本發(fā)明屬于核電領(lǐng)域，尤其涉及一種核電機組主變送電網(wǎng)的功率振蕩抑制方法及裝置。

背景技術(shù)：

目前，在核電站中廣泛應(yīng)用的汽輪發(fā)電機組，例如法國alstom公司設(shè)計的1150mw半速機，其發(fā)電機勵磁系統(tǒng)采用的是帶機端勵磁變壓器的自并勵無刷勵磁系統(tǒng)，正常工況下勵磁電源來自于與發(fā)電機機端的勵磁變壓器。發(fā)電機機端電壓經(jīng)勵磁變壓器降壓后提供給自動電壓調(diào)節(jié)器(avr)的可控硅整流器，經(jīng)可控硅整流后傳輸給勵磁機的定子磁極。勵磁機的轉(zhuǎn)子切割定子磁極磁場，從而產(chǎn)生交流電流，此交流電流經(jīng)旋轉(zhuǎn)整流器整流后供給發(fā)電機轉(zhuǎn)子線圈繞組以建立發(fā)電機磁場。

電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(簡稱pss)是一個附加的勵磁控制裝置，它以發(fā)電機電功率pe(或加速功率)作為輸入信號，當(dāng)發(fā)電機發(fā)生功率波動時，pss就產(chǎn)生輸出信號，作用于avr控制回路輸入端，通過調(diào)節(jié)器的作用來改變發(fā)電機的勵磁，影響發(fā)電機的電功率，達到阻力發(fā)電機功角擺動，抑制發(fā)電機功率變化，平息電網(wǎng)功率振蕩的作用。它可以較大地增加發(fā)電機勵磁系統(tǒng)和電力系統(tǒng)的正阻尼能力，抑制自發(fā)低頻振蕩的發(fā)生，減少系統(tǒng)中由于負荷波動引起的聯(lián)絡(luò)線功率波動，加速功率振蕩的衰減，因而有效的提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

由于pss存在反調(diào)現(xiàn)象，即在發(fā)電機的有功變化時，其無功功率會有嚴重的與有功動作方向相反的變化，因此為了抑制反調(diào)，通常將電功率和頻率作為pss的輸入信號。由于在系統(tǒng)擾動引起的功率振蕩中機械功率變化較小，即加速功率積分信號pm基本就是電磁功率積分信號pe，故以加速功率積分信號pm作為最終輸入的pss2a理論上沒有反調(diào)現(xiàn)象。當(dāng)進行機械功率調(diào)節(jié)時，電磁功率跟隨機械功率變化，因此加速功率積分信號pm很小，pss基本不動作；當(dāng)系統(tǒng)擾動引起電磁功率變化時，機械功率變化較小，加速功率積分信號pm基本上等于負的電磁功率積分信號pe，pss發(fā)揮作用抑制功率振蕩。

然而，目前即使采用了上述的pss后，仍然出現(xiàn)了電網(wǎng)功率振蕩的情況，例如，2011年12月29日，嶺澳二期電廠l2主變送電，l3、l4號機出現(xiàn)功率振蕩，最大振幅422mw，振蕩時間28秒。2012年6月26日，嶺澳二期電廠l1主變送電，l3、l4號機出現(xiàn)功率振蕩，最大振幅298mw，振蕩時間26秒。

該功率波動現(xiàn)象在國內(nèi)尚屬罕見次，但是即使罕見的核電機組電網(wǎng)功率振蕩也會導(dǎo)致勵磁調(diào)節(jié)器輸出對功率波動起負作用，形成機組功率振蕩安全隱患，從而引發(fā)核電事故，對人們的生命財產(chǎn)安全形成巨大的威脅。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施例的目的在于提供一種核電機組主變送電網(wǎng)的功率振蕩抑制方法，旨在解決現(xiàn)有核電機組中主變送電網(wǎng)中具有安全漏洞，導(dǎo)致可能出現(xiàn)功率振蕩從而引發(fā)核電事故的問題。

