CN1109390C - 电力系统稳定装置及电力系统稳定方法 - Google Patents

Abstract

本发明解决的课题是，在由于电力系统的运作条件等变化而产生设计目标值以外的波动模式时，不能有效抑制波动模式，从而不能进行控制。本发明由基频分量的增益和相位估算系统构成参数K2～K6，并由该系统构成参数K2～K6，估算电力系统稳定器的最佳频率特性G_PSS(jω)。

Description

电力系统稳定装置及电力系统稳定方法

本发明涉及谋求电力系统稳定的电力系统稳定装置及电力系统稳定方法。

发电机励磁系统的电力系统稳定装置通常称为PSS(Power SystemStabilizer)(电力系统稳定器)，它是为提高电力系统的稳定度而快速抑制发电机有功功率和端电压等波动的控制装置。

电力系统稳定器中除把发电机有功功率偏差值(相对于基准值的变化量)ΔP作为输入信号的P型电力系统稳定器外，还有以发电机旋转速度的偏差值(相对于基准值的变化量)Δωg作为输入信号的ω型电力系统稳定器等，无论何种电力系统稳定器均产生相应于输入信号的控制信号，向发电机的自动电压调整装置(AVR)输出该控制信号，由此控制发电机的波动。

由于以往的电力系统稳定装置如上所述构成，因而存在若电力系统的运作条件不变化，可迅速抑制发电机有功功率和端电压的波动，而一旦电力系统的运作条件等变化，产生预先设计的控制目标值以外的波动方式，则不能有效地抑制该波动方式这样的课题。

本发明是为解决上述课题而提出的，其目的在于提供一种即使电力系统运作条件变化，也能迅速抑制发电机波动的电力系统稳定装置及电力系统稳定方法。

本发明所述的电力系统稳定装置，设置根据抽取单元求得的发电机状态量中基频分量的增益和相位，估算系统构成参数的参数推定单元；由该参数推定单元估算的系统构成参数估算电力系统稳定器的最佳频率特性的频率特性推定单元。

本发明所述的电力系统稳定装置仅在发电机的电输出功率及旋转速度的偏差比设定值大时，由检测单元检测的状态量抽取基频分量。

本发明所述的电力系统稳定装置，检测检测单元测得的各状态量的频率，仅当各振动频率大致相同时，才使从各状态量抽取的基频分量有效。

本发明所述的电力系统稳定装置，仅当本次振动频率与上述振动频率不同时，才估算系统构成参数。

本发明所述的电力系统稳定装置判定参数推定单元估算的系统构成参数的准确性，仅当准确性得到认定时，才估算频率特性。

本发明所述的电力系统稳定装置，频率特性推定单元，在通常频率范围内设置发电机的制动转矩与同步转矩的目标值，使用该制动转矩与同步转矩的目标值估算电力系统稳定器的频率特性。

本发明所述的电力系统稳定装置，通过估算的电力系统稳定器的频率特性，用Z域传递函数，表示电力系统稳定器的传递函数。

本发明所述的电力系统稳定装置，通过把估算的电力系统稳定器的频率特性近似变换成时间域的阶跃响应，用时间函数表示电力系统稳定器。

本发明所述的电力系统稳定装置，在检测发电机状态量时，在发电机最近端(至近端)施加测试信号。

本发明所述的电力系统稳定装置，在联机状态检测发电机的状态量。

本发明所述的电力系统稳定装置，利用选出发电机电力系统稳定器效应的等效控制框图的传递函数和选出发电机自动电压调整装置效应的等效控制框图的传递函数，估算系统构成参数。

