[發(fā)明專利]串補(bǔ)系統(tǒng)中次同步諧振的檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910029127.5
• 申請日: 2009-01-08
• 公開（公告）號: CN101465545A
• 公開（公告）日: 2009-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 方太勛;段振坤;張慧卿;周啟文;李國武;武宇平;孫集偉
• 申請（專利權(quán)）人: 華北電網(wǎng)有限公司張家口供電公司;南京南瑞繼保電氣有限公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;G01R23/02
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 湯志武;王鵬翔

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種次同步諧振檢測方法及應(yīng)用該方法的保護(hù)裝置，尤其適用于微機(jī)串補(bǔ)保護(hù)裝置中的次同步諧振保護(hù)的次同步諧振檢測。

背景技術(shù)

在電力系統(tǒng)中為了提高系統(tǒng)的輸送容量，采用在線路中串聯(lián)電容器組，改變線路參數(shù)，減小線路阻抗的技術(shù)。但是由于串聯(lián)電容器組的引入，串補(bǔ)線路中會(huì)產(chǎn)生低頻分量，一般來說與串聯(lián)系統(tǒng)連接的電廠發(fā)電機(jī)，其機(jī)組軸系的自然扭振頻率也處于低頻位置，當(dāng)兩者頻率相等時(shí)就會(huì)產(chǎn)生串聯(lián)LC諧振，即通常所說的次同步諧振(SubsynchronousResonanc，SSR)。SSR最嚴(yán)重的危害形式是發(fā)電機(jī)大軸突然斷裂，系統(tǒng)失去電源，還有一些不容忽視的小損傷即造成機(jī)組慢性損傷，縮短壽命，限制機(jī)組出力，降低效率。SSR危害的特點(diǎn)是難以避免，固有的發(fā)電機(jī)軸系扭振與長距離輸電網(wǎng)電容串補(bǔ)帶來的電氣諧振在特定的條件下會(huì)彼此互激，對發(fā)電機(jī)軸系造成傷害；難以預(yù)測，系統(tǒng)的正常操作，程度不同的暫態(tài)故障都可能激發(fā)。因此串補(bǔ)的保護(hù)系統(tǒng)一般都要考慮次同步諧振保護(hù)。

為了解決次同步諧振的問題，目前國內(nèi)一般采用兩種辦法：一是直接抑制次同步諧振，一般是在系統(tǒng)內(nèi)加裝FACTS(柔性交流輸電系統(tǒng))裝置，如SVC(靜止無功補(bǔ)償)、TCSC(晶閘管控制的串聯(lián)補(bǔ)償)，但是利用這些FACTS裝置解決SSR的成本較高，至少需要數(shù)百萬元，而且其效果也需等待進(jìn)一步驗(yàn)證。另一種方法是通過軟件監(jiān)測系統(tǒng)中次同步諧振，當(dāng)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中有次同步諧振出現(xiàn)時(shí)，采取措施來保護(hù)機(jī)組，目前研究的比較多的方法包括頻率掃描法、復(fù)轉(zhuǎn)矩系數(shù)法、小信號分析求特征根法。這些方法理論上可以檢測到SSR，但是方法復(fù)雜，對于基于DSP的串補(bǔ)微機(jī)保護(hù)裝置，在主頻、內(nèi)存都嚴(yán)格限制的情況下使用這些方法耗用資源太多，不能滿足保護(hù)快速動(dòng)作的要求。國內(nèi)目前一般要求串補(bǔ)的保護(hù)裝置提供SSR保護(hù)接口，在發(fā)電機(jī)加裝SSR保護(hù)裝置，當(dāng)該裝置檢測到SSR時(shí)發(fā)信號給串補(bǔ)保護(hù)裝置，后者合閘旁路開關(guān)，將串補(bǔ)系統(tǒng)退出運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是：提供一種用于串補(bǔ)微機(jī)保護(hù)裝置的快速、實(shí)用的次同步諧振的檢測方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是，串補(bǔ)系統(tǒng)中次同步諧振的檢測方法，其特征是：

(1)串補(bǔ)系統(tǒng)的次同步諧振保護(hù)裝置采用三個(gè)數(shù)字濾波器：一個(gè)二階的IIR低通濾波器LP，截止頻率為30Hz±10Hz；兩個(gè)二階IIR帶阻濾波器N1和N2，N1的3dB衰減處的邊帶頻率分別為N1_F3dB1＝45±5Hz和N1_F3dB2＝55±5Hz，N的3dB衰減處的邊帶頻率分別為N2_F3dB1＝45±5Hz和N2_F3dB2＝55±5Hz；將上述3個(gè)濾波器LP，N1，和N2級聯(lián)得到級聯(lián)濾波器SSR_FILTER，SSR_FILTER采樣頻率大于1200Hz(設(shè)為fs)，滿足采樣定理。

需要注意的是級聯(lián)濾波器SSR_FILTER的采樣頻率可根據(jù)實(shí)際情況選擇，但必須滿足采樣定理；數(shù)字濾波器LF的截止頻率參數(shù)，以及數(shù)字濾波器的N1和N2的3dB衰減處的邊帶頻率參數(shù)N1_F3dB1，N1_F3dB2，N2_F3dB1和N2_F3dB2都可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整，滿足圖1所示的幅頻特性。

(2)在串聯(lián)補(bǔ)償保護(hù)裝置中，基于DSP平臺，根據(jù)離散數(shù)字Z變換設(shè)計(jì)級聯(lián)濾波器SSR_FILTER，濾除三相電流的高頻分量和基頻分量，再對剩余分量取n個(gè)采樣點(diǎn)三相電流求平均值得到三相電流低頻分量的有效值；采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)n由以下公式得到：

n＝fs/f????(式1)

其中：n為剩余分量的采樣點(diǎn)數(shù)；fs為級聯(lián)濾波器SSR_FILTER的采樣頻率；f為被測信號的的頻率；

濾波器表達(dá)式為：

y(n)＝a₁y(n-1)+a₂y(n-2)+b₁x(n)+b₂x(n-1)+b₃x(n-2)????(式2)

其運(yùn)算簡單，通過設(shè)計(jì)三個(gè)級聯(lián)濾波器的不同系數(shù)，達(dá)到濾除高頻分量和基頻分量的目的。

(3)將(2)中的三相電流有效值和預(yù)設(shè)電流定值I_set比較，大于預(yù)設(shè)電流定值時(shí)，則SSR保護(hù)裝置動(dòng)作，串補(bǔ)保護(hù)裝置收到SSR保護(hù)裝置動(dòng)作信號后動(dòng)作發(fā)合閘命令合串補(bǔ)系統(tǒng)旁路開關(guān)，串補(bǔ)系統(tǒng)暫時(shí)退出運(yùn)行。