基于MATLAB仿真的H∞电力系统稳定器（PSS）设计研究_开题报告

（一）课题意义

随着我国电力建设事业的发展，大容量发电厂和超高压远距离输电线路正在建设和投入运行，电力系统的稳定问题更显突出。电力系统失去稳定性，往往会造成大面积停电，给国民经济带来严重损失。

目前，多种因素结合在一起，使得系统的稳定性有日益恶化的趋势，如何提高电力系统的稳定性成为了一个迫切需要解决的问题。

我国电力系统采用PSS较晚。国内第一台PSS与1980年在八盘峡电厂投入运行。此后在湖南凤滩电厂4台100MW机组上安装了PSS，使凤滩至益阳间线路输送功率从160MW增至273MW以上。1984年初，由于香港青山电厂350MW机组高功率因数运行，只是广东至香港联络线发生低频功率振荡，1984年底在青山电厂机组配置了PSS后，解决了当时的低频振荡问题。在这之后，PSS在我国的电力系统中越来越多的采用。

（二）国、内外研究现状

1.国外研究现状

电力系统稳定器（PSS）在70年代国外已取得了丰富的经验。80年代很多电机厂都应经开始定型生产，与励磁调节器配套供应，并有成熟的计算和调试方法。主要国家的应用情况如下：

美国是电力系统稳定器的发源地，在60年代因联络线低频振荡引起线路跳闸而造成系统故障，1969年开始在发电机励磁系统中增加△ω负反馈以增加电力系统阻尼，称为PSS，开始主要在西部系统采用，近年来，GE公司、西屋公司等制造厂生产的大型发电机都提供PSS，已成为励磁装置的一个必备部分，广泛应用于各系统中。近年来又研制了微机PSS，用在来克丁顿抽水蓄能电站的6台325MVA机组上。

原苏联实际上在50年代就开始使用电力系统稳定器，不过那时没有PSS的名称，当时采用的附加反馈为发电机定子电流及其微分，成为强力式励磁调节器。那时只是与快速励磁配套，用以抑制大干扰后的振荡。未明确提出低频振荡和阻尼力矩的概念。

加拿大用改进励磁系统性能作为提高电力系统稳定的具体措施，采用高增益的快速励磁系统以提高系统的静态稳定、暂态稳定和电压稳定，采用PSS以提高动态稳定。PSS已成为加拿大电力系统发电机励磁系统必需的一个组成部分，如果PSS退出，某些发电机的出力将限制在50%左右。

德国西部电力系统从70年代到80年代末期，系统中最大单机容量已从300MW增大到火电机组1000MVA，原子能机组1700MVA；输电线路阻抗增大大约30%。为了解决系统电压波动，采用了高增益的快速电压调节器以改善系统静态稳定及电压稳定，并在所有的大机组上都配置了PSS，之后电网运行稳定。

日本为了增加系统阻尼，80年代大部分阻力机组均已安装PSS，对于快速励磁的中小型机组，部分采用双通道调节器，即在最小干扰时响应速度慢，以减小负阻尼；大干扰时响应速度快，以提高暂态性能。近年来研制的模糊PSS，进一步提高PSS对多级振荡的阻尼能力，已在美国取得专利。

澳大利亚1973年在土木特3井电站发生了不衰减功率振荡，当时采取的措施是减负荷及增加励磁。1974年由于某330KV线路并联电抗器故障退出，使利得尔发电机底砺运行，发生低频振荡。在一段时间内限制了低频发电机发力，这促使实行早已提出配置PSS的建议。1975年当维多利亚送电至南威尔士以及斯诺威的抽水蓄能电站时，多次发生低频振荡，在这之后立即采取措施，投入PSS取得了良好的效果，随着经验的积累，现在PSS已经被认为是发电机整体不可分割的一部分，每台大型发电机投入运行时必须有PSS，并需进行适合的调整。他们对新机组励磁系统的要求是：①高响应励磁系统；②配置PSS。

2.国内研究现状

我国电力系统采用PSS较晚。国内第一台PSS与1980年在八盘峡电厂投入运行。此后在湖南凤滩电厂4台100MW机组上安装了PSS，使凤滩至益阳间线路输送功率从160MW增至273MW以上。1984年初，由于香港青山电厂350MW机组高功率因数运行，只是广东至香港联络线发生低频功率振荡，1984年底在青山电厂机组配置了PSS后，解决了当时的低频振荡问题。在这之后，PSS在我国的电力系统中越来越多的采用。

电力系统稳定器的作用主要是抑制电力系统 0 .1～ 2 .5Hz 的低频振荡。电力系统稳定器的任务是接受这些振荡信号 , 并按要求传递给励磁电压调节器,通过电压调节器的自动控制作用,对发电机转子之间的相对振荡提供正阻尼[ 1] , 以此实现对振荡的抑制。

国内外大多数的电力系统稳定器都以 Pe 或 Δω或(Pm -Pe)为输入量, 而以 Pe 加 Δω同时为输入量的PSS 不多见。本文将就以 Pe 与Δω同时作为输入信号的 PSS 作以探讨。

二、^范文提纲

引言：本课题的研究意义及PSS的研究现状

PSS抑制电力系统低频振荡原理

1.1 电力系统低频振荡分析模型

1.2 电力系统低频振荡机理分析

1.3 影响阻尼的因数及解决措施

1.4 PSS的输入信号、传递函数

1.5 传统PSS的不足

2  H∞电力系统稳定器原理

2.1 H∞优化控制理论

2.2 H∞的设计

3 MATLAB仿真

3.1 H∞PSS仿真

3.2 仿真结果分析

4 总结与展望

4.1 总结

4.2 展望

三、参考文献

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