[發明專利]一種勵磁阻尼控制器與靜止同步補償器等價容量的實時計算方法

有效

• 申請號: 201410508853.6
• 申請日: 2014-09-28
• 公開（公告）號: CN104362914B
• 公開（公告）日: 2017-06-06
• 發明（設計）人: 畢天姝;李景一;肖仕武;張鵬;毛雨亭
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: H02P9/00
• 分類號: H02P9/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司11246
• 代理人: 張文寶

技術領域

本發明屬于汽輪發電機組計算技術領域，尤其涉及一種勵磁阻尼控制器與靜止同步補償器等價容量的實時計算方法。

背景技術

靜止同步補償器(STATCOM)為一次設備，直接向發電機中注入電流，響應速度快，抑制效果明顯，STATCOM的容量足夠大，能夠很好地抑制系統中由于小擾動產生的軸系疲勞累計問題，在大擾動條件下，也能使模態分量迅速衰減到軸系疲勞累計門檻值以下。但是STATCOM的造價高，安裝在機端，還必然要向系統及電廠變負荷側分流，因而所需的容量更大，20MVA的STATCOM造價在千萬以上，且占地面積大，需要配備專門的變壓器，大容量的電力電子設備器件容易損壞，后期運行維護難度大。勵磁阻尼控制器(SEDC)作為二次設備，雖然抑制效果受勵磁容量限制，在某些惡劣工況下，難以達到令人滿意的抑制效果，但是SEDC造價低，后期運行維護難度小。

如果同時施加SEDC與STATCOM兩種抑制措施，依靠STATCOM增強抑制效果，采用SEDC抵消STATCOM所需要的容量，可以極大減少STATCOM所需要的投資。現有工程實踐及理論研究均沒有提及聯合抑制措施，更沒有給出有關SEDC與STATCOM容量之間的計算方法，因而對于抑制措施的選擇及抑制措施的比較，在經濟方面缺乏準確的計算方法。

SEDC與STATCOM抑制次同步振蕩的基本原理相同，都是注入一個次同步電流，與另一側的工頻電流形成一個次同步轉矩，該轉矩與系統中擾動引起的電磁轉矩相互抵消，從阻尼的角度看，都是附加一個正阻尼。SEDC與STATCOM要達到相同的抑制效果，必然對應著相同的附加阻尼，而SEDC與STATCOM的附加阻尼大小又分別與各自的控制器增益密切相關。當SEDC與STATCOM的增益確定之后，對于相同擾動，STATCOM的容量也可以進行計算。因此SEDC與STATCOM的附加阻尼，控制器增益，等價容量之間存在一定關系。可以從附加阻尼出發，確定SEDC與STATCOM控制器增益之間的關系，最終計算SEDC與STATCOM的容量等價關系。

發明內容

本發明的目的是給出一種SEDC與STATCOM等價容量的實時計算方法，為SEDC與STATCOM的抑制效果等價性給出一種適用于工程實際的判據，為抑制措施的選擇提供參考，為聯合抑制措施中STATCOM的容量提供依據。本方法的特征為精確計算得到SEDC及STATCOM的電氣阻尼。對于電氣阻尼中的各個參數都給出計算方法，從而能夠進行實際應用；根據阻尼相等，SEDC與STATCOM的抑制效果相同，進而求出SEDC與STATCOM控制器的增益關系；按照確定的增益關系對控制器進行整定，根據擾動初值，便可以實時計算SEDC與STATCOM的容量等價關系。

具體來說，一種勵磁阻尼控制器與靜止同步補償器等價容量的實時計算方法，其特征在于，所述方法依序包括以下步驟：計算SEDC的電氣阻尼；計算STATCOM的電氣阻尼；基于SEDC與STATCOM的電氣阻尼整定其控制器增益關系；應用整定的增益關系對SEDC與STATCOM的控制器進行整定，在此基礎上，計算在相同擾動下，SEDC與STATCOM的等價容量。

進一步地，所述SEDC的電氣阻尼通過以下方程計算：

其中，x_ad為電機直軸電樞反應電抗，I_q0為發電機q軸電流初始值，L_i-SEDC為濾波環節造成的增益，K_i-SEDC為對應于模態i控制器增益，Z_f為勵磁阻抗。

進一步地，所述STATCOM所產生的電氣阻尼與各模態對應增益、補償相位以及所在系統阻抗相關，通過以下方程計算：

其中，L_i-SVG為濾波環節造成的增益，K_i-SVG為STATCOM對應此模態的增益，E_m是發電機端電壓幅值，K_E-為次同步分量參數，K_T-SVG為STATCOM所接變壓器的變比，ω是工頻分量對應角速度。

進一步地，所述SEDC控制器與STATCOM控制器的增益關系為：