專利名稱：基于可控串補(bǔ)附加阻抗偏差控制的次同步振蕩抑制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電網(wǎng)應(yīng)用研究領(lǐng)域，具體講涉及一種基于可控串補(bǔ)附加阻抗偏差控制的次同步振蕩抑制方法。
背景技術(shù)：
可控串補(bǔ)能夠?qū)€路功率進(jìn)行大范圍的連續(xù)控制。從系統(tǒng)的觀點(diǎn)來看，可變串聯(lián)補(bǔ)償?shù)脑碇皇峭ㄟ^適當(dāng)?shù)馗淖冇|發(fā)角α而使 串聯(lián)補(bǔ)償線路中固定電容器上的基頻電壓得到提高，而這個(gè)提高了的電壓改變了串聯(lián)容性電抗的有效值。如圖I所示，可控串補(bǔ)主電路包括電容器C、旁路電抗器LS、雙向晶閘管和阻容吸收支路。次同步振蕩是由電力系統(tǒng)機(jī)電耦合作用引起的一種有別于其他電力系統(tǒng)振蕩的現(xiàn)象，由于該現(xiàn)象可能直接導(dǎo)致大型汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子軸系的嚴(yán)重破壞、危及電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，故該現(xiàn)象的研究一直是電力系統(tǒng)的熱點(diǎn)。以往，國內(nèi)外專家學(xué)者對(duì)含串聯(lián)補(bǔ)償系統(tǒng)抑制次同步諧振的研究已有一些，而對(duì)于可控串補(bǔ)引起的次同步振蕩現(xiàn)象在國內(nèi)外電力系統(tǒng)新聞、刊物上未見報(bào)道，有必要對(duì)該現(xiàn)象的抑制方法作以研究。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于可控串補(bǔ)附加阻抗偏差控制的次同步振蕩抑制方法，該方法簡(jiǎn)單直觀，可靠性高，易于執(zhí)行；有利于電網(wǎng)應(yīng)用，具有較好的應(yīng)用前景；在系統(tǒng)各種運(yùn)行方式下，可控串補(bǔ)附加阻抗偏差控制對(duì)次同步振蕩都能取得較好的抑制效果。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案基于可控串補(bǔ)附加阻抗偏差控制的次同步振蕩抑制方法，所述抑制方法包括以下步驟步驟I.搭建可控串補(bǔ)控制系統(tǒng)模型；步驟2.選擇控制器的輸入信號(hào)；步驟3.分析轉(zhuǎn)速偏差和阻抗偏差；步驟4.控制所述阻抗偏差。所述步驟I中，可控串補(bǔ)控制系統(tǒng)包括測(cè)量單元、控制器調(diào)控單元、觸發(fā)單元和可控串補(bǔ)主電路單元；所述測(cè)量單元將采集的信號(hào)傳輸給所述控制器調(diào)控單元，經(jīng)所述控制器調(diào)控單元處理的觸發(fā)信號(hào)傳輸給與可控串補(bǔ)主電路單元連接的所述觸發(fā)單元。所述測(cè)量單元用采集可控串補(bǔ)的I側(cè)母線電壓U1J側(cè)母線電壓U2、A相電流ia、B相電流ib和C相電流i。測(cè)量阻抗。在可控串補(bǔ)開環(huán)控制中，所述控制器調(diào)控單元按照固定觸發(fā)角進(jìn)行觸發(fā)。在可控串補(bǔ)閉環(huán)控制中，所述控制器調(diào)控單元將命令阻抗與測(cè)量阻抗比較得到的阻抗偏差經(jīng)過比例積分控制后與所述命令阻抗疊加得到輸入阻抗，查表后得到觸發(fā)角進(jìn)行觸發(fā)。
所述可控串補(bǔ)主電路單元包括A相主電路單元、B相主電路單元和C相主電路單元。所述A相主電路單元、B相主電路單元和C相主電路單元均包括電容器、旁路電抗器、雙向晶閘管和阻容吸收支路，所述雙向晶閘管和阻容吸收支路并聯(lián)后與所述旁路電抗器串聯(lián)后，再與所述電容器并聯(lián)。所述步驟2中，選擇測(cè)量阻抗偏差信號(hào)為控制器的輸入信號(hào)。所述步驟3中，將所述轉(zhuǎn)速偏差和阻抗偏差進(jìn)行Prony算法分析。所述Pixmy法分析的參數(shù)包括模態(tài)頻率、幅值、相角和阻尼。所述步驟4中，比較命令阻抗與測(cè)量阻抗得到所述阻抗偏差，阻抗偏差信號(hào)經(jīng)過濾波、移相、放大和限幅處理后，與所述命令阻抗以及經(jīng)過比例積分控制后的阻抗偏差疊加得到輸入阻抗，查阻抗表后得到輸出阻抗。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于I.該方法簡(jiǎn)單直觀，可靠性高，易于執(zhí)行；2.有利于電網(wǎng)應(yīng)用，具有較好的應(yīng)用前景；3.能夠適應(yīng)電網(wǎng)各種運(yùn)行方式。