本發(fā)明實施例是這樣實現(xiàn)的，一種核電機組主變送電網(wǎng)的功率振蕩抑制方法，所述方法包括下述步驟：

根據(jù)核電機組主變送電網(wǎng)中的三相電壓和三相電流進行頻率計算，得到頻率變化；

對主變送電高頻諧波進行濾波；

通過限幅使頻率變化大于頻率限幅設(shè)計值時輸出不超過限幅定值，以避免pss輸出功率振蕩信號。

進一步地，所述限幅定值為0.1±0.01pu。

更進一步地，在所述根據(jù)核電機組主變送電網(wǎng)中的三相電壓和三相電流進行頻率計算的步驟之前，還包括：

通過混合仿真和波形回放試驗進行功率振蕩分析，得到導(dǎo)致pss輸出振蕩的功率信號的原因，具體為：頻率變化大于頻率限幅設(shè)計值時輸出超過限幅定值。

更進一步地，所述三相電流通過umt162a型發(fā)電機定子電流電壓測量卡件檢測，所述發(fā)電機定子電流電壓測量卡件配置umt162av1.4系統(tǒng)。

更進一步地，所述通過限幅使頻率變化大于頻率限幅設(shè)計值時輸出不超過限幅定值的步驟之后，還包括：

通過回放試驗，驗證方案的有效性和可靠性。

本發(fā)明實施例的另一目的在于，提供一種核電機組主變送電網(wǎng)的功率振蕩抑制裝置，設(shè)置于pss的頻率測量系統(tǒng)中，所述裝置包括：

頻率計算單元，用于根據(jù)核電機組主變送電網(wǎng)中的三相電壓和三相電流進行頻率計算，得到頻率變化；

低通濾波器，用于對主變送電高頻諧波進行濾波；

限幅單元，用于通過限幅使頻率變化大于頻率限幅設(shè)計值時輸出不超過限幅定值，以避免pss輸出功率振蕩信號。

進一步地，所述限幅定值為0.1±0.01pu。

更進一步地，所述裝置還包括：

分析單元，用于通過混合仿真和波形回放試驗進行功率振蕩分析，得到導(dǎo)致pss輸出振蕩的功率信號的原因，具體為：頻率變化大于頻率限幅設(shè)計值時輸出超過限幅定值。

更進一步地，所述頻率計算單元包括一umt162a型發(fā)電機定子電流電壓測量卡件，用于檢測三相電流，所述發(fā)電機定子電流電壓測量卡件配置umt162av1.4系統(tǒng)。

更進一步地，所述裝置還包括：

驗證單元，用于通過回放試驗，驗證方案的有效性和可靠性。

本發(fā)明實施例將主變送電高頻諧波過濾后，再進行限幅，使限幅器接受正常的頻率，不會達到限幅定值，使頻率變化大于頻率限幅設(shè)計值時依然輸出為正常的限幅，pss輸出不再發(fā)生振蕩的波動信號，解決了pss頻率測量環(huán)節(jié)在主變送電工況輸出異常問題，避免了勵磁調(diào)節(jié)器輸出對功率波動起負作用，消除了機組功率振蕩隱患。

附圖說明

圖1為本發(fā)明第一實施例提供的核電機組主變送電網(wǎng)的功率振蕩的抑制方法的流程結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明第二實施例提供的核電機組主變送電網(wǎng)的功率振蕩的抑制方法的流程結(jié)構(gòu)圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的核電機組主變送電網(wǎng)的功率振蕩的抑制裝置的結(jié)構(gòu)圖；

圖4為本發(fā)明實施例提供的核電機組主變送電網(wǎng)的功率振蕩的抑制方法的驗證信號測點位置圖；

圖5為本發(fā)明實施例提供的核電機組主變送電網(wǎng)的功率振蕩的抑制方法的驗證結(jié)果波形圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