本发明所述的电力系统稳定方法由发电机状态量中基频分量的增益和相位，估算系统构成参数，同时，由该系统构成参数，估算电力系统稳定器的最佳频率特性。

本发明所述的电力系统稳定方法，仅当发电机的电功率输出及旋转速率偏差比设定值大时，才从发电机的状态量抽取基频分量。

本发明所述的电力系统稳定方法，检测各状态量的振动频率，仅当各振动频率大致相同时，才使从各状态量抽取的基频分量有效。

本发明所述的电力系统稳定方法，仅当本次振动频率与上次振动频率不同时，才估算系统构成参数。

本发明所述的电力系统稳定方法，判定系统构成参数的准确性，仅当认定准确性时，才估算频率特性。

本发明所述的电力系统稳定方法，在通常频率范围内设置发电机的制动转矩与同步转矩的目标值，使用该制动转矩与同步转矩的目标值估算电力系统稳定器的频率特性。

本发明所述的电力系统稳定方法，通过估算的电力系统稳定器的频率特性，用Z域传递函数表示电力系统稳定器的传递函数。

本发明所述的电力系统稳定方法，通过把估算的电力系统稳定器的频率特性近似变换成时间域的阶跃响应，用时间函数表示电力系统稳定器。

本发明所述的电力系统稳定方法，在检测发电机状态量时，向发电机最近端附加测试信号。

本发明所述的电力系统稳定方法，在联机状态检测发电机的状态量。

本发明所述的电力系统稳定方法，利用选出发电机电力系统稳定器效应的等效控制框图的传递函数及选出发电机自动电压调整装置效应的等效控制框图的传递函数，估算系统构成参数。

图1是本发明实施例1的电力系统稳定装置的构成图。

图2是表示本发明实施例1的电力系统稳定方法的流程图。

图3是选出发电机励磁系统电力系统稳定器效应的控制框图。

图4是选出发电机励磁系统自动电压调整装置效应的控制框图。

图5是本发明实施例2的电力系统稳定装置的构成图。

图中：2是状态量检测单元(检测单元)，8、80是频率成分分解电路(抽取单元)，9是系统构成参数推定电路(参数推定单元)，10是频率特性推定单元(频率特性推定单元)，11是控制信号产生单元(产生单元)，12是自动电压调整装置。

下文，说明本发明的实施例。

实施例1

图1是本发明实施例1的电力系统稳定装置的构成图。图中，1是连接电力系统的发电机，2是检测发电机1的状态量(发电机1的有功功率偏差ΔP、发电机1电功率输出偏差ΔPe、发电机1最近端的电压偏差ΔV、发电机1最近端的电流偏差ΔI、发电机1旋转速度偏差Δωg)的状态量检测单元(检测单元)，3是当测试指令值GO变为“1”时，向发电机1的最近端施加测试信号的测试信号产生电路，4是当测定指令值GS为“1”时测定发电机1状态量的测定电路，5是滤除重叠在测定电路测定的发电机1的状态量上的噪声分量的滤波电路，6是输出控制电路，一旦电功率输出偏差ΔPe比设定值Pc大且旋转速度偏差Δωg比设定值ωgc大时，向参数推定单元7输出从该时刻起1个周期Td内测定的发电机1的状态量。

7是由频率成分分解电路8及系统构成参数推定电路9构成的参数推定单元，8是抽取状态量检测单元2输出的发电机1的状态量的基频分量、求该基频分量增益和相位的频率成分分解电路(抽取单元)，9是由频率成分分解电路8求得的基频分量的增益和相位估算系统构成参数的系统构成参数推定电路(参数推定单元)。

10是由参数推定单元7推定的系统构成参数估算电力系统稳定器的最佳频率特性的频率特性推定单元(频率特性推定单元)，11是由频率特性推定单元10估算的频率特性更新电力系统稳定器的传递函数或电力系统稳定器参数，并产生对自动电压调整装置12的控制信号ΔV_PSS的控制信号产生单元(产生单元)，12是根据控制信号产生单元11产生的控制信号ΔV_PSS，控制发电机1输出电压的自动电压调整装置(以下称为自动电压调整装置)。

又，图2是表示本发明实施例1的电力系统稳定方法的流程图。

下面说明本实施例的动作。

首先，为了识别目前电力系统的运作条件(含电力系统构成)等，在不影响电力系统运作的范围内，向发电机1最近端施加测试信号。即，若从外部施加值为“1”的测试指令值GO，则状态量检测单元2的测试信号产生电路3在1个周期内，向发电机1的最近端输出n个不同频率的测试信号(步骤ST1)。

又，也可以从外部使测定指令值GS为“1”，持续测定运作中的发电机1的状态量。

一旦测试信号产生电路3向发电机1的最近端输出测试信号(或从外部提供值为“1”的测定指令值GS)，测定电路4即检测发电机1的状态量(发电机1的有功功率偏差ΔP、发电机1的电功率输出偏差ΔPe、发电机1的最近端电压偏差ΔV、发电机1的最近端电流偏差ΔI、发电机1的旋转速度偏差Δωg)(步骤ST2)。

当测定电路4测出发电机1的状态量，滤波电路5就滤除重叠在发电机1状态量上的噪声分量，但即使发电机1最近端电压V等变化大，发电机1的电功率输出Pe等也没有大的变化时，电力系统运作条件等变化产生影响的可能性小，因而输出控制电路6判定电功率输出的偏差ΔPe与旋转速度偏差Δωg是否处于允许范围内。

