[發明專利]緩解電力傳輸系統中次同步諧振的方法和裝置

在審

• 申請號: 201380027634.X
• 申請日: 2013-02-01
• 公開（公告）號: CN104350661A
• 公開（公告）日: 2015-02-11
• 發明（設計）人: 謝海蓮;李賓;卡爾·海曼
• 申請（專利權）人: ABB技術有限公司
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24
• 代理公司: 北京邦信陽專利商標代理有限公司 11012
• 代理人: 金璽

技術領域

本發明的實施例大體上涉及電力傳輸系統領域，尤其涉及緩解電力傳輸系統中次同步諧振(SSR)的方法和裝置。

背景技術

近年來，風電的發展在世界范圍內日漸興盛。在諸如中國和美國的許多國家，風力資源通常在陸上并且集中在遠離負載中心的地區。相應地，它們也以集中模式進行開發，并且大量風能的輸電是不可避免的。當前，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展前景的一種。

串聯補償(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行補償，則電力傳輸系統中次同步范圍存在諧振頻率，這會導致次同步諧振(SSR)問題。如果風電場輻射狀地連接到AC輸電線路的一端并且裝備有感應發電機(IG)(包括普通的IG和雙饋感應發電機(DFIG))，則SSR風險將會很高。事實上，IG和DFIG是當今主要類型的風電機。

與風電有關的SSR問題在學術界越來越引起關注。SSR將是未來必須解決的潛在風險。

一般而言，存在幾種可能的方式來解決與風電有關的SSR問題，即利用用于風力渦輪發電機的專門控制、向SC或風電場增加阻尼裝備、臨時旁路SC、或者采用用于SSR阻尼的其它柔性交流輸電系統(FACTS)設備。然而，由于與風電有關的SSR是一個相當新的問題，因此在領域內尚未有已獲證實的解決方案的報導。

由SC和風電場所引發的SSR的特性是眾所周知的，當風電的發電水平很低時，系統的SSR風險很高。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。故通過臨時旁路SC來消除SSR是可行的。因為輸電水平很低，沒有SC的系統運行不應是個問題。

公開號為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發生，SC就被旁路，以保護SC。然而，SC的重新插入在預置的時間周期(例如，10-15分鐘)之后以“嘗試-錯誤(trial-and-error)”的方式進行實施，而不考慮系統運行情況。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，并且不得不手動地被重新插入。該方法能夠保護SC不受熱電廠引起的SSR的影響。然而，如果用于保護風電傳輸線路中的SC，很有可能時常需要將SC手動地重新插入。下面對原因進行解釋。當風電輸電系統中出現SSR時，風力發電水平通常很低。風力發電在預置的時間周期內達到較高的水平基本是不可能的。因此，如果SC在預置的時間周期之后被重新插入，系統將很有可能再次遭受SSR。自動的重新插入將很有可能失敗。另一個缺點是每次的重新插入嘗試都給電力傳輸系統帶來干擾。

有鑒于此，本領域需要以更加有效并且起作用的方式緩解SSR的方法和構件。

發明內容

為了自動地緩解SSR，從而解決上述問題，本發明實施例的其中一個目的提出了用于緩解電力傳輸系統中的SSR的新的解決方法和裝置。

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

在一些實施例中，檢查電力傳輸系統中是否發生SSR包括：從電力傳輸系統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設的值進行比較，如果次同步分量的值大于預設的值，則確定出電力傳輸系統中發生SSR。

在一些實施例中，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前峰值和以往峰值，如果當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。

在一些實施例中，在SSR第一次發生的時間點和SSR分量信號的第二峰已被檢測到的時間點之間存在鎖定周期。

在一些實施例中，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。

在一些實施例中，電參量是電力傳輸系統的電流、電壓或功率。

在一些實施例中，本發明的方法進一步包括以下步驟：當電力傳輸系統的輸電水平被確定出高于預先確定的水平并且電力系統中沒有故障時，提供命令以將SC單元重新插入到電力傳輸系統中。

在一些實施例中，所述方法進一步包括以下步驟：獲取電力傳輸的電參量的值；將獲取的值與預設的值進行比較；基于所述比較，確定電力傳輸系統的輸電水平是否高于預先確定的水平。