[發明專利]基于STATCOM的次同步振蕩反振蕩抑制系統及方法

無效

• 申請號: 201310142824.8
• 申請日: 2013-04-19
• 公開（公告）號: CN103326382A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 姜建國;瞿文慧;羅*;郜登科;徐亞軍;喬樹通
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;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，是一種基于STATCOM的次同步振蕩反振蕩抑制系統及方法。

背景技術

我國由于能源分布不均，形成了“西電東送”的電力格局。這種采用串聯補償電容進行大容量、遠距離輸電的方式，使得大型發電機組的次同步振蕩成為電力系統的一個突出問題。

次同步振蕩屬于系統的振蕩失穩，它是由電力系統中一種特殊的機電耦合作用引起的。次同步振蕩最大的危害是，可能導致大型汽輪發電機組轉子軸系的嚴重破壞，造成重大事故，危機電力系統的運行安全。如20世紀70年代初，美國Mohave電廠發生的大型汽輪發電機組轉子大軸損壞的嚴重事故。我國內蒙古托克托、上都、東北伊敏電廠、陜西錦界等送出工程，在實際應用或分析計算中，均發現了不同程度的次同步振蕩問題。

依據IEEE工作組的報告，次同步振蕩抑制措施主要分四類：①阻尼和濾波；②繼電保護及監測保護；③系統開關操作和機組切除；④發電機組和系統的改造。本發明專利中，基于STATCOM功率信號發生裝置，利用反振蕩控制方法對次同步振蕩進行抑制，屬于阻尼和濾波方法。通過反振蕩控制方法，將次同步振蕩中的諧波濾除，增加系統對次同步振蕩的電氣阻尼。

次同步振蕩是一種復雜的系統失穩現象：首先，它的發生過程很復雜，涉及一種原動機軸系與電氣系統的相互激發行為，屬于機電耦合振蕩；其次，它的成因多種多樣，不僅有常見的串補電容引起的次同步振蕩，HVDC和一些有源快速控制裝置也能引起次同步振蕩；最后，它的諧波成分也比較復雜，汽輪機有幾個扭振模態，次同步振蕩就有幾種可能的頻率。

由于次同步振蕩的這些復雜性，目前被提出用來抑制次同步振蕩的控制方法，大多還無法實際應用到工程中去，有很多需要研究和討論的地方。如最優控制方法，神經網絡調節法，以及通過對次同步振蕩的極點配置設計控制器的方法等。反振蕩抑制理論控制方便，結構簡單。STATCOM功率信號發生裝置，相較于基于晶閘管的功率信號發生裝置魯棒性能更好，速度更快。本發明提出的基于STATCOM的次同步振蕩的反振蕩抑制方案，在實際工程應用中是一種很好的選擇。

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基于STATCOM的次同步振蕩反振蕩抑制系統及方法。本發明所要解決的技術問題是將從系統檢測到的扭振模式分量，通過反振蕩理論轉化為STATCOM功率信號發生器的控制信號，使其發出相應無功，抑制次同步振蕩的發生。

根據本發明的一個方面，提供一種基于STATCOM的次同步振蕩反振蕩抑制系統，所述系統包括前置測量控制裝置和STATCOM功率信號發生裝置兩部分，其中：

所述前置測量控制裝置將包含原動機扭振模式分量的信號測量出來，經過測量處理、反相放大、低通濾波以及相位補償處理后，輸入所述STATCOM功率信號發生裝置；

所述STATCOM功率信號發生裝置依據反振蕩抑制理論，根據所述前置測量控制裝置處理后的扭振模式分量來生成能夠有效抑制系統次同步振蕩的無功電流，調節發電機的輸出功率，產生相應的阻尼轉矩，從而實現對次同步振蕩的動態抑制。

優選地，所述前置測量控制裝置包括測量處理模塊，反相放大模塊，低通濾波模塊和相位補償模塊。其中：

所述測量處理模塊，用于測量含有原動機扭振模式分量的信號，然后將信號輸入反相放大模塊；

所述反相放大模塊，對測量處理后的原動機扭振模式分量進行反相放大，使信號可以控制STATCOM功率信號發生裝置輸出電網功率級別電流，然后將信號輸入低通濾波模塊；

所述低通濾波模塊，用于濾除干擾的高頻信號，一般將高于工頻的干擾信號全部濾除，然后將信號輸入相位補償模塊；

所述相位補償模塊，用于對系統引起的相位延遲進行補償，然后將信號輸入STATCOM功率信號發生裝置中。

優選地，所述STATCOM功率信號發生裝置包括控制角計算模塊，脈沖發生模塊和逆變器，其中：

所述控制角計算模塊，將前置測量控制裝置處理后的信號，計算轉化為STATCOM的控制角；

所述脈沖發生模塊，將計算得到的控制角轉化為控制STATCOM的脈沖信號，并將該信號與系統進行同步處理；

所述逆變器是最終反振蕩無功電流發生的部分，將前述所有模塊處理后的信號轉化為能夠有效抑制系統次同步振蕩的無功電流，輸入系統，消除系統中的次同步分量，增加系統對次同步振蕩的電氣阻尼。

根據本發明的另一個方面，提供一種基于STATCOM的次同步振蕩反振蕩抑制方法，具體步驟如下：