CN114268255A - 一种水电机组励磁系统影响超低频振荡的分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水电机组励磁系统影响超低频振荡的分析方法，根据多机系统构建分析超低频振荡模式的等值单机单负荷模型，构建并训练基于电力系统稳定器的励磁控制系统的改进型四机两区系统模型，利用训练后的改进型四机两区系统模型求解等值单机单负荷模型中传递函数，得到传递函数的极点，分析励磁系统影响超频振荡的机理；本发明通过获取改进型四机两区系统振荡模式对应的特征值，从而分析励磁系统影响超频振荡的机理，为研究励磁系统影响超频振荡的机理提供依据，并针对忽略网损和考虑负荷的电压调节效应情况进行传递函数和阻尼转矩分析，较为详细地分析了水电机组励磁系统影响超低频振荡的机理，弥补了励磁系统抑制超低频振荡的空缺。

Description

一种水电机组励磁系统影响超低频振荡的分析方法

技术领域

本发明涉及舰载机调度领域，具体涉及一种水电机组励磁系统影响超低频振荡的分析方法

背景技术

已有对超低频振荡的研究工作大多集中于调速器和原动机构成的原动系统，国内目前防止超低频振荡的主要手段也是优化调速器参数，提高原动系统阻尼。但是，作为机械部件的调速器在实际应用中灵敏程度受到限制，频繁动作可能带来磨损等问题。此外，为了提高超低频振荡的阻尼而调整调速器参数，可能会恶化机组的一次调频响应。实际上，电力系统稳定器(power system stabilizer，PSS)和励磁系统也会对超低频振荡产生影响，并且励磁系统相较于调速器更易控制，可提供一种新的超低频振荡抑制方案。

现有技术中指出对于频率低于0.1Hz超低频振荡，一些简单实用的电力系统稳定器PSS装置已不能很好地适应新的更高的要求，在研究和分析PSS4B模型后，在超低频段提供阻尼的PSS4B型装置可以很好地达到要求，最终可以提高系统的稳定性能；另有研究了无功调制解决频率稳定的可能性，通过仿真说明了无功调制会对一次调频产生影响。

但是，目前缺乏励磁系统和电力系统稳定器PSS对超低频振荡影响过程的研究，需要进一步明确励磁系统中电力系统稳定器PSS抑制超低频振荡的机理，为使用PSS和励磁控制抑制超低频振荡提供方向和理论依据。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种水电机组励磁系统影响超低频振荡的分析方法，通过分析励磁系统影响超低频振荡的机理，创新性地从耦合有功频率控制和无功电压控制的角度进行分析，进而从耦合上述两个过程的网络损耗和负荷的电压调节效应因素分析励磁系统附加PSS影响超低频振荡阻尼的原理及过程。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种水电机组励磁系统影响超低频振荡的分析方法，包括以下步骤：

S1、根据多机系统构建分析超低频振荡模式的等值单机单负荷模型；

S2、构建并训练基于电力系统稳定器的励磁控制系统的改进型四机两区系统模型；

S3、利用训练后的改进型四机两区系统模型根据等值单机单负荷模型分析励磁系统影响超频振荡的机理。

优选地，步骤S1具体包括以下分步骤：

S11、构建多机系统中各发电机的转子运动方程；

S12、根据各发电机的转子运动方程计算发电机输出电磁功率的偏差与发电机转速偏差量间传递函数；

S13、根据传递函数构建调速器与原动机构成的调速系统传递函数，得到等值单机单负荷模型。

该优选方案具有以下有益效果：

构建用于分析超低频振荡模式的等值单机单负荷模型，得到调速系统传递函数，为进一步求解改进型四机两区系统在振荡模式对应的特征值提供参数依据。

优选地，步骤S12具体包括以下分步骤：

S121、计算多机系统中各发电机输出电磁功率的偏差之和，表示为：

其中，Δω为发电机转速偏差量，P_L0j为第j个负载有功负荷额定值，Δf为多机系统频率的偏差量，K_L为频率调节效应系数，ΔP_ei为第i个发电机输出电磁功率的偏差，ΔP_Lj为第j个实际的有功负荷偏差量；

