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1、中国地质大学（北京）现代远程教育专 科 实 习 报 告题题 目目 电力系统智能稳定器 PSS 的设计 学学生生姓姓名名 刘浩 批批 次次 1403 专专 业业电气工程及其自动化 学学 号号 1419011910068 学学习习中中心心 知知金金北北京京学学习习中中心心 2016 年年 3 月月摘摘 要要随着社会的发展,电力系统的规模也在不断的扩大,重负荷远距离输电线路也在不断的增多,快速励磁系统以及快速励磁调节器得到普遍运用,这些都使得电力系统低频振荡问题日益突出,因此研究低频振荡问题对电力系统稳定产生的影响也日渐重要。发电机励磁控制向来是受人们关注的保障电力系统稳定运行的重要手段。在此背景下
2、,人们采用电力系统稳定器(Power System Stabilizers,即 PSS)作为励磁系统的附加控制。在发电机的励磁系统中，电力系统稳定器是其重要的组成部分。它直接影响发电机的运行特性，对电力系统的安全稳定运行有着重要的影响。电力系统规模的不断增大，系统结构和运行方式的日趋复杂，对发电机电力系统稳定器运行的可靠性、稳定性、经济性和灵活性提出了更高的要求。本文正是根据这些要求以及电力系统稳定器的国内外发展趋势，研究和设计了以 TMS320F2812 芯片为控制核心的电力系统稳定器。基于 TMS320F2812 的电力系统稳定器能够在较大的电力系统运行范围内向系统提供充分的阻尼，抑制低频
3、振荡，提高系统的稳定性。关键词：关键词： 电力系统稳定器 低频振荡 TMS320F2812 移相触发ABSTRACTWith the development of the society, the size of power system is expanding.Heavy-load and long-distance transmission lines are increasing constantly , and the fast excitation system and AVR are widely used. All the development makes the probl
4、em of Power System Low Frequency Oscillation more and more significant .Therefore, it is important to study on how the low frequency oscillation in fluence, the power system stability.Excitation control has always been an important means of attention to the protection of power stability of the syste
5、m. In this context, it is the power system stabilizer (Power System stabilizers PSS) as an additional control of the excitation system.The generator excitation system, excitation controller is an important part. It affects the operation characteristics of generator directly and is very important to
6、safe and stable operation of the power system. With the increasing power of the large scale of the system and the system structure and operation mode of increasingly complicated, the power system requires that the generator excitation controller has higher reliability, stability, economy and flexibi
7、lity. According to the these requirements, as well as the development trend both here and abroad, this paper researches and designs excitation controller of generator by TMS320F2812 chip as the control center.within the limits of the system to provide adequate damping power system stabilizer based o
8、n TMS320F2812suppress low-frequency oscillation and improve the stability of the system.KEYWORDS: power system stabilizer Low-frequency oscillation MS320F2812 Phase-shift trigger 目目 录录1 引言11.1 电力系统稳定器.11.2 电力系统稳定器国内外研究现状.11.3 电力系统稳定器发展趋势.21.4 本课题研究意义.22 电力系统低频振荡机理.32.1 电力系统低频振荡.32.2 电力系统数学模型分析方法.42.
9、3 电力系统低频振荡分析模型.52.4 影响阻尼的因素及解决措施.63 电力系统稳定器的工作原理.83.1 电力系统稳定器抑制低频振荡的原理.83.2 电力系统稳定器的输入信号.93.3 PSS 的传递函数 .94 电力系统稳定器的结构104.1 电力系统稳定器的结构图104.1.1TMS320F2812 芯片介绍.114.1.2TMS320F2812 引脚介绍 114.2 模拟量输入通道134.2.1 交流信号采集调理电路 134.2.2 直流信号采集调理电路 144.2.3 ADC 采样模块.144.3 开关量输入输出单元154.3.1 开关量输入通道 164.3.2 开关量输出通道 17
10、4.4 同步检测及移相触发单元174.4.1 同步信号的检测 184.4.2 移相脉冲的形 . 194.4.3 脉冲功率放大电路 194.4.4 脉冲故障检测单元.204.5 其它硬件模块225 电力系统稳定器的软件设计 .235.1 电力系统稳定器软件总体设计思想 235.2 主程序设计235.2.1 系统初始化模快 235.2.2 电量计算模块 245.2.3 控制调节模块 275.2.4 限制保护模块.295.3 中断程序设计315.3.1 同步信号捕获中断 315.3.2 移相脉冲中断 335.3.3 AD 转换完成中断375.4 软件可靠性设计38结论.39致 谢.42参 考 文 献
11、43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
12、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48。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
13、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
14、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
15、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
16、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
