广东电网电力系统稳定器应用的现状与管理
>廉建华¹，陈迅²
2．广东省电力试验研究所，广东广州510600）

　　近年来，各种各样的配备快速励磁系统的发电机投入到电网运行中，从而使系统中许多与机组励磁系统相关的低频振荡模式（0．2～2．5Hz）的综合阻尼比受到了削弱或降低，甚至出现了负阻尼，从而导致电网不断出现负阻尼或弱阻尼低频振荡现象，系统的安全与稳定运行受到威胁，于是国内外纷纷采取措施，在电网中大量投入PSS来抑制低频振荡，从而加强系统阻尼。目前国内大部分电网都有投入PSS，如湖北电网、浙江电网、四川电网；东北、华北电网仅在2001年里分别有数10台机组投入了PSS。前苏联地区电网几乎所有大机组均按照管理规定要求投入了PSS。
2　广东省电网投入PSS的必要性分析
　　目前广东省主网除与粤东、粤东北、粤北、粤西几个地区联网外，还与云、黔、桂三省、香港特别行政区的电网联接，将来还要与湖南等省电网相连，因此有可能同时存在着多种弱阻尼或负阻尼振荡模式。据统计，2002年上半年，广东省网与南方电网、香港电网的联网中就记录下多次低频振荡事件。
　　一般来说，每台机组接入电网都会带来一个与其相关密切的振荡模式，该振荡模式的阻尼比通常是比较低的，达不到国内当前的有关标准或规定。广东省电力试验研究所根据2001年的电网数据进行了计算，结果显示，除了近几年刚刚投入PSS的青溪水电厂、枫树坝水电厂和大亚湾核电站的机组阻尼比大于0．1外，其他电厂机组强相关的振荡　　模式阻尼比均小于0．1，就连安装了PSS的沙角B中一些大机组，如抽水蓄能B电厂、珠海发电厂、沙角C电厂机组的相关阻尼比均在零附近；蓄能A电厂、新丰江水电厂、长湖水电厂的阻尼比也都小于0．02。按照国内目前比较流行的观点来看，阻尼比小于0．05则属于弱阻尼，阻尼比大于0．1才属于强阻尼。国家标准《大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件》和《大型汽轮发电机交流励磁机励磁系统（讨论稿）》均规定阻尼比须大于0．1。可见，广东省内尚有相当一部分机组的阻尼比有待于进一步提高。
　　PSS是目前已经被证实的最有效的阻尼低频振荡的方法，也是国际大电网会议推荐的首选措施。因此，我省也应该效法国内外先进电网的经验，在省内的相关机组上适当安装或投入PSS，提高与各电厂机组强相关的振荡模式的阻尼比，这对于减小与各地区重要联络线的功率振荡幅值、提高机组的抗扰动能力、改善各地区电网的动态稳定性，具有显著的效果。因而也降低了导致电网稳定破坏、失去机组或负荷、造成设备损坏和经济损失的概率，具有重要的现实意义和经济效益。这也是国电公司《输电网安全性评价》的要求，同时也是挂网发电企业应尽的义务。
3　广东省目前PSS投运的现状和已经具备的条件　　
　　1987年，广东省电网第一次在沙角B厂的2台350MW机组投入PSS，该PSS是中国电科院、广东省电力试验研究所和香港中华电力公司共同研究开发的装置。
　　1997年底，广东省电力试验研究所独立完成了枫树坝水电厂2台80MW机组的PSS投运试验，这是广东省内第一次独立承担PSS投运试验。　　2001年，经过近一年的攻关研究，广东省电力试验研究所完成了“实用型PSS参数设计与现场试验方法的研究及应用”的科研项目，并在青溪电厂机组上进行了实践检验，获得圆满成功，成果达到国内先进水平，成为国内为数不多的几家全面掌握PSS理论及应用的单位。为广东省独立承担省内机组PSS大规模投入运行提供了保证。目前，在广州蓄能水电厂A、B厂的8台机组上，PSS的推广应用获得了成功。
在广东省内，有10台PSS分别投入到沙角B电厂、枫树坝水电厂、青溪水电厂、大亚湾核电站、岭澳核电站的机组，广州蓄能电站A，B厂也分别有4台PSS机组完成了现场参数优化试验。
4　目前PSS运行中存在的问题
4．1　标准问题　　
　　对于PSS阻尼比的大小要求问题，学术界持有很多不同观点。按照国内目前比较流行的观点来看，阻尼比小于0．05则属于弱阻尼，阻尼比大于0．1才属于强阻尼；也有一部分学者认为阻尼比偏小一些也可以满足要求，标准可适当降低。目前国内只有一些新国家标准对PSS提出了比较明确的要求。国家标准《大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件》和《大型汽轮发电机交流励磁机励磁系统（讨论稿）》规定发电机的阻尼比应该大于0．1。
　　此外，从理论上讲，每台机组的投入都会产生相关的振荡模式，同时也会在不同程度上对系统内一些原有的振荡模式产生影响，故有些学者认为所有的大机组都必需投入PSS（许多省、区已经这样做），而也有些学者认为不必将所有的大机组的PSS都投入，而只需将足够数量的相关机组投入即可。
　　一般来说，机组只有在投入PSS后，阻尼比才有可能达到0．1的新国标要求。
