1. 研究目的与意义
随着电网规模的不断扩大,电力系统的稳定性问题也日益突出。其中电力系统低频振荡已成为影响电网安全稳定运行的一个突出问题。
PSS(电力系统稳定器)是目前已经被证实的最有效的阻尼低频振荡的手段，也是国际大电网会议推荐的首选措施。随着电网规模的不断扩大，低频振荡的发生也越来越多，于是各国纷纷在电网中大量投入PSS装置，以抑制低频振荡、加强系统阻尼、提高电网的动态稳定性。在电力系统稳定计算中采用不同的励磁系统模型和参数,其计算结果会产生较大的差异。因此需要能正确反映实际运行设备运行状态的数学模型和参数,使得计算结果真实可靠。 随着我国电力系统全国联网和西电东送工程的实施,对电力系统稳定计算提出了更高的要求。新的稳定导则要求发电机采用精确模型,也要求在计算中采用实际的励磁系统模型和参数。本课题将研究PSS对电力系统低频振荡的抑制作用。2. 课题关键问题和重难点
电力系统PSS的作用就是抑制电力系统的低频振荡，由李雅普诺夫小干扰分析法可知电力系统中如果存在负阻尼则系统易发生振荡，由转子运动方程，自动励磁装置的方程，我们将方程进行处理，得到线性化状态方程，之后可画出带有励磁调节器的框图，将框图进行分析，可分析励磁调节部分具有负阻抗（滞后相位），为此需要串接PSS进行抵消其负阻尼，其实PSS就是具有超前相位的部分，另外调速器也是产生负阻尼的一个重要因素。
长距离、大功率联络线的出现,使到发电机群间形成了弱的耦合关系。同时,为了改善发电机机端电压的稳定性以及系统稳定性而采用的高增益快速励磁调节器,使到系统产生的负阻尼更严重。当系统产生的负阻尼比发电机阻尼绕组、励磁绕组的正阻尼和机械阻尼大时,系统将会在扰动下出现低频振荡现象。随着我国大区域互联电网的形成,低频振荡已经成为了影响系统稳定性的首要因素。而电力系统稳定器(PSS)是目前使用最为广泛的抑制系统低频振荡的措施之一,电力系统稳定器PSS的参数整定是PSS设计过程中的一个难点,因此,非常有必要对PSS的最优控制策略进行研究,提高PSS的控制效果,确保电力系统的安全稳定运行。
现代电力系统是非常复杂的系统，很难满足电力科研实验的条件，并且系统的安全运行也不允许进行试验，所以对电力系统的稳定与故障分析一般都利用仿真实验。MATLAB软件可以建立PSS抑制电力系统低频振荡的仿真模型并设置一致的仿真参数，进行仿真实验，具有一定的现实意义。
3. 国内外研究现状（文献综述）
为深入PSS抑制电力系统低频振荡上的应用研究,对励磁系统模型参数辨识、PSS参数设计、试验方法和分析计算进行了深入研究与实践。先通过了解低频振荡的原理和研究概况,然后利用电力系统分析综合程序PSASP进行系统的小干扰稳定计算,研究励磁系统、发电机电抗和不同干扰对低频振荡的影响。研究发现:高放大倍数快速励磁装置更易引起系统低频振荡;可适当增大系统发电机的电抗以抑制低频振荡,反之亦然;系统的小干扰稳定性与小干扰的类型和大小没有任何关系。电网安全稳定运行是关系到国家安全的重大问题，同时也是世界性的难题。在现代电力系统中，小干扰稳定性问题通常是因阻尼不足所引发的低频振荡问题。
为了研究这种因阻尼不足从而引发的低频振荡，专家分析推导了含有PSS和 TCSC阻尼控制器且适用于小扰动稳定分析的多机电力系统线性化模型,提出了利用改进遗传算法对电力系统中的PSS和TCSC阻尼控制器进行鲁棒分散协调控制,以所有弱阻尼运行方式下的系统机电振荡模式特征值阻尼比之和为目标函数,对阻尼控制器进行了参数优化。仿真结果表明,通过协调控制系统中分散的阻尼控制器,不仅显著提高了系统的阻尼比,而且对严重故障下产生的持续振荡具有很好的抑制作用。同时也有在分析同步发电机励磁控制系统模型的基础上，研究了以电力系统稳定器（Power System StabilizerPSS）为辅助控制的同步发电机励磁控制方式，并基于MATLAB／SIMULINK构建了包含PSS的励磁控制系统的仿真模型。根据仿真结果分析在电力系统出现不同故障（三线短路以及断线故障）情况下带有PSS的励磁控制系统的控制性能，并与不加载PSS的励磁系统进行了比较，得到了在同步机励磁系统中加载PSS的必要性，为励磁系统的设计提供了依据。
需要特别计算时，还有一种直接计算电力系统低频振荡稳定极限的方法。在给定的系统运行方式下 ,当向稳定极限过渡的原因是由于发电机和负荷的功率发生变化且其变化规律已知时 ,该方法将通过求解一组非线性方程来直接确定系统的低频振荡稳定极限 ,而无需反复计算系统的特征值。该方法用于计算低频振荡稳定极限不仅有效 ,而且具有很高的收敛速度。
4. 研究方案
针对目前世界各国随着电网规模的不断扩大，低频振荡的发生也越来越多，为抑制低频振荡、加强系统阻尼、提高电网的动态稳定性，本课题对PSS抑制电力系统低频振荡进行研究。
（1）主要对PSS抑制电力系统低频振荡的概况加以描述，简述其研究现状以及意义。
（2）主要论述PSS系统的主要特点，工作原理。PSS可以为电网系统提供一个正的阻尼，有效地增强电力系统的静态和动态稳定性，防止低频振荡的产生，同时，由于它是附加在数字式励磁调节器的一个软件程序，不需增加任何硬件设备，具有投资小、物理概念清晰，现场整定方便等优点。
5. 工作计划
（1）第1-2周：检索文献、广泛阅读文献，积累关于PSS抑制电力系统低频振荡的相关知识。重点阅读学习以下三篇文献：张伟、余莉、刘玉娟、等，基于MATLAB的同步发电机PSS与励磁系统仿真[J]，计算机与数字工程，2011年08期；刘春梅、李勇、辛杨，电力系统低频振荡的影响因素的研究[J]，陕西电力，2011年06期；杨培宏、刘文颖、张继红，PSS和TCSC联合抑制互联电网低频振荡[J]，电力系统保护与控制，2011年12期。
（2）第3周：完成外文文献翻译，撰写论文提纲。根据之前的方案论证，撰写课题提纲。
（3）第4周：撰写开题报告，根据所查阅的资料整合分析进行填写。
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