PSS(电力系统稳定器)模型

按照标准技术语言：电力系统稳定器Power System Stabilizer简称PSS.是励磁调节器通过一种附加控制功能.借助于AVR控制励磁输出.阻尼同步电机的低频功率振荡.用以改善电力系统稳定性能的一个或一组单元。

按照陈小明理解的技术语言：PSS是励磁调节器自动通道（自动电压调节器AVR）的附加环节或者附加装置.以低频0.2∼2.5Hz的有功功率摆动作为输入.经过放大和调整相位后叠加在AVR输出上.产生同发电机阻尼绕组一样效果的正阻尼.抵消单纯电压偏差调节的AVR所产生的负阻尼.防止电力系统出现低频振荡.提高电力系统动态稳定性。

显然.PSS只有一个叠加到AVR的输出量.至于输入量最少一个。按照PSS输入的不同可以划分出不同的PSS模型。按照其他方式划分.又有其他模型。无论什么理论.只要一说到分类.张三李四王麻子各有各的爱好.分类也就越来越多。幸好PSS源于美国.且数学模型研究不是中国人的特长.因此.PSS模型的划分还是比较简单的.美国电气和电子工程师协会(IEEE)1992年将PSS划分PSS1A型（单输入）和PSS2A型（双输入）.2005年版的IEEE为将PSS划分PSS1A（单输入Single-input PSS）、PSS2B（双输入Dual-input PSS）、PSS3B（双输入Dual-input PSS）、PSS4B（多频段Multi-band PSS）.这是目前PSS模型最权威的分类.也是学习和交流PSS技术的重要依据。

PSS1A.单输入PSS.两级超前滞后环节。最早的输入量是频率.现在普遍采用功率P.利用隔直环节得到ΔP,再对ΔP进行超前滞后处理.以达到抑制低频振荡之目的。PSS1A主要适用于火电厂.因为火电机组调负荷很慢.其有功变化频率不在PSS1A的频率范围.不会产生机组无功反调。PSS1A.简单可靠。所谓反调.就是发电机无功随有功增减而减增.显然不利于电力系统稳定.需要避免。

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PSS2B.双输入PSS.一个输入量是ω.一个是P.三级超前滞后环节。其原理是利用ω和P计算发电机机械功率ΔPm和电磁功率ΔPe.二者一减得到发电机的加速功率ΔPa.这样当机组单方向增负荷或单方向减负荷时.加速功率等于零.PSS不起作用即不产生无功反调。只有当机组有功增减变化即振动时.PSS才起作用.抑制系统低频振荡。

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PSS3B也是双输入PSS.一个输入量是ω.一个是P.相当于一个ω输入的单PSS与一个P输入的单PSS叠加、协调工作.在我国使用很少.我估计参数不好整定。

PSS4B是一个多频段的PSS.将ω分成三个频率段分别处理最后再叠加.可以提高PSS在超低频范围的作用.非常复杂.应用更加少见.但是理论研究前景看好。

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比较IEEE1992年版和2005年版PSS模型分类.PSS1A的分类没有变化.增加了PSS3B和PSS4B。令人困惑的是用P222B取代了PSS2A.为什么IEEE要用PSS2B来取代PSS2A呢？

比较PSS2A和PSS2B.二者都是双输入PSS.都是采用加速功率计算原理.唯一的区别是PSS2A只有两级超前滞后环节.而PSS2B具有三级超前滞后环节。超前滞后环节多.参数的调整方便.更加适用于工程领域。

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在2005年版IEEE之前.中国电力科学院发现只有两个超前滞后环节的PSS2A调整参数不方便.故实践中增加了一个环节.并把这种具有三个超前滞后环节的PSS2A称为的“改进型PSS2A”.从原理上称为“双输入信号加速功率型PSS”。2005年IEEE修订了PSS模型标准.把具有三个超前滞后环节的PSS2A称为PSS2B.替代了原来的PSS2A模型。

显然.从原理上讲.PSS2B也就是PSS2A.因此造成PSS2A与PSS2B在工程实践混用。但是按照IEEE的新标准.现在应该改叫PSS2B。

PSS在国外的历史始于上世纪60年代.在我国始于70年代.著名PSS专家刘取老师在《电力系统稳定性及发电机励磁控制》序言中对此有一个简单叙述。2006年水电励磁技术标准《DLT583_2006大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置技术条件》将PSS划分为“广义形式的单输入电力系统稳定器(PSS1A型)”和双输入电力系统稳定器（PSS2A）.如下图所示。

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2008年国家励磁技术标准《GBT7409.2-2008同步电机励磁系统电力系统研究用模型》将PSS划分为PSS1（单输入信号PSS）PSS2（加速功率型PSS）PSS3（双输入信号PSS）.也如下图所示。

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显然.国标的PSS1就是IEE的PSS1A.PSS2就是PSS2B.PSS3就是PSS3B。但是我们习惯上还是采用IEEE标准《IEEE Std 421.5-2005 IEEE推荐的电力系统稳定研究用励磁系统数学模型（IEEE Recommended Practice for Excitation System Models for Power System Stability Studies）》来划分PSS模型。

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