[發(fā)明專利]緩解電力傳輸系統(tǒng)中次同步諧振的方法和裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380027634.X
• 申請日: 2013-02-01
• 公開（公告）號(hào): CN104350661A
• 公開（公告）日: 2015-02-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝海蓮;李賓;卡爾·海曼
• 申請（專利權(quán)）人: ABB技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H02J3/24
• 分類號(hào): H02J3/24
• 代理公司: 北京邦信陽專利商標(biāo)代理有限公司 11012
• 代理人: 金璽

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的實(shí)施例大體上涉及電力傳輸系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及緩解電力傳輸系統(tǒng)中次同步諧振(SSR)的方法和裝置。

背景技術(shù)

近年來，風(fēng)電的發(fā)展在世界范圍內(nèi)日漸興盛。在諸如中國和美國的許多國家，風(fēng)力資源通常在陸上并且集中在遠(yuǎn)離負(fù)載中心的地區(qū)。相應(yīng)地，它們也以集中模式進(jìn)行開發(fā)，并且大量風(fēng)能的輸電是不可避免的。當(dāng)前，存在幾種可替換的輸電方案，即超高壓(UHV)交流電(AC)輸電、電網(wǎng)換相變流器(LCC)高壓直流輸電(HVDC)、以及電壓源型變流器(VSC)HVDC。在這些方案中，UHV?AC輸電是較為便宜且具有發(fā)展前景的一種。

串聯(lián)補(bǔ)償(SC)是提高AC輸電線路電力傳輸能力的有效方式。然而，如果AC輸電線路由固定電容器進(jìn)行補(bǔ)償，則電力傳輸系統(tǒng)中次同步范圍存在諧振頻率，這會(huì)導(dǎo)致次同步諧振(SSR)問題。如果風(fēng)電場輻射狀地連接到AC輸電線路的一端并且裝備有感應(yīng)發(fā)電機(jī)(IG)(包括普通的IG和雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)(DFIG))，則SSR風(fēng)險(xiǎn)將會(huì)很高。事實(shí)上，IG和DFIG是當(dāng)今主要類型的風(fēng)電機(jī)。

與風(fēng)電有關(guān)的SSR問題在學(xué)術(shù)界越來越引起關(guān)注。SSR將是未來必須解決的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

一般而言，存在幾種可能的方式來解決與風(fēng)電有關(guān)的SSR問題，即利用用于風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的專門控制、向SC或風(fēng)電場增加阻尼裝備、臨時(shí)旁路SC、或者采用用于SSR阻尼的其它柔性交流輸電系統(tǒng)(FACTS)設(shè)備。然而，由于與風(fēng)電有關(guān)的SSR是一個(gè)相當(dāng)新的問題，因此在領(lǐng)域內(nèi)尚未有已獲證實(shí)的解決方案的報(bào)導(dǎo)。

由SC和風(fēng)電場所引發(fā)的SSR的特性是眾所周知的，當(dāng)風(fēng)電的發(fā)電水平很低時(shí)，系統(tǒng)的SSR風(fēng)險(xiǎn)很高。由于SC的作用是提高輸電水平，因此在輸電水平低的情況下，SC對輸電線路來說并非必需。故通過臨時(shí)旁路SC來消除SSR是可行的。因?yàn)檩旊娝胶艿停瑳]有SC的系統(tǒng)運(yùn)行不應(yīng)是個(gè)問題。

公開號(hào)為CN101465545A的中國專利申請公開了一種SSR情況下旁路SC的方法。用該方法，一旦檢測到SSR發(fā)生，SC就被旁路，以保護(hù)SC。然而，SC的重新插入在預(yù)置的時(shí)間周期(例如，10-15分鐘)之后以“嘗試-錯(cuò)誤(trial-and-error)”的方式進(jìn)行實(shí)施，而不考慮系統(tǒng)運(yùn)行情況。如果SC在三次嘗試之后無法被重新插入，則SC將被永久旁路，并且不得不手動(dòng)地被重新插入。該方法能夠保護(hù)SC不受熱電廠引起的SSR的影響。然而，如果用于保護(hù)風(fēng)電傳輸線路中的SC，很有可能時(shí)常需要將SC手動(dòng)地重新插入。下面對原因進(jìn)行解釋。當(dāng)風(fēng)電輸電系統(tǒng)中出現(xiàn)SSR時(shí)，風(fēng)力發(fā)電水平通常很低。風(fēng)力發(fā)電在預(yù)置的時(shí)間周期內(nèi)達(dá)到較高的水平基本是不可能的。因此，如果SC在預(yù)置的時(shí)間周期之后被重新插入，系統(tǒng)將很有可能再次遭受SSR。自動(dòng)的重新插入將很有可能失敗。另一個(gè)缺點(diǎn)是每次的重新插入嘗試都給電力傳輸系統(tǒng)帶來干擾。

有鑒于此，本領(lǐng)域需要以更加有效并且起作用的方式緩解SSR的方法和構(gòu)件。

發(fā)明內(nèi)容

為了自動(dòng)地緩解SSR，從而解決上述問題，本發(fā)明實(shí)施例的其中一個(gè)目的提出了用于緩解電力傳輸系統(tǒng)中的SSR的新的解決方法和裝置。

在一個(gè)方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了用于緩解電力傳輸系統(tǒng)中的SSR的方法。所述方法包括以下步驟：檢查電力傳輸系統(tǒng)中是否發(fā)生SSR；檢查SSR是否是無阻尼的；當(dāng)SSR發(fā)生并且無阻尼時(shí)，提供命令以旁路SC單元。

在一些實(shí)施例中，檢查電力傳輸系統(tǒng)中是否發(fā)生SSR包括：從電力傳輸系統(tǒng)的測量的電參量中獲取次同步頻率分量，將次同步頻率分量的值與預(yù)設(shè)的值進(jìn)行比較，如果次同步分量的值大于預(yù)設(shè)的值，則確定出電力傳輸系統(tǒng)中發(fā)生SSR。

在一些實(shí)施例中，檢查次同步諧振是否無阻尼包括：獲取次同步頻率分量的當(dāng)前峰值和以往峰值，如果當(dāng)前峰值大于或等于以往峰值，則確定出次同步諧振是無阻尼的。

在一些實(shí)施例中，在SSR第一次發(fā)生的時(shí)間點(diǎn)和SSR分量信號(hào)的第二峰已被檢測到的時(shí)間點(diǎn)之間存在鎖定周期。

在一些實(shí)施例中，次同步頻率分量的值包括次同步頻率分量的均方根(RMS)值、峰值。

在一些實(shí)施例中，電參量是電力傳輸系統(tǒng)的電流、電壓或功率。

在一些實(shí)施例中，本發(fā)明的方法進(jìn)一步包括以下步驟：當(dāng)電力傳輸系統(tǒng)的輸電水平被確定出高于預(yù)先確定的水平并且電力系統(tǒng)中沒有故障時(shí)，提供命令以將SC單元重新插入到電力傳輸系統(tǒng)中。

在一些實(shí)施例中，所述方法進(jìn)一步包括以下步驟：獲取電力傳輸?shù)碾妳⒘康闹担粚@取的值與預(yù)設(shè)的值進(jìn)行比較；基于所述比較，確定電力傳輸系統(tǒng)的輸電水平是否高于預(yù)先確定的水平。