本發(fā)明實施例將主變送電高頻諧波過濾后，再進行限幅，使限幅器接受正常的頻率，不會達到限幅定值，使頻率變化大于頻率限幅設(shè)計值時依然輸出為正常的限幅，pss輸出不再發(fā)生振蕩的波動信號，解決了pss頻率測量環(huán)節(jié)在主變送電工況輸出異常問題，避免了勵磁調(diào)節(jié)器輸出對功率波動起負作用，消除了機組功率振蕩隱患。

圖1示出了本發(fā)明實施例提供的核電機組主變送電網(wǎng)的功率振蕩的抑制方法的流程結(jié)構(gòu)，為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分。

作為本發(fā)明一實施例，該核電機組主變送電網(wǎng)的功率振蕩的抑制方法包括下述步驟：

在步驟s101中，根據(jù)核電機組主變送電網(wǎng)中的三相電壓和三相電流進行頻率計算，得到頻率變化；

在步驟s102中，對主變送電高頻諧波進行濾波；

在步驟s103中，通過限幅使頻率變化△f大于頻率限幅設(shè)計值mxfp時輸出不超過限幅定值，以避免pss輸出功率振蕩信號。

優(yōu)選地，該限幅定值為0.1±0.01pu。

本發(fā)明實施例進行了限幅及濾波計算改進，將主變送電高頻諧波過濾后，在進行限幅，使限幅器接受正常的頻率，不會達到0.1pu的限幅定值；改進后，頻率變化△f大于頻率限幅設(shè)計值mxfp(0.1pu)時輸出為正常的限幅，pss輸出不在發(fā)生振蕩的波動信號。

本發(fā)明實施例將主變送電高頻諧波過濾后，再進行限幅，使限幅器接受正常的頻率，不會達到0.1pu的限幅定值；改進后，頻率變化△f>頻率限幅設(shè)計值mxfp(0.1pu)時輸出為正常的限幅，pss輸出不再發(fā)生振蕩的波動信號。解決了pss頻率測量環(huán)節(jié)在主變送電工況輸出異常問題，避免了勵磁調(diào)節(jié)器輸出對功率波動起負作用，消除了機組功率振蕩隱患。

圖2示出了本發(fā)明實施例提供的核電機組主變送電網(wǎng)的功率振蕩的抑制方法的流程結(jié)構(gòu)，為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分。

作為本發(fā)明一實施例，該核電機組主變送電網(wǎng)的功率振蕩的抑制方法包括下述步驟：

在步驟s201中，通過混合仿真和波形回放試驗進行功率振蕩分析，得到導(dǎo)致pss輸出振蕩的功率信號的原因，具體為：頻率變化△f大于頻率限幅設(shè)計值mxfp時輸出超過限幅定值。

在本發(fā)明實施例中，通過alstom仿真試驗得到pss實際輸出與理論值不一致的結(jié)論，并通過波形回放試驗，得出pss四次輸出波形不一致，從而確定功率振蕩根本原因：alstom提供的p320v2pss2a在主變送電工況下，頻率測量通道在頻率變化△f>頻率限幅值mxfp(0.1pu)時，pss輸出異常的波動振蕩信號。

在步驟s202中，根據(jù)核電機組主變送電網(wǎng)中的三相電壓和三相電流進行頻率計算，得到頻率變化；

在步驟s203中，對主變送電高頻諧波進行濾波；

在步驟s204中，通過限幅使頻率變化△f大于頻率限幅設(shè)計值mxfp時輸出不超過限幅定值，以避免pss輸出功率振蕩信號；

在步驟s205中，通過回放試驗，驗證方案的有效性和可靠性。

在本發(fā)明實施例中，該三相電流通過發(fā)電機定子電流電壓測量卡件檢測，該發(fā)電機定子電流電壓測量卡件硬件采用升級模塊umt162a型號，配置umt162av1.4版本軟件，該版本軟件是基于原有umt測量卡件umt162對應(yīng)配置的v3.0版軟件的升級，是umt測量卡件的應(yīng)用軟件系統(tǒng)，本發(fā)明實施例僅在濾波后設(shè)置限幅，定值0.1pu。進行了限幅及濾波計算改進，將主變送電高頻諧波過濾后，再進行限幅，使限幅器接受正常的頻率，不會達到0.1pu的限幅定值；改進后，頻率變化△f大于頻率限幅設(shè)計值mxfp(0.1pu)時輸出為正常的限幅，pss輸出不再發(fā)生振蕩的波動信號。

