要求1所述的一种适用于PSCAD电磁暂态仿真的PSS模型，其特征在于：所述PSS模型包括Pe端口、Vt端口、W输入端口和Vs端口；所述传递函数为：
其中，传递函数的常量作为PSS模型的输入参数表中的参数，Kω为转速偏差放大倍数；KP为功率偏差放大倍数；KV为电压偏差放大倍数；Inertia-diff.：隔直惯性微分环节，K＝0；Phase shift：移相环节，K＝1；Tq为隔直环节时间常数；T1、T2、T3、T4为时间常数；Vsmax为PSS输出上限；Vsmin为PSS输出下限。
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