圖I是現(xiàn)有技術(shù)可控串補(bǔ)主電路示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例中可控串補(bǔ)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例中可控串補(bǔ)控制系統(tǒng)模型示意圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例中可控串補(bǔ)主電路單元示意圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例中控制器調(diào)控單元調(diào)控流程圖；圖6是本發(fā)明實(shí)施例中控制阻抗偏差框圖；圖7是本發(fā)明實(shí)施例中控制阻抗偏差流程圖；圖8是本發(fā)明實(shí)施例中控制阻抗偏差控制環(huán)節(jié)參數(shù)圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖2，基于可控串補(bǔ)附加阻抗偏差控制的次同步振蕩抑制方法，所述抑制方法包括以下步驟步驟I.搭建可控串補(bǔ)控制系統(tǒng)模型，如圖3所示；步驟2.選擇控制器的輸入信號(hào)；步驟3.分析阻抗偏差；步驟4.控制所述阻抗偏差。所述步驟I中，可控串補(bǔ)控制系統(tǒng)包括測(cè)量單元、控制器調(diào)控單元、觸發(fā)單元和可控串補(bǔ)主電路單元；所述測(cè)量單元將采集的信號(hào)傳輸給所述控制器調(diào)控單元，經(jīng)所述控制器調(diào)控單元處理的觸發(fā)信號(hào)傳輸給與可控串補(bǔ)主電路單元連接的所述觸發(fā)單元。所述測(cè)量單元用采集可控串補(bǔ)的I側(cè)母線電壓U1J側(cè)母線電壓U2、A相電流ia、B相電流ib和C相電流i。測(cè)量阻抗。
在可控串補(bǔ)開環(huán)控制中，所述控制器調(diào)控單元按照固定觸發(fā)角進(jìn)行觸發(fā)。如圖4，所述可控串補(bǔ)主電路單元包括A相主電路單元、B相主電路單元和C相主電路單元。所述A相主電路單元、B相主電路單元和C相主電路單元均包括電容器、旁路電抗器、雙向晶閘管和阻容吸收支路，所述雙向晶閘管和阻容吸收支路并聯(lián)后與所述旁路電抗器串聯(lián)后，再與所述電容器并聯(lián)。如圖5，在可控串補(bǔ)閉環(huán)控制中，所述控制器調(diào)控單元將命令阻抗與測(cè)量阻抗比較得到的阻抗偏差經(jīng)過比例積分控制后與所述命令阻抗疊加得到輸入阻抗，查表后得到觸發(fā)角進(jìn)行觸發(fā)。所述步驟2中，選擇測(cè)量阻抗偏差信號(hào)為控制器的輸入 信號(hào)。所述步驟3中，將所述阻抗偏差信號(hào)進(jìn)行Prony算法分析。下面，通過一個(gè)實(shí)例表述上述分析過程。某個(gè)具有次同步振蕩現(xiàn)象的系統(tǒng)，對(duì)可控串補(bǔ)測(cè)量阻抗的分析結(jié)果如表I所示表I
信號(hào)Pinny分析結(jié)果
模態(tài)頻率Π
幅值 1=0. 0025 相角 1=-23. 814 阻尼 1=_0· 006
,=20. 777Hz
測(cè)量阻抗偏差----
模態(tài)頻率一
幅值 2=0. 0008 相角 2=-135. 015 阻尼 2=0. 035
f2=12. 474Hz所述Prony算法分析的參數(shù)包括模態(tài)頻率、幅值、相角和阻尼。從表I中可以看出，構(gòu)成轉(zhuǎn)速偏差信號(hào)與阻抗偏差信號(hào)的次同步振蕩頻率主要為
20.777Hz和12. 474Hz，其中，20. 777Hz分量阻尼為負(fù)，其幅值也最大，在實(shí)際系統(tǒng)中振蕩表現(xiàn)最嚴(yán)重，在仿真過程中，轉(zhuǎn)速偏差與阻抗偏差各頻率分量的相位保持不變。如圖6比較命令阻抗與測(cè)量阻抗得到所述阻抗偏差，阻抗偏差信號(hào)經(jīng)過濾波、移相、放大和限幅處理后，與所述命令阻抗以及經(jīng)過比例積分控制后的阻抗偏差疊加得到輸入阻抗，查阻抗表后得到輸出阻抗。如圖7-8，附加阻抗偏差控制的目標(biāo)是消除頻率為20. 777Hz與12. 474Hz的信號(hào)，框圖[I] [5]提取頻率為的= 20. 777Hz信號(hào)后移相放大，框圖[6] [10]提取頻率為4 = 12. 474Hz的信號(hào)后移相放大，兩者疊加后與后面的限幅環(huán)節(jié)(取±0. 03) 一起構(gòu)成附加阻抗控制。本發(fā)明通過移相角和增益一定范圍內(nèi)的掃描，依據(jù)發(fā)電機(jī)扭矩或轉(zhuǎn)速試出最有效的移相與增益的組合。最后應(yīng)當(dāng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解依然可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.