該方案需要通過試驗驗證：在頻率變化△f>頻率限幅設(shè)計值mxfp(0.1pu)時輸出為正常的限幅，pss輸出不再發(fā)生振蕩的波動信號。

驗證試驗標(biāo)準(zhǔn)：

1)首先對原硬件和原參數(shù)的勵磁系統(tǒng)進行回放試驗，通過回放626振蕩數(shù)據(jù)，重現(xiàn)pss工作異常現(xiàn)象，確保試驗回放數(shù)據(jù)和設(shè)備的有效性；

2)驗證回放試驗的有效性后，對alstom的解決方案的有效性進行驗證；

3)驗證在新硬件和新軟件情況，當(dāng)頻率波動超過限幅值(mxfp＝0.001)，勵磁系統(tǒng)工作正常。

驗證方案及結(jié)果：

試驗一：原硬件和原參數(shù)(umt162v3.0+mxfp＝0.1)，回放626振蕩波形，驗證勵磁系統(tǒng)工作異常；

相同的4次回放得到不同的4種測量結(jié)果，說明pss在這種條件下工作不穩(wěn)定。

試驗二：新硬件和新參數(shù)(umt162av1.4+mxfp＝0.1)，回放626振蕩波形，驗證方案有效性；

試驗三：新硬件和新參數(shù)(umt162av1.4+mxfp＝0.001)，回放626振蕩波形，驗證在限幅動作的情況下調(diào)節(jié)器工作情況。

試驗條件：

p320型勵磁調(diào)節(jié)器主要參數(shù)設(shè)置為嶺澳3號機參數(shù)(2012年6月26日)；

回放數(shù)據(jù)為2012年6月26日嶺澳3號機振蕩過程機端電壓電流錄波，時長約23s，數(shù)據(jù)采樣率為10khz。

回放設(shè)備為中國電科院的adpss模塊組件：曙光服務(wù)器+物理接口箱+博電功放；

錄波設(shè)備為中國電科院wflc型錄波儀，采樣率為3.2khz；

信號測點：三相電壓、三相電流、pss測量頻率、pe積分、pm積分、pss輸出。具體位置如圖4所示。

在本發(fā)明實施例中，原硬件umt162是由于限幅動作后pss頻率測量結(jié)果紊亂。而新硬件umt162a將限幅環(huán)節(jié)移至低通濾波器后，為驗證是否還存在限制動作后pss頻率測量結(jié)果紊亂的問題，將限制器mxfp修改為0.001p.u.，有名值為50hz*0.001＝0.05hz。進行回放試驗，驗證當(dāng)限制動作情況調(diào)節(jié)器是否工作穩(wěn)定。

試驗結(jié)果如圖5所示，由圖可見，當(dāng)限幅動作后，pss測量波形仍然穩(wěn)定，與限幅未動作的情況相比，只是超過限幅值部分被削頂。據(jù)此，判斷限幅動作后調(diào)節(jié)器仍然工作穩(wěn)定。

將alstom的解決方案的pss測量頻率與626數(shù)據(jù)中pmu測量頻率對比，基本相同。

2a型pss內(nèi)部信號原理檢查：

umt162a，mxfp＝0.1條件下，對pss內(nèi)部信號進行原理檢查，可以得出以下判斷：

相位方面：頻率基本與電功率的積分反相，因此兩者相加形成的機械功率的積分幅值相對較小，此現(xiàn)象符合正常pss2a的原理；

加速功率積分pa.int.與電功率的積分基本同相，幅值相當(dāng)，符合pss2a的原理。

pss輸出與電磁功率基本反相，符合pss2a的原理。

p320-v2umt162amxfp＝0.1與abb6080結(jié)果對比，p320-v2采用umt162a，mxfp＝0.1，abb6080型勵磁系統(tǒng)，回放626數(shù)據(jù)，兩者輸出相位基本一致，幅值相當(dāng)。