S122、根据各发电机输出电磁功率的偏差之和计算多机系统中各发电机的转子运动方程之和，表示为：

其中，D_i为第i个发电机的阻尼系数，T_Ji为第i个发电机的惯性时间常数，t为时间，ΔP_mi为第i个发电机的输入机械功率偏差；

S123、对多机系统中各发电机的转子运动方程之和进行拉普拉斯变换，得到发电机输出电磁功率的偏差与发电机转速偏差量间传递函数。

该优选方案具有以下有益效果：

将多机系统等值为单机单负荷模型，简化分析过程。

优选地，步骤S123中传递函数表示为：

其中，G_gen(s)为等值发电机的传递函数，T_Ji为频率调节效应系数，K_L为频率调节效应系数，P_L0j为第j个负载的有功负荷额定值，D_i为第i个发电机的阻尼系数，Δω(s)为发电机转速偏差量，ΔP_m(s)为等值发电机总的输入机械功率偏差，s为复频率。

优选地，步骤S2具体为：

利用基于电力系统稳定器的励磁控制系统的四阶模型的发电机替换基础的四机两区系统中发电机，得到改进型四机两区系统模型，并对改进型四机两区系统模型进行调参，得到改进型四机两区系统模型。

该优选方案具有以下有益效果：

构建用于分析励磁系统对超低频振荡影响的改进型四机两区系统。

优选地，步骤S2中基于电力系统稳定器的励磁控制系统的控制策略包括以下分步骤：

A1、构建电力系统稳定器的传递函数，表示为：

其中，G_EX(s)为励磁控制系统的传递函数，K_A和T_A分别为励磁控制的增益和时间常数，s为复参变量。

A2、构建励磁控制系统的传递函数，表示为：

其中，G_EX(s)为励磁控制系统的传递函数，K_A和T_A分别为励磁控制的增益和时间常数。

优选地，步骤S3具体包括以下分步骤：

S31、在忽略电压调节效应的条件下，利用训练后的改进型四机两区系统模型求解等值单机单负荷模型对应的闭环系统传递函数，得到求解结果；

S32、根据求解结果分析励磁系统影响超频振荡的机理。

该优选方案具有以下有益效果：

通过多机系统等值为单机单负荷系统简化分析过程，并基于改进的四机两区系统进行超低频振荡模式分析，完善了励磁系统影响超低频振荡的分析方法和机理研究。

本发明具有以下有益效果：

根据多机系统构建分析超低频振荡模式的等值单机单负荷模型，与构建并训练后的带基于电力系统稳定器的励磁控制系统的改进型四机两区系统模型，利用改进型四机两区系统模型求解等值单机单负荷模型中传递函数，得到传递函数的极点，即改进型四机两区系统振荡模式对应的特征值，从而确定超低频振荡现象出现的主要原因，为研究励磁系统影响超频振荡的机理提供依据，并针对忽略网损和考虑负荷的电压调节效应情况进行传递函数和阻尼转矩分析，得到励磁系统影响超低频振荡阻尼的详细过程，较为详细地分析了水电机组励磁系统影响超低频振荡的机理，弥补了励磁系统抑制超低频振荡的空缺。

附图说明

图1为本发明提供的一种水电机组励磁系统影响超低频振荡的分析方法的步骤流程图；

图2为步骤S1的分步骤流程图；

图3为步骤S12的分步骤流程图；

图4为等值单机单负荷模型的系统框图；

图5为电力系统稳定器的励磁控制系统的控制流程图；

图6为基于电力系统稳定器PSS的励磁控制系统的控制框图；

图7为步骤S3的分步骤流程图；

图8为步骤S31的分步骤流程图；

图9为系统频率偏差到负荷端电压偏差再到负荷功率偏差的传递函数的控制框图。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

如图1所示，本发明实施例提供一种水电机组励磁系统影响超低频振荡的分析方法，包括以下步骤：

S1、根据多机系统构建分析超低频振荡模式的等值单机单负荷模型；

可选的，多机系统(多机系统是指有多台发电机组(电源)的电力系统)中所有发电机的转速大小和相位相同，所有发电机的转速偏差相同，在忽略网损和负荷的电压调节效应的情况下，可建立用于分析超低频振荡模式的等值单机单负荷模型。