即，输出控制电路6判定是否电功率输出的偏差ΔPe比设定值Pc大且旋转速度偏差Δωg比设定值ωgc大(步骤ST3)，只有在该条件满足时，才向参数推定单元7输出上述条件成立时刻起1个周期Td内测定的m组发电机1的状态量。又，输出控制电路6在向参数推定单元7输出发电机1的状态量时，向参数推定单元7输出值为“1”的输出指定值GP。

参数推定单元7的频率成分分解电路8一旦从状态量检测单元2接收值为“1”的输出指定值GP，即对发电机1的各状态量进行FFT分析，求其基频分量的增益、相位及振动模式的频率ωf。

具体地说，如下式所示，对电功率输出的偏差ΔPe、旋转速度偏差Δωg及相差角偏差Δδ(相差角偏差Δδ是对电压偏差ΔV、电流偏差ΔI与有功功率偏差ΔP进行矢量计算而求得的)进行FFT(Fast Fourier Transformer)(快速傅里叶变换)分析，计算基频分量的增益与相位(步骤ST4)。

ΔPe＝KP0+KP1·sin(ωf1·t+θp)+…              (1)

Δωg＝Kωg 0+Kωg 1·sin(ωf1·t+θωg)+…

                                         (2)

Δδ＝Kδ0+Kδ1·sin(ωf1·t+θδ)+…       (3)式中：KP1，θp：频率为ωf1时ΔPe的增益和相位

Kωg1，θωg：频率为ωf1时Δωg的增益和相位

Kδ1，θδ：频率为ωf1时Δδ的增益和相位

各振动模式的频率ωf不一致时，认为测定精度低，因而仅当各振动模式的频率ωf大致相等时(例如，偏差在百分之一以内)，输出值为“1”的计算指令值GF(步骤ST5)。

当本次检测的振动模式的频率ωf与上次检测的振动模式的频率ωf相同时，即使重新估算系统构成参数，也得到与上次相同的估算结果，因而仅当振动模式频率ωf与上次的频率不同时，才向系统构成参数推定电路9分别输出本次检测的发电机的电功率输出的偏差ΔPe、旋转速度的偏差Δωg、相差角偏差Δδ的基频分量的相位、增益、振动模式的频率ωf(步骤ST6)。

图3是表示系统构成参数估算中，发电机1的励磁系统电力系统稳定器效应概念的控制框图。图3表示从输入电力系统稳定器的旋转速度的偏差Δωg到得到电功率输出的偏差ΔPe的传递函数Ge1(jω)。又，图4是表示发电机1的励磁系统自动电压调整装置效应概念的控制框图。图4表示从相差角偏差Δδ到得到电功率输出的偏差ΔPe的传递函数Ge2(jω)。在示于图3和图4的各控制框图中，作为系统构成参数包含K2～K6，其详细说明将于后述。系统构成参数K2～K6可通过把测得的K组状态量的偏差ΔPe、Δωg、Δδ的基频分量的增益、相位及振动模式的频率ωf分别代入传递函数Ge1及Ge2中，然后解联立方程式加以估算(步骤ST7)。

   Ge1(jω)

＝ΔPe(jω)/Δωg(jω)

＝k2·G_AVR(jω)·G_F(jω)·G_PSS(jω)

  /[1+k6·G_AVR(jω)·G_F(jω)]                        (4)

  Ge2(jω)

＝ΔPe(jω)/Δδ(jω)

＝-k2{k4+k5·G_AVR(jω)}·G_F(jω)

  /[1+k6·G_AVR(jω)·G_F(jω)]                        (5)式中

ΔPe(jω)＝KP1·e^jθP

Δωg(jω)＝Kωg1·e^jθωg

Δδ(jω)＝Kδ1·e^jθδ

G_F(jω)＝k3/[1+k3·Td0’·(jω)]

G_AVR(jω)：自动电压调整装置的传递函数

G_PSS(jω)：电力系统稳定器的频率特性

首先，令i＝m+1，m+2，m+3，把振动模式的频率ωf代入频率ω(i)，计算自动电压调整装置的传递函数G_AVR(jω(i))与电力系统稳定器的频率特性G_PSS(jω(i))后，将计算结果分别代入式(4)、(5)，又将频率为ωf(i)时的增益KP1(i)、Kωg1(i)及相位θp(i)、θωg(i)代入式(4)，从而得到非线性联立方程式。通过解该非线性联立方程式，求得系统构成参数K2、K3、K6。

