[發明專利]大型發電機組次同步振蕩的反振蕩自適應抑制系統

有效

• 申請號: 201310142822.9
• 申請日: 2013-04-19
• 公開（公告）號: CN103259472A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 姜建國;郜登科;羅*;瞿文慧;徐亞軍;喬樹通
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H02P9/00
• 分類號: H02P9/00;H02J3/18
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明涉及大型發電機組穩定控制領域，具體地說，是一種大型發電機組次同步振蕩的反振蕩自適應抑制系統。

背景技術

我國能源分布不均而形成的“西電東送”電力格局使得我國電網輸電線路的長度不斷增加。遠距離輸電往往會產生較多的電力損耗，降低電力輸送效率。串聯補償裝置作為解決此問題的最佳選擇，雖然具有占地較少、運行簡便、成本低廉等優點，但是它有可能導致大型發電機組出現次同步振蕩的問題。

次同步振蕩是由電力系統中一種特殊的機電耦合作用產生的，它既可能由上述常見的串聯補償裝置引起，也可能由電力系統穩定器、高壓直流輸電系統中的換流器和以大功率電力電子器件為基礎的柔性交流輸電系統等引起。次同步振蕩可能導致大型發電機組的轉子軸系出現嚴重的損壞，使電網出現嚴重的運行事故，因而采用有效方案對次同步振蕩進行反振蕩抑制對于電力系統的安全穩定運行具有重大的意義。

靜止無功補償器將電力電子器件引入到傳統的靜止無功補償裝置中，能夠快速而且連續地調節輸出的無功功率，以便實現穩定系統電壓和增加系統電氣阻尼的目的。以靜止無功補償器為載體對大型發電機組出現的次同步振蕩進行反振蕩抑制，屬于采用阻尼和濾波方法來抑制次同步振蕩。但是，靜止無功補償器控制參數的選取對系統數學模型的依賴度較高，控制參數通常為針對某一具體運行狀況而選定的固定數值，因而此種反振蕩抑制方案在非線性時變的實際電力系統中往往不能達到理想的抑制效果。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種大型發電機組次同步振蕩的反振蕩自適應抑制系統，該系統以反振蕩理論為基礎，靜止無功補償器為載體，采用自適應控制參數對大型發電機組檢測到的扭振模式分量進行處理和控制，從而使靜止無功補償器能夠自適應地輸出所需無功功率。本發明解決了在大型發電機組扭振模式分量的檢測信號轉化為靜止無功補償器的控制信號的過程中生成自適應控制參數，采用固定控制參數的不足，從而更好地抑制大型發電機組中次同步振蕩的發生。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種大型發電機組次同步振蕩的反振蕩自適應抑制系統，包括信號測量控制系統和靜止無功補償器系統兩大部分，其中：

所述信號測量控制系統將測量到的大型發電機組扭振模式分量依次經過測量處理、反相放大、低通濾波、相位補償和自適應控制參數生成處理得到所需控制信號，并將控制信號輸入靜止無功補償器系統；

所述靜止無功補償器系統安裝在大型發電機組的出口處，它根據信號測量控制系統產生的控制信號來控制觸發角的大小，以便調節靜止無功補償器系統的等值導納，自適應地改變靜止無功補償器系統輸出的無功功率，產生相應的阻尼轉矩，從而實現對大型發電機組次同步振蕩的自適應抑制。

優選地，所述信號測量控制系統包括測量處理模塊、反相放大模塊、低通濾波模塊、相位補償模塊和自適應控制參數生成模塊，其中：

所述測量處理模塊，用于對測量得到的大型發電機組扭振模式分量進行處理，然后將處理信號輸入反相放大模塊；扭振模式分量可以有多種選擇方式，由于大型發電機組的轉速偏差信號對控制器的相位移敏感度較低，本發明將其選為大型發電機組扭振模式分量；

所述反相放大模塊，用于對測量處理后的大型發電機組扭振模式分量進行反相放大，使信號可以控制靜止無功補償器系統輸出抑制大型發電機組次同步振蕩所需要的無功功率，然后將此控制信號輸入低通濾波模塊；

所述低通濾波模塊，用于濾除高頻信號的干擾，由于次同步振蕩中的所有振蕩頻率均在10Hz到工頻之間，所以在次同步振蕩的抑制中，可以將所有高于工頻的干擾信號全部濾除后再將控制信號輸入相位補償模塊；

所述相位補償模塊，用于對測量處理模塊、低通濾波模塊和靜止無功補償器系統引起的相位延遲進行相位補償，使得相位延遲角度低于10°以下，然后將完成相位補償的控制信號輸入靜止無功補償器系統；

所述自適應控制參數生成模塊，將測量處理模塊中的時間系數、反相放大模塊中的放大系數、低通濾波模塊中的截止頻率和相位補償模塊中的補償系數視為自適應控制參數，以阻尼比極大值為目標函數，計算出靜止無功補償器系統在不同運行狀況下的控制參數并將這些控制參數提供給測量處理模塊、反相放大模塊、低通濾波模塊和相位補償模塊，從而最終完成信號測量控制系統的功能。

優選地，所述靜止無功補償器系統包括觸發角計算模塊、觸發脈沖發生模塊以及晶閘管控制電抗器模塊，其中：