[發明專利]一種基于PSCAD的電氣復轉矩系數掃描方法

有效

• 申請號: 201410014331.0
• 申請日: 2014-01-13
• 公開（公告）號: CN103778283B
• 公開（公告）日: 2016-10-12
• 發明（設計）人: 馬為民;李亞男;許建庭;郭春林;陳菡;肖湘寧
• 申請（專利權）人: 國網北京經濟技術研究院;華北電力大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 黃家俊

技術領域

本發明涉及電力系統穩定控制領域，并且特別地涉及一種基于PSCAD的電氣復轉矩系數掃描方法。

背景技術

電力系統次同步振蕩（Subsynchronous?Oscillation，SSO）是一種嚴重的穩定性問題，它會導致發電機組大軸的疲勞積累，甚至斷裂，嚴重威脅著電力系統的安全運行。串聯電容補償輸電線路或直流輸電系統都有可能引起發電機組與電網之間不良的相互作用從而導致次同步振蕩。上世紀70年代，在美國Square?Butte高壓直流輸電工程調試過程中，首次發現了由HVDC引起的汽輪發電機組的SSO問題。后來，在美國的CU、IPP，印度的Rihand-Deli，瑞典的Fenno-Skan等高壓直流輸電工程中，都表明了有可能導致SSO。

截至到2012年底，全國已投入運行的串補容量超過30.688Gvar，其中可控串補工程有3個，總容量為849.8Mvar。到2020年，國家電網公司將有約40個HVDC工程投入運營，其中很大一部分直流工程負責相關大型火電基地的電力外送任務，這些HVDC工程容量大、電壓等級高、輸電距離遠，而且由于送端主要是超臨界、超超臨界的大型火電機組，這使得直流控制系統引發的SSO問題越來越突出。其中，葛南、天廣二回、高嶺和呼遼等直流工程曾發現存在HVDC引發SSO的風險。因此，深入分析、研究可能引發的SSO已成為一個重要的技術問題。

復轉矩系數分析法是I.M.Canay先生于1982年提出的一種次同步振蕩分析方法。目前，對于電氣復轉矩系數，即可以通過系統的傳遞函數模型推導得到，也可以通過時域響應曲線計算得到，然后再根據復轉矩系數法穩定判據和來分析軸系的穩定性。解析法由于尚未建立多FACTS裝置在次頻率范圍內精確數學模型，應用有限，而時域響應曲線可以通過物理系統的測試得到，也可以通過仿真軟件進行時域計算得到，其中仿真方法速度快、成本低，不受系統中多FACTS裝置影響，得到了越來越多的應用。

發明內容

針對上述現有技術存在的問題，本發明提出一種基于PSCAD的電氣復轉矩系數掃描方法，其特征在于，該方法的具體步驟為：

1）在電磁暫態軟件上加載電氣復轉矩系數掃描模塊；

2）通過電氣復轉矩系數掃描模塊輸入電氣參數和掃描參數；

3）根據掃描頻率f產生一個小幅值的擾動，對于已進入穩定狀態的電力系統，將此擾動信號施加于轉子機械轉矩之上；

4）到系統再次進入穩態，提取出發電機電磁轉矩信號和轉子角速度響應量，計算電氣復轉矩系數；

5）判斷此掃描頻率是否超過截止頻率，若沒超過，則在此頻率基礎上加一個掃描步長，返回步驟3），掃描下一個頻率點的電氣復轉矩系數；若超過，則停止計算，完成電氣復轉矩系數的掃描。

所述步驟1）中電氣復轉矩系數掃描模塊包括：參數輸入區，算法實現區，結果監測區，結果監測區實時監測電氣彈性系數和電氣阻尼系數的掃描數值，判斷其是否有效；該模塊通過數據接口與外部系統數據進行交換，實現參數輸入區，算法實現區，結果監測區的封裝。

所述步驟2）中電氣參數有：系統工頻，擾動量幅值；

掃描參數：起始頻率，截止頻率，掃描步長。

所述系統工頻為50Hz或60Hz；所述掃描步長為0.1Hz至1Hz。

所述步驟3）中小擾動信號的產生形式為：

或

其中，λ<1，T_λ、分別是頻率為λ的脈動轉矩的幅值和初相位，T_λ為標幺值，介于0.005-0.05之間，使ΔT_m的值不至于破壞系統可線性化的假設條件。

所述步驟4）計算電氣復轉矩系數：

41）將發電機電磁轉矩信號和轉子角速度響應量進行Fourier分解，得出頻率λ下的和其中表示發電機電磁轉矩信號的向量形式；表示轉子角速度響應量的向量形式；

42）求出頻率為λ時的電氣彈性系數K_e(λ)和電氣阻尼轉矩系數D_e(λ)，計算公式為：