研究电力系统暂态单机无穷大系统,附加PSS,有无PSS下仿真的波形,包含稳态运行,机端小扰动仿真实验,机端突然三相短路实验。 可直接出波形。
咱今天来折腾单机无穷大系统的暂态仿真,重点看看PSS(电力系统稳定器)到底能不能镇住场子。直接上Simulink开搞,手头有台同步发电机连着无穷大电网,先给整个系统配齐AVR(自动电压调节器)当基础装备。
先看无PSS的裸奔状态。搭建模型时记得把PSS模块当空气,同步机的参数设置里阻尼系数故意调低到0.3,转速测量信号直接喂给AVR。这时候运行稳态仿真,机端电压看着挺稳,但咱知道这是暴风雨前的宁静。
% 同步机基本参数配置 syn_machine.Inertia = 6.5; syn_machine.Damping = 0.3; syn_machine.Xd = 1.8; syn_machine.Xq = 1.7;突然给发电机来个5%的功率小扰动,Simulink里用Step模块搞突袭。这时候观察转子角曲线,会看到典型的"秋千效应"——振幅越来越大,活像喝高了的钟摆。这时候就该PSS出场救场了。
研究电力系统暂态单机无穷大系统,附加PSS,有无PSS下仿真的波形,包含稳态运行,机端小扰动仿真实验,机端突然三相短路实验。 可直接出波形。
上PSS的时候注意相位补偿设计,这里用个二阶超前滞后环节:
% PSS传递函数设置 pss_block.Numerator = [0.8 0.6]; pss_block.Denominator = [1 0.2]; pss_block.TimeConstant = 0.1;接入PSS后重新仿真,转子角的摆动幅度肉眼可见地缩小,大概3秒内就收敛了。这里的关键是PSS通过引入附加阻尼转矩,相当于给系统装了减震器。
重头戏是三相短路实验。在机端设置0.1秒的金属性短路故障,这时候无PSS系统的功角直接表演"撑杆跳",电压跌到0.4pu以下还迟迟回不来。上PSS后虽然也挨了一闷棍,但故障切除后1秒内就爬回0.95pu以上。
% 短路故障设置 fault_block.StartTime = 2; fault_block.Duration = 0.1; fault_block.TransitionTime = 0.001;几个实战经验:
- PSS参数不是玄学,相位补偿得跟着系统固有振荡频率走
- 故障仿真时步长别超过0.001秒,否则波形会出现锯齿
- 记得在Powergui里勾选Phasor Simulation,不然仿真速度能急死人
最后放两组对比波形镇楼。图1是无PSS的小扰动响应,跟心电图室颤似的;图2是带PSS的三相短路恢复过程,稳如老狗。搞电力系统的兄弟们都懂,这玩意儿关键时刻真能救命。