[發明專利]一種激勵電力系統次同步振蕩的裝置和方法

有效

• 申請號: 201310034599.6
• 申請日: 2013-01-29
• 公開（公告）號: CN103117551A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 郭春林;肖湘寧;張劍;楊琳;許建庭
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 黃家俊

技術領域

本發明屬于電力系統穩定與控制領域，尤其涉及一種激勵電力系統次同步振蕩的裝置和方法。

背景技術

隨著我國經濟的發展，電力需求逐漸加大，但由于我國能源分布與經濟發展呈現逆向分布的特點，遠距離輸送不可避免。在采用了高壓大容量遠距離送電方式后，發電廠仍存在輸出功率受限的問題。串聯電容補償作為提高線路輸送功率及電力系統暫態穩定性的一種經濟有效的方式得到了廣泛的應用。然而，該方式可能引起電力系統的次同步諧振問題，威脅機組軸系的安全。此外，隨著高壓直流輸電（HVDC）及柔性交流輸電（FACTS）技術的不斷成熟及廣泛使用，由他們引起的次同步振蕩問題也日益突出。

在次同步振蕩抑制方面，國內外學者提出了較多的方法和抑制裝置，并有一部分已經投入現場使用，如阻塞濾波器、附加勵磁阻尼控制、靜止無功補償器、直流附加阻尼控制，可控串聯補償等。這些裝置在正式投入運行前，需要進行大量的仿真驗證及現場測試。在仿真中，通常通過故障的方式激勵系統產生次同步振蕩。但實際系統往往比較復雜，即使同樣的故障類型，仿真出的系統動態特性也可能會和實際系統存在較大差異。此外，在一些情況下，實際系統中的一個很小的擾動也會引起相關發電機組的次同步振蕩，這種振蕩可能是發散的，也可能是收斂的，但都會引起機組的軸系扭振疲勞，這種擾動在仿真中往往很難再現，需要采取其他措施加以模擬；在現場測試中，需要通過抑制真實的振蕩檢測抑制裝置的效果，但真實的振蕩往往破壞性較強且難以控制。因此需要一種次同步振蕩激勵方法及裝置來解決上述問題。

發明內容

本發明的目的在于針對真實的振蕩往往破壞性較強且難以控制的不足，本發明提出了一種激勵電力系統次同步振蕩的裝置和方法。

一種激勵電力系統次同步振蕩的裝置，該裝置由計數器、時變頻率信號發生器、正弦波信號幅值發生器和正弦波信號發生器組成，其中，

所述計數器，用于產生與時間同步的信號，并作為時變頻率信號發生器的輸入；

所述時變頻率信號發生器，用于設定基準頻率，并產生與基準頻率相關的按照設定時變函數變化的次同步頻率信號傳送給正弦波信號發生器；

所述正弦波信號幅值發生器，用于產生次同步頻率正弦信號的幅值傳送給正弦波信號發生器；

所述正弦波信號發生器，接收時變頻率信號發生器的次同步頻率信號和正弦波信號幅值發生器的幅值信號，用于產生次同步頻率的正弦波信號；

所述計數器、時變頻率信號發生器和正弦波信號發生器依次串聯，所述正弦波信號幅值發生器與正弦波信號發生器相連。

當所述裝置接入的系統為勵磁系統、調速系統或直流輸電系統時，所述基準頻率是發電機軸系固有扭振頻率；當所述裝置接入的系統為柔性交流輸電系統并且在兩相同步旋轉坐標系下進行控制時，所述基準頻率是發電機軸系固有扭振頻率；當所述裝置接入的系統為柔性交流輸電系統并且在三相對稱坐標系下進行控制時，所述基準頻率是系統工作頻率與發電機軸系固有扭振頻率的差值。

所述次同步頻率信號為基準頻率。

所述次同步頻率信號為與基準頻率相差小于0.5Hz的頻率信號。

所述次同步頻率信號為在基準頻率附近，頻率隨時間按分段折線或正弦曲線規律變化的頻率信號。

所述次同步頻率正弦波信號的幅值為固定值或正弦曲線或分段折線。

一種激勵電力系統次同步振蕩的方法，其特征是該方法包括以下步驟：

步驟1：時變頻率信號發生器產生按照設定時變函數變化的次同步頻率信號；

步驟2：正弦波信號幅值發生器產生次同步頻率正弦波信號的幅值；

步驟3：正弦波發生器接收次同步頻率信號和次同步頻率正弦波信號的幅值，產生次同步頻率的正弦波信號，接入電力系統的控制裝置中，在系統中激發次同步振蕩。

本發明的有益效果：本發明根據次同步振蕩發生的機理，并利用發生次同步振蕩時系統中電流的次同步頻率與發電機軸系的固有扭振頻率互補的特性，解決了真實的振蕩往往破壞性較強且難以控制的問題，為仿真分析和次同步振蕩實際裝置的成功投運提供了有效措施和方法。同時本發明提出的激勵電力系統次同步振蕩的方法物理概念明確，思路清晰。裝置實施簡便，便于實現。

附圖說明

圖1是該激勵電力系統次同步振蕩的裝置振蕩激勵方法示意圖；

圖2是按照分段線性變化的時變頻率信號發生器的示意圖；

圖3是該激勵電力系統次同步振蕩的裝置接入高壓直流輸電控制系統示意圖。

具體實施方式