然后，令i＝m+1，m+2，m+3，计算频率为ωf(i)时的自动电压调整装置的传递函数G_AVR(jω(i))后，将计算结果分别代入式(5)，又将频率为ω(i)时的增益KP1(i)、Kδ1(i)及相位θp(i)、θδ(i)代入式(5)，进而把系统构成参数K2、K3、K6代入式(5)，从而得到线性联立方程式。通过解该线性联立方程式，求得系统构成参数K4、K5。

这样，一旦求得系统构成参数K2～K6，系统构成参数推定电路9即向频率特性推定单元10输出系统构成参数K2～K6及值为“1”的设计指令值GR，为了防止测定误差和误动作，当系统构成参数K2～K6中任一个超出上限值或下限值时，则认为系统构成参数K2～K6不准确，并向频率特性推定单元10输出值为“0”的设计指令值GR(步骤ST8)。

频率特性推定单元10一旦接收系统构成参数K2～K6、值为“1”的设计指令值GR，则采用系统构成参数K2～K6，估算电力系统稳定器的最佳频率特性。

即，根据发电机1的初始数据、自动电压调整装置系统的数据、发电机1的制动矢量目标值，设计电力系统稳定器的频率特性，一旦接收值为“1”的设计指令值GR，则采用系统构成参数K2～K6，估算电力系统稳定器的频率特性(步骤ST9)。

具体地说，如以下所述那样估算电力系统稳定器的最佳频率特性。

首先，为了估算电力系统稳定器的最佳频率特性，在通常的频率范围(0.1Hz~20Hz)，设置发电机1的制动矢量和同步矢量的目标值。为了使稳定效果良好，需要把发电机1的制动转矩设定成适当的高值，同时把励磁系统的同步转矩设定成尽可能小。确定发电机1制动力的发电机控制系统的制动转矩Td及同步转矩Tk如下式所示。

Td＝T_{d_SYS}+T_{d_AVR}+T_{d_PSS}                  (6)

Tk＝T_{k_SYS}+T_{k_AVR}+T_{k_PSS}                  (7)式中，T_{d_SYS}：电力系统固有的制动转矩(设定为常数)

T_{d_AVR}：自动电压调整装置效应产生的制动转矩(由图4的控制框图，通过系统构成参数K2～K6与自动电压调整装置12的传递函数加以计算)。

T_{d_PSS}：电力系统稳定器效应产生的制动转矩

T_{k_SYS}：电力系统固有的同步转矩(设定为常数)

T_{k_AVR}：自动电压调整装置效应中的同步转矩(由图4的控制框图加以计算，在本次处理中，不必计算该值)

T_{k_PSS}：电力系统稳定器效应中的同步转矩

Tk：设定成与上次估算时相同的值

又，Td的目标值由解析电力系统等得到。这时，Td通过函数或阵列表示，下面即为一个例子

    Td＝2·M·ω·ζ/(1-ζ²)^1/2式中，M：发电机1的惯性常数

 ζ：电力系统的振动衰减率

如下所述，在电力系统稳定器效应的制动转矩T_{d_PSS}及电力系统稳定器效应的同步转矩T_{k_PSS}中包含电力系统稳定器的频率特性G_PSS(jω)，Td、Tk、T_{d_SYS}、T_{d_AVR}、T_{k_SYS}、T_{k_AVR}是已知值，因而可由下式求得电力系统稳定器的频率特性G_PSS(jω)。

在电力系统稳定器的输入信号是发电机1的旋转速度偏差Δωg时，

  T_{d_PSS}

＝Re[G_PSS(jω)·Ge3(jω)]

＝K_PSS(ω)·Ke3(ω)·cos(θ_PSS(ω)+θe3(ω))

                                                  (8)

  T_{k_PSS}

＝-(ω/ω0)·Im[G_PSS(jω)·Ge3(jω)]

＝-(ω/ω0)

  ·K_PSS(ω)·Ke3(ω)·sin(θ_PSS(ω)+θe3(ω))

                                                  (9)式中：

ω      ：频率

ω0     ：电力系统的基准频率(常数)