基于可控串補(bǔ)附加阻抗偏差控制的次同步振蕩抑制方法，其特征在于所述抑制方法包括以下步驟 步驟I.搭建可控串補(bǔ)控制系統(tǒng)模型； 步驟2.選擇控制器的輸入信號(hào)； 步驟3.分析轉(zhuǎn)速偏差和阻抗偏差； 步驟4.控制所述阻抗偏差。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的次同步振蕩抑制方法，其特征在于所述步驟I中，可控串補(bǔ)控制系統(tǒng)包括測(cè)量單元、控制器調(diào)控單元、觸發(fā)單元和可控串補(bǔ)主電路單元；所述測(cè)量単元將采集的信號(hào)傳輸給所述控制器調(diào)控單元，經(jīng)所述控制器調(diào)控單元處理的觸發(fā)信號(hào)傳輸給與可控串補(bǔ)主電路單元連接的所述觸發(fā)単元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的次同步振蕩抑制方法，其特征在于所述測(cè)量単元用采集可控串補(bǔ)的I側(cè)母線電壓U1. J側(cè)母線電壓U2、A相電流ia、B相電流ib和C相電流i。測(cè)量阻抗。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的次同步振蕩抑制方法，其特征在于在可控串補(bǔ)開環(huán)控制中，所述控制器調(diào)控單元按照固定觸發(fā)角進(jìn)行觸發(fā)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的次同步振蕩抑制方法，其特征在于在可控串補(bǔ)閉環(huán)控制中，所述控制器調(diào)控單元將命令阻抗與測(cè)量阻抗比較得到的阻抗偏差經(jīng)過比例積分控制后與所述命令阻抗疊加得到輸入阻抗，查表后得到觸發(fā)角進(jìn)行觸發(fā)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的次同步振蕩抑制方法，其特征在于所述可控串補(bǔ)主電路單元包括A相主電路單元、B相主電路單元和C相主電路單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的次同步振蕩抑制方法，其特征在于所述A相主電路單元、B相主電路單元和C相主電路單元均包括電容器、旁路電抗器、雙向晶閘管和阻容吸收支路，所述雙向晶閘管和阻容吸收支路并聯(lián)后與所述旁路電抗器串聯(lián)后，再與所述電容器并聯(lián)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的次同步振蕩抑制方法，其特征在于所述步驟2中，選擇測(cè)量阻抗偏差信號(hào)為控制器的輸入信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的次同步振蕩抑制方法，其特征在于所述步驟3中，將所述轉(zhuǎn)速偏差和阻抗偏差進(jìn)行Prony算法分析。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的次同步振蕩抑制方法，其特征在于所述Prony法分析的參數(shù)包括模態(tài)頻率、幅值、相角和阻尼。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的次同步振蕩抑制方法，其特征在于所述步驟4中，比較命令阻抗與測(cè)量阻抗得到所述阻抗偏差，阻抗偏差信號(hào)經(jīng)過濾波、移相、放大和限幅處理后，與所述命令阻抗以及經(jīng)過比例積分控制后的阻抗偏差疊加得到輸入阻杭，查阻抗表后得到輸出阻抗。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于可控串補(bǔ)附加阻抗偏差控制的次同步振蕩抑制方法，屬于電網(wǎng)應(yīng)用研究領(lǐng)域。所述抑制方法包括以下步驟搭建可控串補(bǔ)控制系統(tǒng)模型；選擇控制器的輸入信號(hào)；分析轉(zhuǎn)速偏差和阻抗偏差；控制所述阻抗偏差。該方法簡(jiǎn)單直觀，可靠性高，易于執(zhí)行；有利于電網(wǎng)應(yīng)用，具有較好的應(yīng)用前景；在系統(tǒng)各種運(yùn)行方式下，可控串補(bǔ)附加阻抗偏差控制對(duì)次同步振蕩都能取得較好的抑制效果。
文檔編號(hào)H02J3/24GK102651550SQ201210107850
公開日2012年8月29日 申請(qǐng)日期2012年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月13日
發(fā)明者劉敏, 張星, 張艷, 徐得超, 朱旭凱, 朱雨晨, 李亞樓, 田芳 申請(qǐng)人:中國電力科學(xué)研究院, 華北電力大學(xué)