如图2所示，优选地，步骤S1具体包括以下分步骤：

S11、构建多机系统中各发电机的转子运动方程；

可选的，多机系统中出现超低频振荡时，所有发电机共同振荡，转速大小和相位相同，因此所有发电机的转速偏差相同，用Δω表示，其第i个发电机线性化后的转子运动方程所示。

其中，T_J为发电机的惯性时间常数；Δω为发电机转速偏差量；ΔP_m为原动机输出机械功率的偏差；ΔP_e为发电机输出电磁功率的偏差；D为发电机的阻尼系数。

S12、根据各发电机的转子运动方程计算发电机输出电磁功率的偏差与发电机转速偏差量间传递函数；

如图3所示，优选地，步骤S12具体包括以下分步骤：

S121、计算多机系统中各发电机输出电磁功率的偏差之和，表示为：

其中，Δω为发电机转速偏差量，P_L0j为第j个负载有功负荷额定值，Δf为多机系统频率的偏差量，K_L为频率调节效应系数，ΔP_ei为第i个发电机输出电磁功率的偏差，ΔP_Lj为第j个实际的有功负荷偏差量；

可选的，发电机的转速偏差相同，忽略掉电网传输电能中的各种电能损失，负荷仅仅考虑频率调节效应的影响而忽略电压调节效应，可以得到多机系统中各发电机输出电磁功率。

S122、根据各发电机输出电磁功率的偏差之和计算多机系统中各发电机的转子运动方程之和，表示为：

其中，D_i为第i个发电机的阻尼系数，T_Ji为第i个发电机的惯性时间常数，t为时间，ΔP_mi为第i个发电机的输入机械功率偏差；

S123、对多机系统中各发电机的转子运动方程之和进行拉普拉斯变换，得到传递函数。

优选地，步骤S123中传递函数表示为：

其中，G_gen(s)为等值发电机的传递函数，T_Ji为频率调节效应系数，K_L为频率调节效应系数，P_L0j为第j个负载的有功负荷额定值，D_i为第i个发电机的阻尼系数，Δω(s)为发电机转速偏差量，ΔP_m(s)为等值发电机总的输入机械功率偏差，s为复参变量。

可选的，对多机系统中各发电机的转子运动方程之和进行拉普拉斯变换，得到发电机转速偏差量Δω与原动机输出机械功率的偏差ΔP_m的传递函数。

S13、根据传递函数构建调速器与原动机构成的调速系统传递函数，得到等值单机单负荷模型，表示为：

其中，G_m(s)为速系统传递函数。

可选的，此时可以将多机系统等值为单机单负荷系统，该等值单机单负荷的系统如图4所示。

S2、构建并训练基于电力系统稳定器的励磁控制系统的改进型四机两区系统模型；

可选的，构建一个带基于电力系统稳定器的励磁控制系统的改进型四机两区系统模型，用于仿真分析有功功率控制过程与无功电压调节过程的耦合方式，在原有的四机两区系统中采用带基于电力系统稳定器的励磁控制系统的发电机，并设置励磁系统与原动系统，即调速器与原动机的参数，为后续求解不同情况下的系统特征比对，分析励磁系统对超低频振荡的影响提供数据支撑。

优选地，步骤S2具体为：

利用基于电力系统稳定器的励磁控制系统的四阶模型的发电机替换基础的四机两区系统中发电机，得到改进型四机两区系统模型，并对改进型四机两区系统模型进行调参，得到改进型四机两区系统模型。

可选的，发电机均使用并联型比例-积分-微分(PID)型调速器，其传递函数G_gov(s)的表达式为：

其中：Δω(s)为发电机转速偏差量；Δμ(s)为水轮机导叶或汽轮机汽门开度变化量；K_P，K_I，K_D分别为调速器的比例、积分和微分系数；B_P为调差系数；T_G为伺服系统的时间常数；s为复参变量，满足s＝σ+jω，并设置调差系数B_P＝0.01，调速器比例为K_P＝1，调速器的积分系数K_I＝0.5，调速器的微分系数K_D＝0.5，伺服系统的时间常数T_G＝0.2s；

另，对于四机系统中G1和G2为水轮发电机组，G3和G3为汽轮发电机组，对于水轮机传递函数G_ht(s)和汽轮机传递函数G_st(s)的表达式分别为：

其中，T_W为水启动时间(即水锤效应时间常数)；F_HP为高压缸稳态输出功率占汽轮机总输出功率的比例；T_CH为主进气容积效应时间常数；T_RH为中间再热蒸汽容积效应时间常数，并设置：水轮机G1、G2的水启动时间T_W为0.5s、2s；汽轮中G3高压缸稳态输出功率占汽轮机总输出功率的比例F_HP、主进气容积效应时间常数T_CH、中间再热蒸汽容积效应时间常数T_RH分别为0.3、0.1s、4s；汽轮机中G4的高压缸稳态输出功率占汽轮机总输出功率的比例F_HP、主进气容积效应时间常数T_CH、中间再热蒸汽容积效应时间常数T_RH分别为0.3、0.3s和10s；