Ge3(jω)：图3的虚线部分控制框图的传递函数

Ke3(jω)：传递函数Ge3(jω)的增益特性

θe3(jω)：传递函数Ge3(jω)的相位特性

K_PSS(ω)：电力系统稳定器的频率特性G_PSS(jω)的增益特性

θ_PSS(ω)：电力系统稳定器的频率特性G_PSS(jω)的相位特性

具体地说，首先，因为电力系统稳定器效应的同步转矩T_{k_PSS}设定为零(虽然理想情况是电力系统稳定器效应的同步转矩T_{k_PSS}与自动电压调整装置效应的同步转矩T_{k_AVR}同值，且两者符号相反，但通常，自动电压调整装置效应的同步转矩T_{k_AVR}与电力系统固有的同步转矩T_{k_SYS}相比非常小，因而电力系统稳定器效应的同步转矩T_{k_PSS}可设定为零)，式(9)可变为如下形式。

sin(θ_PSS(ω)+θe3(ω))＝0

θ_PSS(ω)＝-θe3(ω)                             (10)

若式(10)代入式(8)，则制动转矩T_{d_PSS}可表示如下。

T_{d_PSS}＝K_PSS(ω)·Ke3(ω)                        (11)

又，若式(11)代入式(6)，则频率特性G_PSS(jω)的增益特性K_PSS(ω)可表示如下。

K_PSS(ω)＝

      (Td(ω)-T_{d_SYS}-T_{d_AVR}(ω))/Ke3(ω)          (12)

由此，求得频率特性G_PSS(jω)的增益特性K_PSS(ω)与相位特性θ_PSS(ω)，从而可求得电力系统稳定器频率特性G_PSS(jω)。由于传递函数Ge3(jω)可由系统构成参数K2、K3、K6求得(参照图3)，传递函数Ge2(jω)可由系统构成参数K2～K6求得，所以等效于频率特性G_PSS(jω)由系统构成参数K2～K6求得。

这样，一旦求得最佳频率特性G_PSS(jω)，控制信号产生单元11即如下所述，由电力系统稳定器的频率特性G_PSS(jω)构成电力系统稳定器的传递函数。

首先，由电力系统稳定器的频率特性G_PSS(jω)，如下所示近似计算电力系统稳定器的单位脉冲响应O(t)，如下式所示： $o\left(t\right)=\frac{2}{\mathrm{\π}}\underset{0}{\overset{\∞}{\∫}}\mathrm{Re}\left(G_{\mathrm{pss}}\left(\mathrm{j\ω}\right)\right)\·\cos \left(\mathrm{\ωt}\right)\mathrm{d\ω}---\left(13\right)$

若令t＝kT，则 $o\left(\mathrm{kT}\right)=\frac{2}{\mathrm{\π}}\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Re}\left(G_{\mathrm{pss}}\left(\mathrm{j\ω}\right)\right)\·\cos \left(\mathrm{\ωikT}\right)\·\mathrm{\Δ\ω}---\left(14\right)$

若用Z域的脉冲函数Gp(z)表示电力系统稳定器的传递函数，则为：

Gp(z)＝O(z)/u(z)＝O(z)

     ＝k_e(k₀+k₁z^-1+k₂z^-2+k₃z^-3+…+k_nz^-n)

                                      (15)

式中，O(z)：O(t)的Z变换

      u(z)：电力系统稳定器的单位脉冲输入u(t)的Z变换，u(z)＝1

作为实际的控制系统，N值过大难实现，因而导入误差插补系数Ke，其值根据N值及特性要求加以选择。

      ki＝O(iT)           (i＝0，1，2，…，n)

又，控制信号产生单元11用脉冲函数Gp(Z)更新电力系统稳定器的传递函数。控制信号产生单元11把发电机1的旋转速度偏差Δωg代入脉冲函数Gp(Z)，输出对自动电压调整装置12的控制信号ΔV电力系统稳定器(步骤ST10)，由此，抑制发电机1的波动。

由上文所述可知，根据本实施例1，由发电机的状态量中基频分量的增益和相位估算系统构成参数K2～K6，同时，由该系统构成参数K2～K6估算电力系统稳定器的最佳频率特性G_PSS(jω)，从而构成电力系统稳定器的传递函数，所以可得到适合于目前电力系统运作条件的电力系统稳定器传递函数，其结果是，即使电力系统的运作条件等变化，也能迅速抑制发电机1的波动。

实施例2

图5是本发明实施例2的电力系统稳定装置的构成图。图中，70是参数推定单元，80是构成参数推定单元70的频率成分分解电路。又，图中其它构成要素，与示于图1的实施例1相同，因而采用相同参照号并省略其说明。

在示于图1的实施例1的电力系统稳定装置中，示出了系统构成参数推定电路9把基频分量的增益和相位代入(从输入电力系统稳定器的旋转速度偏差Δωg至电功率输出偏差ΔPe的)传递函数Ge1(jω)从而估算系统构成参数K2、K3、K6的情况，但是在电力系统稳定器由时间函数构成时，即使把基频分量的增益等代入上述传递函数Ge1(jω)，也难于估算系统构成参数K2、K3、K6。

