[發明專利]抑制次同步振蕩的SSDC和SEDC協調控制優化方法

有效

• 申請號: 201410241807.4
• 申請日: 2014-06-03
• 公開（公告）號: CN103986171B
• 公開（公告）日: 2017-03-29
• 發明（設計）人: 肖永;徐梅梅;顧威;徐玉韜;徐長寶;桂軍國;徐振宇;蘇靜棋;張旭;高自強;陳婧華;王銀;鄭巍;梁新艷;常富杰;王瑩瑩
• 申請（專利權）人: 貴州電力試驗研究院;華北電力大學;北京四方繼保自動化股份有限公司
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02P9/00
• 代理公司: 銀川長征知識產權代理事務所64102
• 代理人: 馬長增,姚源

技術領域：

????本發明涉及電力系統穩定與控制技術，特別涉及一種抑制次同步振蕩的SSDC和SEDC協調控制優化方法。

背景技術：

近年來，高壓直流輸電(HVDC)以其先進的技術和明顯的經濟性等優勢在電力系統輸電方面得到了快速發展，對我國電力的遠距離輸送、區域電網互聯起到了重要作用。但也由于其直流換流器控制的固有反饋控制特性，HVDC容易引起與整流側連接的汽輪發電機組的次同步振蕩(SSO)問題。次同步振蕩是由HVDC引起的一種電氣-機械共振現象，輕微的次同步振蕩可能會造成發電機軸系的疲勞損傷，嚴重時則可能導致發電機軸系出現裂紋甚至斷裂，造成巨大的經濟損失。

直流附加勵磁阻尼控制器（SSDC）和附加勵磁阻尼控制器（SEDC）是目前用于抑制SSO的兩種較為有效的方法。SSDC屬于直流系統的附加設備，通過引入機組的次同步分量，經移相放大后將輸出疊加到整流側的定電流控制器中；SEDC為附加在發電機勵磁控制器上的阻尼控制器，其采取汽輪機高壓缸轉速作為輸入信號，其輸出疊加到勵磁電壓上，形成一個與次同步電流反向的電流分量，從而達到抑制振蕩的效果。SSDC和SEDC的比例放大倍數直接關系著其向系統提供阻尼的大小，比例放大倍數越大，SSDC和SEDC提供的阻尼越大，阻尼控制器抑制次同步振蕩的效果越好。但SSDC的放大倍數過大會影響直流系統的動態穩定性，SEDC則容易受到勵磁控制器容量的影響，其放大倍數過大易達到勵磁控制器的上限。我國目前已投入SSDC的參數大多采用制造廠商給出的參數，而SEDC的參數也僅基于單臺機組的參數來整定，二者沒有相互協調，亦沒有從全系統的角度出來進行設計，目前次同步阻尼控制器的抑制效果尚未得到充分發揮。

原對偶內點法尋優速度快、收斂性能好，在處理大規模、非線性的尋優問題時具有較大的優勢，計算時間對問題規模不敏感，不會隨著問題規模的增大而增大，且整個計算過程均在可行域的內部進行求解。若能將原對偶內點法應用到附加勵磁阻尼和直流附加勵磁阻尼協調控制參數的優化設計上，可充分考慮到全系統的動態性能，在控制器輸出不越限的情況下，使控制器達到最好的振蕩抑制效果。

發明內容：

鑒于此，本發明提供一種抑制次同步振蕩的SSDC和SEDC協調控制優化方法。

一種抑制次同步振蕩的SSDC和SEDC協調控制優化方法，包括以下步驟：

獲取電力系統元件參數，包括：發電機軸系轉動慣量和彈性系數K_i,?_i+1；勵磁系統放大倍數和時間常數；發電機各繞組自感、互感以及各繞組等效電阻；交流線路阻抗；直流定電流控制器PI參數、逆變側定熄弧角PI參數、換流變壓器變比以及等效換向電抗、整流器和逆變器觸發角、直流功率和直流電壓；

建立SSDC和SEDC的數學模型；其中，SSDC為寬帶通單通道結構，采用發電機質塊轉速差為輸入信號；SSDC由信號輸入、4階帶通濾波器、相位補償模塊、比例放大模塊組成；SEDC為寬帶通多通道結構，其通道數與振蕩模態數相同，用發電機質塊轉速差為輸入信號；SEDC輸入信號經4階帶通濾波器濾除直流和低頻分量后，分模態由模態帶通濾波器、帶阻濾波器、相位補償模塊以及比例放大模塊組成；

SSDC的數學模型為

????????????????????????????????????????(1)

其中，為SSDC的比例放大系數，為SSDC相位補償模塊傳遞函數的時域形式，為SSDC4階帶通濾波器傳遞函數的時域形式；

若發電機有三個振蕩模態，SEDC的數學模型為

????(2)

其中，為SEDC各振蕩模態的比例放大系數，為各振蕩模態相位補償模塊傳遞函數的時域形式，為4階帶通濾波器傳遞函數的時域形式，為各振蕩模態帶通濾波器傳遞函數的時域形式，各振蕩模態帶阻濾波器傳遞函數的時域形式；

建立系統元件的數學模型，并形成包含SSDC、SEDC的系統狀態方程；

??????????????????????????????????????????????（3）?????????為狀態變量，為與控制器比例放大系數相關的系數矩陣，

，其中表示發電機軸系各質量塊的角速度；

由式(3)求出系統的特征值；特征值可表征系統的穩定性，將系統特征值的實部作為控制目標，若系統特征值實部的最大值離虛軸越遠，則代表系統越穩定，故控制器參數的優化問題可轉化為如下目標函數來求解：