对于改进型的四机两区系统中无功负荷采用恒阻抗模型，有功负荷采用考虑频率调节效应的恒阻抗加恒功率静态模型，有功负荷P_L表示：

其中，P_L0为有功负荷额定值，K_Z和1-K_Z分别为恒阻抗、恒功率负荷的比例，U和U₀分别为负荷节点电压实际值和额定值，K_L为频率调节效应系数，Δf为系统频率的偏差量。

如图5所示，优选地，步骤S2中基于电力系统稳定器的励磁控制系统的控制策略包括以下分步骤：

A1、构建电力系统稳定器的传递函数，表示为：

其中，G_PSS(s)为电力系统稳定器的传递函数，K_STAB为电力系统稳定器PSS的增益，T_W为隔直环节的时间常数，T₁为超前环节的时间常数，T₂为滞后环节的时间常数，s为复参变量；

A2、构建励磁控制系统的传递函数，表示为：

其中，G_EX(s)为励磁控制系统的传递函数，K_A和T_A分别为励磁控制的增益和时间常数。

可选的，励磁控制系统的传递函数，满足：

其中，U_t为改进型四机两区系统的电压参考值，U_ref为改进型四机两区系统的实际电压；

基于电力系统稳定器PSS的励磁控制系统的控制框图，如图6所示，其中，K_STAB为电力系统稳定器PSS的增益，T_W为隔直环节的时间常数，T₁为超前环节的时间常数，T₂为滞后环节的时间常数，K_A和T_A分别为励磁控制的增益和时间常数，并设置参数为：K_STAB＝9.5，T_W＝1.4s，T₁＝0.154s，T₂＝0.033s，K_A＝50，T_A＝0.05s。

S3、利用训练后的改进型四机两区系统模型根据等值单机单负荷模型，分析励磁系统影响超频振荡的机理。

如图7所示，优选地，步骤S3具体包括以下分步骤：

S31、在忽略电压调节效应的条件下，利用训练后的改进型四机两区系统模型求解等值单机单负荷模型对应的闭环系统传递函数，得到求解结果；

可选的，在改进型四机两区系统模型的基础上，从忽略网损和负荷的电压调节效应(线路电阻为0，K_Z＝0)、忽略网损考虑负荷的电压调节效应(线路电阻为0，K_Z＝0.4)以及考虑网损忽略负荷的电压调节效应(线路电阻不为0，K_Z＝0)三种情况进行仿真分析，修改励磁控制或电力系统稳定器PSS的参数，得到三组超低频振荡模式对应的特征值表如下表1、表2和表3所示；

通过对比分析发现，情况1下修改励磁控制或PSS的参数后特征值不发生改变，情况2或3下修改励磁控制或电力系统稳定器PSS的参数后特征值发生改变，可知励磁系统影响超低频振荡的外因是网络损耗或负荷的电压调节效应。而情况2下在去掉电力系统稳定器PSS后，仅改变励磁控制参数后特征值不发生改变，可知励磁系统影响超低频振荡的内因是励磁系统附加电力系统稳定器PSS；

且励磁系统附加电力系统稳定器，并针对忽略网损考虑负荷的电压调节效应的情况，上述表图可以得知电力系统稳定器PSS以及负荷的电压调节效应是耦合有功频率控制过程和无功电压控制过程的关键因素；在考虑以上两个因素后，进一步确定系统频率偏差影响负荷功率偏差关系。

表1情况1下4机2区系统仿真结果

仿真算例	K<sub>A</sub>	T<sub>A</sub>	K<sub>STAB</sub>	T<sub>W</sub>	T<sub>1</sub>	T<sub>2</sub>	特征值
								1	50	0.05	9.5	1.4	0.154	0.033	-0.041+0.264i
2	50	0.05	19	1.4	0.154	0.033	-0.040+0.265i
								3	50	0.05	9.5	2.8	0.154	0.033	-0.040+0.264i
4	50	0.05	9.5	1.4	0.308	0.033	-0.041+0.264i
								5	50	0.05	9.5	1.4	0.154	0.066	-0.041+0.264i