因此，在示于图5的实施例2中，频率成分分解电路80输入控制信号产生单元11输出的自动电压调整装置12的控制信号ΔV_PSS，从而系统构成参数推定电路9采用自控制信号ΔV_PSS至电功率输出偏差ΔPe的传递函数Ge3(jω)估算系统构成参数K2、K3、K6。实施例2的电力系统稳定装置中估算所用的式子如下所示。

  Ge3(jω)

＝ΔPe(jω)/ΔV_PSS(jω)

＝k2·G_AVR(jω)·G_F(jω)

  /[1+k6·G_AVR(jω)·G_F(jω)]                      (16)

即，令i＝m+1，m+2，m+3，计算频率ωf(i)时的自动电压调整装置的传递函数G_AVR(jω(i))后，将计算结果代入式(16)，又将频率为ωf(i)时的电功率输出偏差ΔPe的增益KP1(i)与相位θp(i)及控制信号ΔV_PSS的增益KVP(i)与相位θPS(i)代入式(16)，从而得到非线性联立方程式。通过解该非线性联立方程式，求得系统构成参数K2、K3、K6。

控制信号ΔV_PSS的增益KVP(i)、相位θPS(i)及振动模式的频率ωf(i)，通过频率成分分解电路80对控制信号ΔV_PSS进行FFT分析而求得。

因此，在实施例2的场合，也能得到适合于目前电力系统的运作条件等的电力系统稳定器传递函数，结果，即使电力系统的运作条件等变化，也能快速抑制发电机1的波动。

实施例3

在上述实施例1中，对控制信号产生单元11用Z域脉冲函数Gp(Z)表示电力系统稳定器的频率特性G_PSS(jω)的情况进行了说明，但也可以如下式所示，把电力系统稳定器的频率特性G_PSS(jω)变换成时间函数O_P(mT)。 $O_p\left(\mathrm{mT}\right)=k_f\·T\underset{k=0}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{u}_{m-k}\left(\mathrm{kT}\right)\·o\left(\mathrm{kT}\right)---\left(17\right)$

式中，u(kT)：电力系统稳定器的输入信号

      O(kT)：假想电力系统稳定器的单位脉冲响应

      kf：误差补偿系数

因此，在实施例3的场合，也能得到适合于目前的电力系统运作条件的电力系统稳定器传递函数，其结果是，即使电力系统的运作条件等变化，也能迅速抑制发电机1的波动。

实施例4

在上述实施例1中，对把发电机1的旋转速度偏差Δωg作为输入信号再设计电力系统稳定器的频率特性G_PSS(jω)的情况作了说明，但也可以以发电机1的电压频率偏差Δf作为输入信号，再设计电力系统稳定器的频率特性Gf_PSS(jω)。

即，因ω＝2πf，该电力系统稳定器的频率特性Gf_PSS(jω)变为下式。

Gf_PSS(jω)＝2π·G_PSS(jω)

于是，由式(10)与式(12)，电力系统稳定器的增益特性Kf_PSS(ω)与相位特性θf_PSS(ω)为：

Kf_PSS(ω)＝2π·(Td(ω)-T_{d_SYS}-T_{d_AVR}(ω))

           /Ke3(ω)

θf_PSS(ω)＝θ_PSS(ω)

           ＝-θe3(ω)

因此，在实施例4中也能得到适合于目前电力系统运作条件的电力系统稳定器的传递函数，其结果是，即使电力系统的运作条件等变化，也能快速抑制发电机1的波动。

实施例5

在上述实施例1中，说明了以发电机1的旋转速度偏差Δωg作为输入信号再设计电力系统稳定器的频率特性G_PSS(jω)的情况，但也可以以发电机1的有功功率的偏差ΔP作为输入信号，再设计电力系统稳定器的频率特性Gp_PSS(jω)。

即，旋转速度偏差Δωg作为输入信号的电力系统稳定器的频率特性G_PSS(jω)与有功功率偏差ΔP作为输入信号的电力系统稳定器的频率特性Gp_PSS(jω)有如下关系。

Gp_PSS(jω)＝G_PSS(jω)·Gm(jω)

Gm(jω)1/M·(jω)

于是，由式(10)与式(12)，该电力系统稳定器的增益特性Kp_PSS(ω)与相位特性θp_PSS(ω)为

Kp_PSS(ω)＝|Gm(jω)|·K_PSS(ω)

