[發(fā)明專利]一種優(yōu)化扭振抑制效果的方法及附加阻尼控制器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011428728.6
• 申請(qǐng)日: 2020-12-07
• 公開（公告）號(hào): CN112671004B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬志恒;王凱;張琦雪;吳小丹;王輝;施一峰;王建安;王新寶;王光
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京南瑞繼保電氣有限公司;南京南瑞繼保工程技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H02J3/24
• 分類號(hào): H02J3/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種優(yōu)化扭振抑制效果的方法是通過測(cè)量機(jī)組機(jī)端的電壓電流信號(hào)，根據(jù)所測(cè)信號(hào)判斷系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。在系統(tǒng)發(fā)生大擾動(dòng)的情況下，判斷出擾動(dòng)類型并向附加阻尼控制器發(fā)出指令，使其動(dòng)態(tài)調(diào)整附加阻尼控制器的增益。附加阻尼的控制信號(hào)經(jīng)過濾波、移相環(huán)節(jié)，乘以浮動(dòng)增益，作為控制器的輸出信號(hào)，完成附加阻尼控制的功能。該方法可以動(dòng)態(tài)調(diào)整附加阻尼器的增益，在系統(tǒng)擾動(dòng)的不同階段合理利用附加阻尼控制，使其在擾動(dòng)初期盡可能增強(qiáng)抑制，在擾動(dòng)末期避免增益不合理造成的振蕩，方法簡(jiǎn)便，易于實(shí)施。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)的控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及具有旋轉(zhuǎn)軸系機(jī)組的附加阻尼控制。

背景技術(shù)

次同步振蕩(SSO)是指機(jī)組與電網(wǎng)在一個(gè)或多個(gè)固有頻率上交換能量的現(xiàn)象。出現(xiàn)SSO現(xiàn)象的機(jī)組有可能是火電機(jī)組，也有可能是水電機(jī)組或風(fēng)力機(jī)組，電網(wǎng)中的串補(bǔ)線路、高壓直流輸電、新型電力電子設(shè)備等都有可能與機(jī)組之間發(fā)生次同步振蕩。

次同步振蕩對(duì)機(jī)組軸系危害極大，以火電機(jī)組為例，振蕩期間火電機(jī)組的機(jī)械部分會(huì)與系統(tǒng)的電氣部分發(fā)生能量的相互轉(zhuǎn)換與激蕩，不僅造成系統(tǒng)電氣量的振蕩，同時(shí)也會(huì)激發(fā)轉(zhuǎn)子軸系的扭轉(zhuǎn)振蕩，造成機(jī)組軸系疲勞壽命損傷的累積和軸系的損壞，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致機(jī)組軸系出現(xiàn)裂紋，造成巨大損失。早在上世紀(jì)70年代，美國(guó)Mohave電廠就發(fā)生了次同步振蕩，對(duì)機(jī)組造成嚴(yán)重破壞；80年代國(guó)內(nèi)機(jī)組也出現(xiàn)了發(fā)電機(jī)組軸系扭振的事故。近年來隨著風(fēng)力發(fā)電的快速發(fā)展及外送線路上串聯(lián)電容的大規(guī)模應(yīng)用，風(fēng)電機(jī)組也會(huì)引起次同步振蕩，對(duì)風(fēng)電機(jī)組本身及附近的火電機(jī)組造成影響。

目前已有多種技術(shù)手段可以抑制機(jī)組的次同步振蕩，其中一類抑制方法的原理為增大機(jī)組阻尼，一般為附加阻尼控制的形式，附加勵(lì)磁阻尼控制及附加機(jī)端阻尼控制是其中具體的兩種。這兩種方法接收阻尼控制裝置測(cè)量的機(jī)組軸系轉(zhuǎn)速，經(jīng)過濾波、模態(tài)分離等環(huán)節(jié)，得到對(duì)應(yīng)各個(gè)模態(tài)頻率的扭振分量，再經(jīng)過相移及放大環(huán)節(jié)之后得到抑制次同步振蕩所需的信號(hào)，該信號(hào)疊加至扭振抑制的執(zhí)行裝置中，通過改變機(jī)組的電壓或電流，產(chǎn)生合適的次同步振蕩抑制轉(zhuǎn)矩，起到抑制次同步振蕩的作用。

系統(tǒng)發(fā)生大擾動(dòng)后，機(jī)組轉(zhuǎn)速偏差在短時(shí)間內(nèi)迅速增大，若能及時(shí)利用附加阻尼控制進(jìn)行抑制，則可在較短時(shí)間內(nèi)對(duì)機(jī)組的次同步振蕩產(chǎn)生抑制效果。抑制效果主要由附加阻尼控制輸出的信號(hào)決定，輸出的信號(hào)幅值大則抑制效果好。但若附加阻尼控制一直維持在高水平輸出，則會(huì)對(duì)扭振抑制執(zhí)行裝置的控制產(chǎn)生影響，微小的轉(zhuǎn)速變動(dòng)也有可能產(chǎn)生較大的附加信號(hào)，從而影響機(jī)組的正常運(yùn)行。因此，需要對(duì)常規(guī)的附加阻尼控制進(jìn)行改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的內(nèi)容是：提出一種電氣突變量啟動(dòng)和浮動(dòng)增益的扭振抑制方法以及相應(yīng)的附加阻尼控制器，可以根據(jù)不同的系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)動(dòng)態(tài)調(diào)整附加阻尼控制的增益，使得附加阻尼控制可以有效地抑制機(jī)組次同步振蕩，同時(shí)避免擾動(dòng)較小時(shí)增益不當(dāng)造成的振蕩，附加阻尼控制的潛能得到充分利用。

為了達(dá)成上述目的，本申請(qǐng)采用如下技術(shù)方案：

一方面，本申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N優(yōu)化扭振抑制效果的方法，包括：

機(jī)組機(jī)端電氣量監(jiān)測(cè)裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)組機(jī)端電壓V_t、電流I_t，由轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置得到轉(zhuǎn)速偏差信號(hào)；

所述轉(zhuǎn)速偏差信號(hào)通過濾波環(huán)節(jié)、模態(tài)分離環(huán)節(jié)得到各模態(tài)轉(zhuǎn)速偏差；

判別V_t、I_t信號(hào)是否出現(xiàn)大的擾動(dòng)；如果出現(xiàn)大的擾動(dòng)，則啟動(dòng)浮動(dòng)增益計(jì)算環(huán)節(jié)計(jì)算輸出增益，否則使用固定增益作為輸出增益；

所述各模態(tài)轉(zhuǎn)速偏差經(jīng)過移相環(huán)節(jié)后乘以輸出增益，得到附加阻尼控制器的輸出；

附加阻尼控制器的輸出傳入振蕩抑制執(zhí)行裝置，對(duì)機(jī)組次同步振蕩進(jìn)行抑制。

進(jìn)一步地，所述浮動(dòng)增益計(jì)算環(huán)節(jié)，根據(jù)各模態(tài)轉(zhuǎn)速偏差計(jì)算出各模態(tài)對(duì)應(yīng)的附加阻尼控制器所需的浮動(dòng)增益，或根據(jù)各模態(tài)固定增益計(jì)算浮動(dòng)增益。