表2情况2下4机2区系统仿真结果

仿真算例	K<sub>A</sub>	T<sub>A</sub>	K<sub>STAB</sub>	T<sub>W</sub>	T<sub>1</sub>	T<sub>2</sub>	特征值
								6	50	0.05	9.5	1.4	0.154	0.033	-0.0194+0.171i
7	50	0.05	19	1.4	0.154	0.033	-0.0184+0.136i
								8	50	0.05	9.5	2.8	0.154	0.033	-0.0242+0.138i
9	50	0.05	9.5	1.4	0.308	0.033	-0.0182+0.171i
								10	50	0.05	9.5	1.4	0.154	0.066	-0.0198+0.171i
11	50	0.05	0	1.4	0.154	0.033	0.005+0.263i
								12	100	0.05	0	1.4	0.154	0.033	0.006+0.264i
13	50	0.1	0	1.4	0.154	0.033	0.005+0.263i

表3情况3下4机2区系统仿真结果

仿真算例	K<sub>A</sub>	T<sub>A</sub>	K<sub>STAB</sub>	T<sub>W</sub>	T<sub>1</sub>	T<sub>2</sub>	特征值
								1	50	0.05	9.5	1.4	0.154	0.033	-0.041+0.264i
2	50	0.05	19	1.4	0.154	0.033	-0.040+0.265i
								3	50	0.05	9.5	2.8	0.154	0.033	-0.040+0.264i
4	50	0.05	9.5	1.4	0.308	0.033	-0.041+0.264i
								5	50	0.05	9.5	1.4	0.154	0.066	-0.041+0.264i

S32、利用阻尼转矩法根据求解结果分析励磁系统影响超频振荡的机理。

如图8所示，优选地，步骤S32具体包括以下分步骤：

S321、构建系统频率偏差与负荷功率偏差的传递函数，表示为：

其中，G_L(s)为系统频率偏差与负荷功率偏差的传递函数值，Δf为系统频率偏差，ΔP_e为发电机输出电磁功率的偏差，即负荷功率偏差，G_PSS(s)、G_EX(s)分别为励磁控制和电力系统稳定器环节传递函数，G_F(s)为励磁绕组部分传递函数，K₁为发电机暂态电势ΔE_q′与端电压ΔU_i的比例系数；K₂为发电机电压ΔU_i与负荷电压ΔU_j的比例系数，K₃为发电机电压ΔU_i与负荷功率偏差ΔP_e的比例系数；

如图9所示，可选的，如图系统频率偏差与负荷功率偏差的传递函数确定了励磁系统耦合有功频率控制和无功电压控制的途径。

S322、利用阻尼转矩法分析系统频率偏差与负荷功率偏差的传递函数，得到励磁系统影响超频振荡的机理。

可选的，进一步使用阻尼转矩法分析该模型以得到励磁系统影响超低频振荡阻尼的详细过程，设系统的超低频振荡频率为ω_d，将s＝jω_d代入系统频率偏差与负荷功率偏差的传递函数，可表示为：G_L(jω_d)＝K_D+jK_S，式中，K_D＝Re[G_L(jω_d)]为电磁功率的阻尼系数，其值若为正数，则有利于振荡的衰减；K_S为电磁功率同步系数；

本发明提供的一种水电机组励磁系统影响超低频振荡的分析方法，该方法对超低频振荡模式进行分析，确定产生超低频振荡的原因，然后在四机两区系统中通过仿真分析得到励磁系统耦合有功频率控制和无功电压控制的途径，最终针对忽略网损和考虑负荷的电压调节效应情况进行传递函数和阻尼转矩分析，得到励磁系统影响超低频振荡阻尼的详细过程，较为详细地分析了水电机组励磁系统影响超低频振荡的机理，弥补了励磁系统抑制超低频振荡的空缺。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种水电机组励磁系统影响超低频振荡的分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据多机系统构建分析超低频振荡模式的等值单机单负荷模型；