          ＝|Gm(ω)|·T_{d_PSS}(ω)/Ke2(ω)

          ＝(1/Mω)(Td(ω)-T_{d_SYS}-T_{d_AVR}(ω))

          /Ke3(ω)

θp_PSS(ω)＝θ_PSS(ω)-π/2

           ＝-θe3(ω)-π/2

因此，实施例5的情况也能得到适合于目前电力系统运作条件等的电力系统稳定器的传递函数，其结果是，即使电力系统的运作条件等变化，也能迅速抑制发电机1的波动。

如上所述，根据本发明，由于其构成是设置根据抽取单元求得的基频分量的增益和相应估算系统构成参数的参数推定单元、根据该参数推定单元估算的系统构成参数估算电力系统稳定器的最佳频率特性的频率特性推定单元，可得到适合于目前电力系统运作条件等的电力系统稳定器的频率特性，其结果是，具有即使电力系统的运作条件变化，也能迅速抑制发电动的波动的效果。

根据本发明，其构成是，仅当发电机的电输出功率及旋转速度偏差大于设定值时，才由检测单元检测的状态量抽取基频分量，因而具有下述效果：只有当电力系统的运作条件等变化可能性高时，才再设计电力系统稳定器的频率特性。

根据本发明，其构成是，检测由检测单元检测的各状态量的振动频率，仅当各振动频率大致相同时，才使从各状态量抽取的基频分量有效，因而具有认为检测单元的检测精度低时即可中止频率特性再设计的效果。

根据本发明，其构成是，仅当本次振动频率与上次振动频率不同时，才估算系统构成参数，因而具有下述效果：即使重新估算系统构成参数，在得到与上次相同估算结果时，也可中止系统构成参数的估算处理。

根据本发明，其构成是，判定参数推定单元估算的系统构成参数的准确性，仅当认定准确性时，才估算频率特性，因而具有预先防止测定误差和误动作的效果。

根据本发明，其构成是，由发电机的状态量的振动频率和振动衰减率计算发电机控制系统的制动转矩，并使用该制动转矩估算频率特性，因而可使发电机控制系统的制动转矩保持在最佳值，其结果是，具有可在宽的频率范围中抑制振动的效果。

根据本发明，由于其构成是用Z域传递函数表示电力系统稳定器的传递函数，具有可简化CPU处理的效果。

根据本发明，由于其构成是把电力系统稳定器的传递函数变换成时间函数，具有可简化CPU处理的效果。

根据本发明，其构成是，在检测发电机状态量时，在发电机最近端施加测试信号，因而具有即使在联机状态发电机的状态量不呈现变化时，也可检测发电机的状态量的效果。

根据本发明，其构成是，在联机状态检测发电机的状态量，因而具有可监视例如负荷变动引起的运作状况变化等的效果。

根据本发明，其构成是，利用选出发电机电力系统稳定器效应的等效控制框图的传递函数与抽取发电机自动电压调整装置效应的等效控制框图的传递函数，估算系统构成参数，因而具有可估算系统构成参数的效果。

根据本发明，其构成是，由发电机的状态量中基频分量的增益和相位估算系统构成参数，同时，由该系统构成参数估算电力系统稳定器的最佳频率特性，因而可得到适合于目前电力系统运作条件等的电力系统稳定器的频率特性，其结果是，具有即使电力系统的运作条件等变化，也可迅速抑制发电机波动的效果。

根据本发明，由于其构成是，仅当发电机的电功率输出及旋转速度的偏差比设定值大时，才从发电机的状态量抽取基频分量，所以具有仅当电力系统的运作条件变化可能性高时，才再设计电力系统稳定器的频率特性的效果。

根据本发明，由于其构成是，检测各状态量的振动频率，仅当各振动频率大致相同时，才使从各状态量抽取的基频分量有效，所以具有当认为各状态量的检测精度低时，可中止频率特性再设计的效果。

根据本发明，由于其构成是，仅当本次振动频率与上次振动频率不同时，才估算系统构成参数，所以具有下述效果：即使重新估算系统构成参数，当估算结果与上次结果相同时，也可中止系统构成参数的估算处理。

根据本发明，因为其构成是，判定系统构成参数的准确性，仅当认定准确性时，才估算频率特性，所以具有可预先防止测定误差与误动作的效果。

根据本发明，由于其构成是，由状态量的振动频率和振动衰减率计算发电机控制系统的制动转矩，并使用该制动转矩估算频率特性，所以具有下述效果：可使发电机控制系统的制动转矩保持在最佳值，其结果是，可在宽的频率范围抑制振动。

