[發(fā)明專利]基于SVC的次同步振蕩反振蕩抑制系統(tǒng)及控制方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310142854.9
• 申請(qǐng)日: 2013-04-19
• 公開（公告）號(hào): CN103259473A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜建國;瞿文慧;羅*;郜登科;徐亞軍;喬樹通
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): H02P9/00
• 分類號(hào): H02P9/00;H02J3/18;H02J3/01
• 代理公司: 上海漢聲知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及大型發(fā)電機(jī)組穩(wěn)定控制領(lǐng)域，具體涉及基于SVC功率信號(hào)發(fā)生裝置的次同步振蕩反振蕩抑制系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

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(lián)補(bǔ)償電容進(jìn)行大容量、遠(yuǎn)距離輸電的方式，使得大型發(fā)電機(jī)組的次同步振蕩成為電力系統(tǒng)的一個(gè)突出問題。

次同步振蕩屬于系統(tǒng)的振蕩失穩(wěn)，它是由電力系統(tǒng)中一種特殊的機(jī)電耦合作用引起的。次同步振蕩最大的危害是，可能導(dǎo)致大型汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子軸系的嚴(yán)重破壞，造成重大事故，危機(jī)電力系統(tǒng)的運(yùn)行安全。如20世紀(jì)70年代初，美國Mohave電廠發(fā)生的大型汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子大軸損壞的嚴(yán)重事故。我國內(nèi)蒙古托克托、上都、東北伊敏電廠、陜西錦界等送出工程，在實(shí)際應(yīng)用或分析計(jì)算中，均發(fā)現(xiàn)了不同程度的次同步振蕩問題。

依據(jù)IEEE工作組的報(bào)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(hù)及監(jiān)測保護(hù)；③系統(tǒng)開關(guān)操作和機(jī)組切除；④發(fā)電機(jī)組和系統(tǒng)的改造。本發(fā)明專利中，利用基于SVC的反振蕩控制方法對(duì)次同步振蕩進(jìn)行抑制，屬于阻尼和濾波方法。通過反振蕩抑制方法，控制SVC功率信號(hào)發(fā)生裝置，將次同步振蕩中的諧波濾除，增加系統(tǒng)對(duì)次同步振蕩的電氣阻尼。

次同步振蕩是一種復(fù)雜的系統(tǒng)失穩(wěn)現(xiàn)象：首先，它的發(fā)生過程很復(fù)雜，涉及一種原動(dòng)機(jī)軸系與電氣系統(tǒng)的相互激發(fā)行為，屬于機(jī)電耦合振蕩；其次，它的成因多種多樣，不僅有常見的串補(bǔ)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(fù)雜，汽輪機(jī)有幾個(gè)扭振模態(tài)，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(fù)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(shí)際應(yīng)用到工程中去，有很多需要研究和討論的地方。如最優(yōu)控制方法，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)法，以及通過對(duì)次同步振蕩的極點(diǎn)配置設(shè)計(jì)控制器的方法等。反振蕩抑制方法控制方便，結(jié)構(gòu)簡單，SVC功率信號(hào)發(fā)生裝置，理論成熟，設(shè)備投入成本低，甚至可以直接改造原有設(shè)備或完善原有設(shè)備的控制系統(tǒng)。本發(fā)明提出的基于SVC功率信號(hào)發(fā)生裝置的次同步振蕩的反振蕩抑制方案，在實(shí)際工程應(yīng)用中是一種很好的選擇。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種次同步振蕩抑制方案，這種方案以反振蕩理論為基礎(chǔ)，SVC功率信號(hào)發(fā)生器為載體，可以有效抑制大型發(fā)電機(jī)組中存在的次同步振蕩，保障電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是將從系統(tǒng)檢測到的扭振模式分量，通過反振蕩理論轉(zhuǎn)化為SVC功率信號(hào)發(fā)生器的控制信號(hào)，使其發(fā)出相應(yīng)無功，抑制次同步振蕩的發(fā)生。

本發(fā)明中，反振蕩理論抑制次同步振蕩的原理如下：次同步振蕩發(fā)生時(shí)，發(fā)電機(jī)的電氣振蕩頻率與汽輪機(jī)的軸系某一模態(tài)頻率f_m互補(bǔ)，在擾動(dòng)發(fā)生后，發(fā)電機(jī)定子上將流過次同步頻率為f₀-f_m的電流分量(f₀為工頻)，由于其產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速偏差Δω同相位，因此會(huì)產(chǎn)生負(fù)阻尼的作用，使振蕩越來越嚴(yán)重，故要實(shí)現(xiàn)次同步振蕩的抑制，就要減小定子電流中次同步頻率分量的影響，即減小次同步頻率為f₀-f_m的電流分量。反振蕩控制法，就是將系統(tǒng)中含有原動(dòng)機(jī)扭振模式分量的測量信號(hào)，轉(zhuǎn)化為與之相抵消的電網(wǎng)功率級(jí)電流，通過電力電子裝置輸入系統(tǒng)，從而消除系統(tǒng)中頻率為f₀-f_m的次同步頻率電流，減小定子中次同步電流分量的負(fù)阻尼作用。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種基于SVC的次同步振蕩反振蕩抑制系統(tǒng)，包括如下裝置：

前置測量控制裝置，用于將原動(dòng)機(jī)的扭振模式分量信號(hào)測量出來，經(jīng)過一系列信號(hào)處理環(huán)節(jié)，輸出給SVC功率信號(hào)發(fā)生裝置；

SVC功率信號(hào)發(fā)生裝置，用于根據(jù)前置測量控制裝置的輸出對(duì)電氣系統(tǒng)發(fā)出抑制次同步振蕩的無功電流信號(hào)；

其中：

所述前置測量控制裝置包括如下裝置：

測量處理器，用于測量原動(dòng)機(jī)的扭振模式分量信號(hào)，然后將扭振模式分量信號(hào)輸出給反相放大器；

反相放大器，用于對(duì)所述扭振模式分量進(jìn)行反相放大，使反相放大后的信號(hào)能夠控制電力電子裝置輸出電網(wǎng)功率級(jí)別電流，然后將所述反相放大后的信號(hào)輸出給低通濾波器；

低通濾波器，用于濾除所述反相放大后的信號(hào)中干擾的高頻信號(hào)，然后將濾波后的信號(hào)輸入相位補(bǔ)償器；

相位補(bǔ)償器，用于對(duì)所述濾波后的信號(hào)中因電氣系統(tǒng)及所述測量處理器和低通濾波器引起的相位延遲進(jìn)行補(bǔ)償，然后將相位補(bǔ)償后的信號(hào)輸出給SVC功率信號(hào)發(fā)生裝置；