S2、构建并训练基于电力系统稳定器的励磁控制系统的改进型四机两区系统模型；

S3、利用训练后的改进型四机两区系统模型根据等值单机单负荷模型分析励磁系统影响超频振荡的机理。

2.根据权利要求1所述的水电机组励磁系统影响超低频振荡的分析方法，其特征在于，步骤S1具体包括以下分步骤：

S11、构建多机系统中各发电机的转子运动方程；

S12、根据各发电机的转子运动方程计算发电机输出电磁功率的偏差与发电机转速偏差量间传递函数；

S13、根据传递函数构建调速器与原动机构成的调速系统传递函数，得到等值单机单负荷模型。

3.根据权利要求2所述的水电机组励磁系统影响超低频振荡的分析方法，其特征在于，步骤S12具体包括以下分步骤：

S121、计算多机系统中各发电机输出电磁功率的偏差之和，表示为：

其中，Δω为发电机转速偏差量，P_L0j为第j个负载有功负荷额定值，Δf为多机系统频率的偏差量，K_L为频率调节效应系数，ΔP_ei为第i个发电机输出电磁功率的偏差，ΔP_Lj为第j个实际的有功负荷偏差量；

S122、根据各发电机输出电磁功率的偏差之和计算多机系统中各发电机的转子运动方程之和，表示为：

其中，D_i为第i个发电机的阻尼系数，T_Ji为第i个发电机的惯性时间常数，t为时间，ΔP_mi为第i个发电机的输入机械功率偏差；；

S123、对多机系统中各发电机的转子运动方程之和进行拉普拉斯变换，得到发电机输出电磁功率的偏差与发电机转速偏差量间传递函数。

4.根据权利要求3所述的水电机组励磁系统影响超低频振荡的分析方法，其特征在于，步骤S123中传递函数表示为：

其中，G_gen(s)为等值发电机的传递函数，T_Ji为频率调节效应系数，K_L为频率调节效应系数，P_L0j为第j个负载的有功负荷额定值，D_i为第i个发电机的阻尼系数，Δω(s)为发电机转速偏差量，ΔP_m(s)为等值发电机总的输入机械功率偏差，s为复参变量。

5.根据权利要求1所述的水电机组励磁系统影响超低频振荡的分析方法，其特征在于，步骤S2具体为：

利用基于电力系统稳定器的励磁控制系统的四阶模型的发电机替换基础的四机两区系统中发电机，得到改进型四机两区系统模型，并对改进型四机两区系统模型进行调参，得到改进型四机两区系统模型。

6.根据权利要求5所述的水电机组励磁系统影响超低频振荡的分析方法，其特征在于，步骤S2中带电力系统稳定器的励磁控制系统的控制策略包括以下分步骤：

A1、构建电力系统稳定器的传递函数，表示为：

其中，G_PSS(s)为电力系统稳定器的传递函数，K_STAB为电力系统稳定器PSS的增益，T_W为隔直环节的时间常数，T₁为超前环节的时间常数，T₂为滞后环节的时间常数，s为复参变量；

A2、构建励磁控制系统的传递函数，表示为：

其中，G_EX(s)为励磁控制系统的传递函数，K_A和T_A分别为励磁控制的增益和时间常数。

7.根据权利要求1所述的水电机组励磁系统影响超低频振荡的分析方法，其特征在于，步骤S3具体包括以下分步骤：

S31、在忽略电压调节效应的条件下，利用训练后的改进型四机两区系统模型求解等值单机单负荷模型对应的闭环系统传递函数，得到求解结果；

S32、根据求解结果分析励磁系统影响超频振荡的机理。

8.根据权利要求7所述的水电机组励磁系统影响超低频振荡的分析方法，其特征在于，步骤S32具体包括以下分步骤：

S321、构建系统频率偏差与负荷功率偏差的传递函数，表示为：

其中，G_L(s)为系统频率偏差与负荷功率偏差的传递函数值，Δf为系统频率偏差，ΔP_e为发电机输出电磁功率的偏差，即负荷功率偏差，G_PSS(s)、G_EX(s)分别为励磁控制和电力系统稳定器环节传递函数，G_F(s)为励磁绕组部分传递函数，K₁为发电机暂态电势ΔE_q′与端电压ΔU_i的比例系数；K₂为发电机电压ΔU_i与负荷电压ΔU_j的比例系数，K₃为发电机电压ΔU_i与负荷功率偏差ΔP_e的比例系数；

S322、利用阻尼转矩法分析系统频率偏差与负荷功率偏差的传递函数，得到励磁系统影响超频振荡的机理。

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