根据本发明，由于其构成是用Z域传递函数表示电力系统稳定器的传递函数，具有可简化CPU处理的效果。

根据本发明，由于其构成是把电力系统稳定器的传递函数变换成时间函数，具有可简化CPU处理的效果。

根据本发明，由于其构成是，在检测发电机状态量时，在发电机最近端施加测试信号，所以具有下述效果：即使在联机状态发电机的状态量不呈现变化时，也能检测发电机的状态量。

根据本发明，由于其构成是，在联机状态检测发电机的状态量，所以具有可监测例如负荷变动引起的运作状况的变化等的效果。

根据本发明，由于其构成是，利用选出发电机电力系统稳定器效应的等效控制框图的传递函数及选出发电机自动电压调整装置效应的等效控制框图的传递函数，估算系统构成参数，所以具有可估算系统构成参数的效果。

Claims (15)

1、一种电力系统稳定装置，其特征在于包括：检测发电机状态量的检测单元；抽取所述检测单元检测的状态量的基频分量，求得该基频分量的增益和相位的抽取单元；由所述抽取单元求得的基频分量的增益和相位估算系统构成参数的参数推定单元；由所述参数推定单元估算的系统构成参数估算电力系统稳定器的最佳频率特性的频率特性推定单元；由所述频率特性推定单元估算的频率特性构成电力系统稳定器的传递函数，并产生对自动电压调整装置的控制信号的产生单元。

2、如权利要求1所述的电力系统稳定装置，其特征在于，所述抽取单元，仅当发电机的电输出功率及旋转速度偏差大于设定值时，才从检测单元检测的状态量抽取基频分量。

3、如权利要求1所述的电力系统稳定装置，其特征在于，所述抽取单元对检测单元检测的各状态量的振动频率进行检测，仅当各振动频率大致相同时，才使从各状态量抽取的基频分量有效。

4、如权利要求1所述的电力系统稳定装置，其特征在于，所述参数推定单元仅当本次的振动频率与上次振动频率不同时，才估算系统构成参数。

5、如权利要求1所述的电力系统稳定装置，其特征在于，所述频率特性推定单元根据预定值判定参数推定单元估算的系统构成参数，根据判定结果，估算频率特性。

6、如权利要求1所述的电力系统稳定装置，其特征在于，所述频率特性推定单元在通常频率范围中设置发电机的制动转矩与同步转矩的目标值，并使用该制动转矩和同步转矩的目标值估算电力系统稳定器的频率特性。

7、如权利要求1所述的电力系统稳定装置，其特征在于，所述产生单元通过估算的电力系统稳定器的频率特性，用Z域传递函数表示电力系统稳定器的传递函数。

8、如权利要求1所述的电力系统稳定装置，其特征在于，所述产生单元通过把估算的电力系统稳定器的频率特性近似变换成时间域的脉冲响应，用时间函数表示电力系统稳定器。

9、一种电力系统稳定方法，其特征在于包括下述步骤：检测发电机的状态量；抽取该状态量的基频分量，求出该基频分量的增益和相位；由该基频分量的增益和相位估算系统构成参数，同时由所述系统构成参数估算电力系统稳定器的最佳频率特性；由所述频率特性构成电力系统稳定器的传递函数，并产生对自动电压调整装置的控制信号。

10、如权利要求9所述的电力系统稳定方法，其特征在于，仅当发电机的电输出功率及旋转速度的偏差比设定值大时，才从发电机状态量抽取基频分量。

11、如权利要求9所述的电力系统稳定方法，其特征在于，检测各状态量的振动频率，仅当各振动频率大致相同时，才使从各状态量抽取的基频分量有效。

12、如权利要求9所述的电力系统稳定方法，其特征在于，仅当本次振动频率与上次振动频率不同时，才估算系统构成参数。

13、如权利要求9所述的电力系统稳定方法，其特征在于，比较系统构成参数的准确性与预定值，根据比较结果，估算频率特性。

14、如权利要求9所述的电力系统稳定方法，其特征在于，在通常频率范围内设置发电机的制动转矩与同步转矩的目标值，使用该制动转矩与同步转矩的目标值，估算电力系统稳定器的频率特性。

15、如权利要求9所述的电力系统稳定方法，其特征在于，通过把估算的电力系统稳定器的频率特性近似变换成时间域的脉冲响应，用时间函数表示电力系统稳定器。

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