导读:Kundur 第 12 章的专题:互联电网的 0.1-2Hz 功率振荡随联网增大而阻尼减弱——PSS 通过励磁通道注入人工阻尼。
振荡的机理
两机(或两机群)之间经弱联络线交换功率,摇摆方程耦合出区间振荡模式:特征值实部接近零甚至为正。高增益快速励磁(为暂态稳定而设)反而削弱阻尼——「稳定」与「稳定」打架的经典案例。
特征值分析(小信号稳定)量化各模式的阻尼比与参与因子:参与因子指出哪些机组该装 PSS——多机系统的 PSS 配置是特征值技术的主场。
PSS 的设计
PSS 结构:转速/功率信号 → 隔直(washout,只响应振荡)→ 相位补偿(超前滞后链)→ 限幅 → 励磁附加信号。设计目标:在振荡频率处让电磁转矩增量与转速同相(纯阻尼转矩)。
相位补偿的整定:用相位分析仪在控制对象频响上让 PSS 相位抵消励磁-功角通道的滞后。现场投切试验(检查无功反调、轴扭振互作用 SSO 风险)是投运前的强制项。
新能源时代的新形态
变流器接口的风电光伏没有同步机惯量,振荡模式移频(次同步、超同步、宽频振荡)——传统 PSS 失效,变流器阻尼控制与宽频振荡抑制成为新前沿。Kundur 框架的「阻尼转矩分析」思想仍然适用,只是对象换成变流器。
常见误区
- PSS 增益过高引发扭振互作用(轴系次同步谐振事故的教训)。
- washout 环节时间常数设置不当,把慢功率调整也阻尼掉。
吃透自检
- 能解释低频振荡的物理机理
- 能设计 PSS 的相位补偿并说明验证步骤
- 能陈述 PSS 投运试验的安全检查项