[發(fā)明專利]一種抑制次同步振蕩的統(tǒng)一潮流控制器附加阻尼控制系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610006765.5
• 申請(qǐng)日: 2016-01-06
• 公開（公告）號(hào): CN105633981B
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱鑫要;趙靜波;周前;劉建坤;嵇托;安海云;陳靜;王大江;金夢(mèng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇省電力公司電力科學(xué)研究院;國(guó)家電網(wǎng)公司
• 主分類號(hào): H02J3/24
• 分類號(hào): H02J3/24
• 代理公司: 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司32224
• 代理人: 姚蘭蘭,董建林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種抑制次同步振蕩的統(tǒng)一潮流控制器(Unified Power Flow Controller，UPFC)附加阻尼控制系統(tǒng)，屬于次同步振蕩(Subsynchronous Oscillation，SSO)抑制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著我國(guó)“西電東送”電力發(fā)展戰(zhàn)略的推進(jìn)，為滿足遠(yuǎn)離負(fù)荷中心的大型電源基地電力外送需求，串聯(lián)電容補(bǔ)償輸電、高壓直流輸電(HVDC)在我國(guó)得到了廣泛的應(yīng)用；然而，串聯(lián)電容補(bǔ)償輸電和高壓直流輸電在提高系統(tǒng)輸電能力、帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)，也使電力系統(tǒng)面臨著嚴(yán)峻的SSO問(wèn)題。

作為現(xiàn)今功能最為強(qiáng)大的柔性交流輸電(FACTS)裝置，統(tǒng)一潮流控制器(UPFC)不僅可向系統(tǒng)提供無(wú)功補(bǔ)償、調(diào)節(jié)系統(tǒng)電壓，還可實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)有功潮流和無(wú)功潮流的有效控制，在電力系統(tǒng)中擁有廣泛的推廣應(yīng)用前景。現(xiàn)有的統(tǒng)一潮流控制系統(tǒng)對(duì)電力系統(tǒng)的次同步振蕩比較大。

UPFC裝置包括并聯(lián)側(cè)變壓器-換流器、串聯(lián)側(cè)變壓器-換流器和直流電容，UPFC并聯(lián)側(cè)換流器(VSC1)和串聯(lián)側(cè)換流器(VSC2)分別采用兩端節(jié)點(diǎn)電壓定向的矢量控制。在其控制器的調(diào)節(jié)作用下，UPFC串/并聯(lián)側(cè)換流器分別向系統(tǒng)輸出幅值和相角可控的電壓U_se和U_sh。UPFC裝置接線示意圖參見圖1(a)及等值電路圖參見圖1(b)；圖2(a)為UPFC并聯(lián)側(cè)變壓器-換流器VSC1控制框圖；圖2(b)為UPFC串聯(lián)側(cè)變壓器-換流器VSC2控制框圖。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明目的是提供一種抑制次同步振蕩的統(tǒng)一潮流控制器附加阻尼控制系統(tǒng)，所設(shè)計(jì)的統(tǒng)一潮流控制器附加次同步阻尼控制器，能夠成功抑制電力系統(tǒng)的次同步振蕩，且不會(huì)影響系統(tǒng)和統(tǒng)一潮流控制器裝置的正常穩(wěn)定運(yùn)行。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過(guò)如下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

該系統(tǒng)利用所設(shè)計(jì)的次同步阻尼控制器作用于統(tǒng)一潮流控制器控制回路，達(dá)到次同步振蕩抑制的目的。

本發(fā)明的一種抑制次同步振蕩的統(tǒng)一潮流控制器附加阻尼控制系統(tǒng)，統(tǒng)一潮流控制器裝置包括并聯(lián)側(cè)換流器、串聯(lián)側(cè)換流器和直流電容，包括次同步阻尼控制器，所述次同步阻尼控制器的附加控制信號(hào)u_{damp_sh}及u_{damp_se}分別疊加在并聯(lián)側(cè)換流器及串聯(lián)側(cè)換流器無(wú)功控制回路的q軸電流內(nèi)環(huán)控制指令處；所述次同步阻尼控制器包括多個(gè)次同步模態(tài)控制回路，每個(gè)所述次同步模態(tài)控制回路包括模態(tài)濾波器、用于對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行放大的比例放大模塊和用于實(shí)現(xiàn)相位補(bǔ)償?shù)囊葡嗥鳎鞔瓮侥B(tài)控制回路的輸出信號(hào)經(jīng)疊加并經(jīng)限幅模塊后即形成次同步阻尼控制器輸出的附加控制信號(hào)u_{damp_sh}及u_{damp_se}；所述次同步阻尼控制器以發(fā)電機(jī)軸系轉(zhuǎn)速偏差Δω_G為輸入控制信號(hào)。

其中，所述模態(tài)濾波器，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)不同SSO模態(tài)的解耦控制，各控制回路的模態(tài)濾波器由相應(yīng)模態(tài)頻率的帶通濾波器及其他模態(tài)頻率的帶阻濾波器串聯(lián)組成；

其中，所述比例放大模塊，用于對(duì)經(jīng)濾波模態(tài)信號(hào)進(jìn)行放大調(diào)節(jié)，為附加次同步阻尼控制器提供足夠大的信號(hào)；

其中，所述移相器，用于補(bǔ)償模態(tài)濾波器、UPFC換流器-連接變壓器、電力系統(tǒng)對(duì)SSO模態(tài)頻率信號(hào)的滯后相位，生成模態(tài)控制信號(hào)；

其中，所述限幅模塊，用于對(duì)各模態(tài)控制回路生成的模態(tài)控制信號(hào)的疊加信號(hào)進(jìn)行限幅，生成最終的統(tǒng)一潮流控制器次同步附加控制信號(hào)。

上述次同步阻尼控制器采用模態(tài)分離的多通道控制器結(jié)構(gòu)，用于對(duì)各同步振蕩模態(tài)進(jìn)行解耦控制。

上述模態(tài)濾波器由相應(yīng)模態(tài)頻率的帶通濾波器和其他模態(tài)頻率的帶阻濾波器串聯(lián)組成。

設(shè)機(jī)組軸系轉(zhuǎn)速中模態(tài)i分量的角頻率為ω_i、幅值為A_i、初相位為并聯(lián)側(cè)換流器附加控制器對(duì)模態(tài)i頻率分量的相移和放大倍數(shù)分別為k_ish和θ_ish，則疊加至UPFC并聯(lián)側(cè)換流器控制器內(nèi)環(huán)電流控制指令的附加控制信號(hào)為

UPFC并聯(lián)側(cè)換流器可快速跟蹤附加控制信號(hào)，其輸出的相應(yīng)次同步頻率電流為

式中，T_shi為并聯(lián)側(cè)換流器對(duì)模態(tài)i頻率信號(hào)的響應(yīng)延遲，s為L(zhǎng)aplace算子；

流入發(fā)電機(jī)電樞繞組的次同步電流I_{genq_shi}為