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电力系统稳定器的设
计毕业论文
目 录
1 引言.............................................................. 1 1.1 电力系统稳定器 ................................................ 1 1.2 电力系统稳定器国内外研究现状 .................................. 1 1.3 电力系统稳定器发展趋势 ........................................ 2 1.4 本课题研究意义 ................................................ 2 2 电力系统低频振荡机理............................................. 4 2.1 电力系统低频振荡 .............................................. 4 2.2 电力系统数学模型分析方法 ...................................... 5 2.3 电力系统低频振荡分析模型 ...................................... 7 2.4 影响阻尼的因素及解决措施 ...................................... 9 3 电力系统稳定器的工作原理........................................ 10 3.1 电力系统稳定器抑制低频振荡的原理 ............................. 10 3.2 电力系统稳定器的输入信号 ..................................... 11 3.3 PSS的传递函数 ............................................... 12 4 电力系统稳定器的结构............................................ 13 4.1 电力系统稳定器的结构图 ....................................... 13 4.1.1 TMS320F2812 芯片介绍..........................................................................................13 4.1.2 TMS320F2812 引脚介绍......................................................................................14 4.2 模拟量输入通道 ............................................... 14 4.2.1 交流信号采集调理电路 ..................................... 16 4.2.2 直流信号采集调理电路 ..................................... 17 4.2.3 ADC采样模块.............................................. 18 4.3 开关量输入输出单元 ........................................... 19 4.3.1 开关量输入通道 ........................................... 19 4.3.2 开关量输出通道 ........................................... 21 4.4 同步检测及移相触发单元 ....................................... 22 4.4.1 同步信号的检测 ........................................... 23 4.4.2 移相脉冲的形 .............................................24
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4.4.3 脉冲功率放大电路 ......................................... 25 4.4.4脉冲故障检测单元.......................................... 25 4.5 其它硬件模块 ................................................. 27 5电力系统稳定器的软件设计 ......................................... 28 5.1电力系统稳定器软件总体设计思想 ............................... 28 5.2 主程序设计 ................................................... 28 5.2.1 系统初始化模快 ........................................... 28 5.2.2 电量计算模块 ............................................. 29 5.2.3 控制调节模块 ............................................. 33 5.2.4限制保护模块.............................................. 35 5.3 中断程序设计 ................................................. 37 5.3.1 同步信号捕获中断 ......................................... 37 5.3.2 移相脉冲中断 ............................................. 40 5.3.3 AD转换完成中断........................................... 44 5.4 软件可靠性设计 ............................................... 46 6 结论............................................................ 47 致 谢............................................................. 51 参 考 文 献........................................................ 52
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1 引言
1.1 电力系统稳定器
电力系统稳定器（power system stabilizer， PSS）是一种安装在发电机自动电压调节装置上用于改善电力系统动态稳定性的附加励磁控制装置。它在励磁电压调节器中引入领先于轴速度的附加信号，产生一个正阻尼转矩去克服原励磁电压调节器中产生的负阻尼转矩作用，用于提高电力系统阻尼和解决低频振荡问题，是提高电力系统动态稳定性的重要措施之一。PSS抽取与此振荡有关的信号，如发电机有功功率、转速或频率，加以处理，产生的附加信号加到电力系统稳定器中，使发电机产生阻尼低频振荡的附加力矩。
1.2 电力系统稳定器国内外研究现状
近年来，随着电力系统发展到大电网、大机组、超高压、高度自动化的阶段以及微电子技术、计算机技术及控制技术的迅猛发展和日趋成熟，使得电力系统稳定器的研究和设计成为一个非常活跃的领域。
我国电力系统稳定器的研究和设计比较早，80年代初就有一些电力科研单位和高校开始研制电力系统稳定器[4][8]。第一台投入现场运行的是南京自动化研究所(现国电自动化研究院)研制的适用于大中型发电机的WLT-1型电力系统稳定器，WLT-1型电力系统稳定器以8位单板机为核心，采用PID调节方式。福州大学于1990年研制出SMER-C型微机电力系统稳定器，采用8位8051单片机，具有多种调节、控制和限制功能，用于福建省内的大部分中小型发电机组。中国电力科学研究院与南京自动化设备厂合作研制的WKKL-1型微机双自动电力系统稳定器选用16位工业控制机CCSDK-86，在控制规律上以PID调节为主，同时引入了电力系统稳定器（PSS）附加控制。清华大学与哈尔滨电机厂合作，研制了全数字式电力系统稳定器，采用STD总线结构或8098单片机结构，控制规律采用PID调节方式、PSS附加控制、线性最优励磁控制（LOEC）和非线性励磁控制（NEC），四种调节规律具备完善的保护、限制、报警功能。华中科技大学与东方电机股份公司和葛洲坝电厂能达通用电器有限公司合作，开发研制了线性最优和自适应最优微机电力系统稳定器。经过多年的努力，国内的一些院校、研究所和公司在电力系统稳定器的设计、生产和运行方面已经积累了丰富的经验，电力系
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统稳定器的优良性能在实际生产运行中也日益显示出来。
国外的电力系统稳定器进入实用也是在20世纪80年代，1989年7月日本东芝公司在日本八户发电所投运了双微机系统的数字式电力系统稳定器；1990年5月加拿大通用电器公司(CGE) 也开发出了电力系统稳定器；1993年日本三菱公司投运了MEC5000型系列微机电力系统稳定器。此外，奥地利ELIN公司、德国SIEMENS公司、英国的GEC公司等也都相继生产出微机电力系统稳定器。这些大公司均具有很强的科研开发能力，电力系统稳定器所用的计算机系统一般以专用的高速可编程控制器为核心，采用自行研制的专用控制板组成，因而具有结构紧凑，可靠性高的优点。其中，瑞士ABB公司的UNTROL- D型多微机电力系统稳定器在我国石洞口电厂、李家峡电厂等得到使用；三峡700MW机组的电力系统稳定器由德国SIEMENS公司提供；加拿大CGE公司生产的SILCO双通道型微机电力系统稳定器安装在我国隔河岩水电站的进口机组上。这些电力系统稳定器多采用PID+PSS控制，各种控制、限制功能较完善，装置整体制造水平也较高。
从整体上看，我国在电力系统稳定器的控制算法方面处于国际的先列，所开发的电力系统稳定器的功能也非常强大，但装置所选用的元器件的可靠性以及生产制造工艺水平与国外相比还存在一定的差距。
1.3 电力系统稳定器发展趋势
随着我国三峡水电站的竣工和我国西部煤炭资源的利用和开发出现了西电东输的要求，从减少大气污染这个角度看也需要发电厂远离城市，这就造成了远距离重负荷输电的局面，电力系统稳定器（PSS）的发展和应用显得更为重要！
电力系统稳定器（PSS）也将朝着更智能，硬件结构更简单，互换性好，使用维护更简单易行的方向发展
1.4 本课题研究意义
电力系统的稳定问题是电力系统的根本问题。电力系统发展初期，系统的结构相对简单松散，其静态稳定问题通常表现为发电机与系统之间的非周期失步。随着电力系统的不断扩大，出现了大型电力系统的互联，系统联系因此变得越来越紧密，整个电力系统也变得越来越复杂。系统的静态稳定问题由此常表现为发电机组之间的功率动态振荡，特别是在互联系统的联络线上，这种振荡的表现更为突出。由于这种振荡的频率较低，一般在0.2-2.SHz之间，因此通常称之为低
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