4．2　管理上的问题
　　从电网的管理层来讲，应该根据本省的特点，在有关的规定或规程（例如调度规程或电厂上网协议）中写入有关PSS的条款，明确各方的权、责、利。同时还应该建立相应的考核措施和考核体制，在厂网分家的新形势下，这一点尤其重要，恰恰这一项广东省内目前尚属空白，有待改进。
　　有些发电部门的人员认为：“PSS解决的是电力系统稳定的问题，与发电厂没有直接关系”。其实不然，正是由于电厂机组的接入才会在电网中产生相关的振荡模式和带来与其他机组间失步的稳定问题。投入PSS首先是提高了机组自身的阻尼比和抗扰动能力，受益者是自己；其次，电网稳定了，也为机组的安全可靠发电提供了保障。因此，各个发电部门，应正确分析问题发生的根源，主动采取措施，提高机组的动态稳定性。
4．3　运行部门的问题
　　有相当一部分发电厂，由于对运行人员培训不够、或对日常的运行检修工作抓的不够深入细致，对自己的励磁系统设备不了解（大多达不到如继电保护那样的了解深度），提不出所需的符合实际的励磁系统模型和参数，也无法在试验时根据试验单位的要求，对模型中的参数进行调整，该问题在使用进口设备和非线性励磁的电厂尤其突出。
　　鉴于以上问题，建议各个发电厂应该进一步加强励磁技术方面的培训，电网方面也应该有相应的管理和考核措施出台。
4．4　励磁系统模型的问题
　　PSS的设计、计算和现场试验需要提供正确的励磁系统数学模型，这一点对调度、设计和研究部门也是非常重要的。由于模型的推导、建立，理论性较强，受操作人员水平的限制难以完成，建议各电厂在制定订货合同或招标书时，就要明确提出由制造厂提供准确的模型和参数。目前励磁调节器已经微机化，余下少数也多为集成电路产品，完成这一任务应该不困难。
　　要注意的是有一些厂家提供的与实际情况不相符，只是某一指定工况下的励磁系统模型。这就要求业主的技术人员能够发现，与厂家沟通完善。特别要注意的是设计好的PSS参数须经试验或实际运行检验。
4．5　励磁系统PSS的性能与分类
　　PSS信号输入可以分为电磁功率、加速功率、频率偏差、转速偏差或复合信号输入等方式，他们各有特色，应用最多的是第一种方式。
　　超前滞后环节有1阶的、2阶的，甚至还有不带此环节的，从PSS优化设计的角度来看，采用2阶超前滞后环节的PSS性能最好，可调整的补偿角也最大。
　　对于不同的机组，所需的补偿角也不同。由于各厂家的设计水平和思想各不相同，因此相应PSS的性能及实用性各不相同。有些厂家的产品是不适合进行大角度补偿的，因此，在产品定货时，建议各电厂在订货合同或招标书中，应该根据设备的特点提出具体要求。
4．6　PSS的参数设计标准问题
　　从理论上来讲，PSS要达到点上最优补偿的效果可以有无数组解，但这种点上最优结果有可能在电网结构或者运行方式发生较大变化后，效果明显变差。因此在参数设计上应该充分考虑本地电网的特点和在有关频率带宽上进行良好的带宽补偿，而
不能仅仅是某一个点上的最优补偿。
　　建议广东省电网的PSS设计要至少满足在0．3～2．0Hz的频率带宽上均能够提供正阻尼。
4．7　励磁系统PSS的现场试验问题
　　根据国标要求，厂家的产品应该具备必要的测试点用以试验，但有些厂家的产品缺少必要的测点、还有些产品由于原理特殊，在应用和检验方面尚未有很好、实用的方法。因此我们在设备订货时就应该提出在PSS环节的输入、输出端和励磁调节器的电压相加点处预留试验测点和信号加入点。
5　结论
　　a）目前在国内外，电力系统稳定器已经成为提高电力系统动态稳定的重要手段，广东省的低频振荡问题也越来越严重。因此根据广东省电网的特点，在各大板块的机组中投入PSS是十分必要的。
　　b）在厂网分家的新形势下，电网的管理层应该根据本省的特点，在有关的规定或规程中写入有关PSS的条款，明确各方的权、责、利。同时还应该建立相应的考核措施和考核体制。
　　c）各个发电部门，也应该履行自己对电网安全、稳定运行应尽的义务，尤其应该主动采取措施投入PSS，使阻尼比满足国标规定的0．1要求，消除由自身弱阻尼引起的本机振荡模式。
　　d）发电厂应该在人员培训和日常的运行检修方面进一步加强对励磁工作的管理力度，保证有关人员对PSS在内的励磁系统（设备、原理、模型、测试等）技术的全面掌握。
　　e）各电厂在励磁系统产品定货时就应该充分考虑使其满足发电机和电网的各项要求；在订货合同或招标书中，应该明确要求厂家提供典型的数学模型、参数，并设计足够的、满足试验需要的测量点和调节点。
　　f）比较详细和准确的励磁系统模型是PSS参数设计和应用的基础，也是电力系统规划、设计、调度、和研究中所必须的，因此在电网中开展励磁系统参数和模型的测量与辨识方面的研究与应用工作，已经成为当务之急。
　　g）目前国内、省内应该在有关的国标或行业标准中均统一地写入[1][2]下一页