通過上述驗證能夠得到以下結(jié)論：

p320-v2采用umt162v3.0卡件和mxfp＝0.1的參數(shù)設(shè)置，回放626振蕩數(shù)據(jù)可以重現(xiàn)其工作異常的問題，與2012年中國電科院試驗現(xiàn)象一致。說明在寧德現(xiàn)場進行的波形回放試驗可以用于檢驗p320-v2型勵磁調(diào)節(jié)器的已知頻率測量缺陷；

p320-v2在采用umt162v3.0卡件和mxfp＝0.3的參數(shù)設(shè)置，在626振蕩數(shù)據(jù)的回放試驗中未出現(xiàn)工作不穩(wěn)定、結(jié)果不正確的問題；

p320-v2在采用umt162av1.4卡件和mxfp＝0.1的參數(shù)設(shè)置，在626振蕩數(shù)據(jù)的回放試驗中未出現(xiàn)工作不穩(wěn)定、結(jié)果不正確的問題；

p320-v2在采用umt162av1.4卡件和mxfp＝0.001的參數(shù)設(shè)置，當(dāng)頻率波動超出其限制后，其輸出穩(wěn)定，未出現(xiàn)異常；

p320-v2在采用umt162av1.4+mxfp＝0.1和umt162av3.0+mxfp＝0.3的條件下，其測量頻率與pmu結(jié)果基本一致；

p320-v2在采用umt162av1.4卡件和mxfp＝0.1的條件下，通過對pss內(nèi)部多個信號的定性分析，其特性符合2a型pss的基本原理；

p320-v2在采用umt162av1.4卡件和mxfp＝0.1的條件下，626振蕩數(shù)據(jù)的回放結(jié)果，pss輸出波形與abb6080型勵磁系統(tǒng)pss輸出波形基本一致；

綜上，alstom的p320-v2在采用umt162av1.4卡件和mxfp＝0.1的條件下，在回放試驗中工作基本正常，完全可以實現(xiàn)抑制功率振蕩的問題。

本發(fā)明實施例將主變送電高頻諧波過濾后，再進行限幅，使限幅器接受正常的頻率，不會達到0.1pu的限幅定值；改進后，頻率變化△f>頻率限幅設(shè)計值mxfp(0.1pu)時輸出為正常的限幅，pss輸出不再發(fā)生振蕩的波動信號。解決了pss頻率測量環(huán)節(jié)在主變送電工況輸出異常問題，避免了勵磁調(diào)節(jié)器輸出對功率波動起負作用；消除了機組功率振蕩隱患。

本發(fā)明實施例改進pss限幅及濾波方式，將umt測量卡件umt162v3.0版升級為umt162av1.4版，解決了頻率測量環(huán)節(jié)在主變送電工況輸出異常問題；制定驗收方法及驗收標(biāo)準(zhǔn)，完成現(xiàn)場驗證，最終取得電網(wǎng)對方案的認可；該方案以成功應(yīng)用，有效提升了alstomp320-v2型avr的穩(wěn)定性與可靠性，按照振蕩機組限負荷至80％，每年時間2個月計算，0.1元/千瓦時計算，避免了機組長時間限負荷運行的電量損失約3.1億千瓦時/臺機，也避免了對振蕩機組采取特殊監(jiān)護措施的人力物力付出，同時也確保了電網(wǎng)的安全運行。

并且對其它采用同類型avr的機組或其它勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的機組具有極佳的參考借鑒意義。

圖3示出了本發(fā)明實施例提供的核電機組主變送電網(wǎng)的功率振蕩的抑制裝置的結(jié)構(gòu)，為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分。

作為本發(fā)明一實施例，該核電機組主變送電網(wǎng)的功率振蕩抑制裝置，設(shè)置于pss的頻率測量系統(tǒng)中，包括：

頻率計算單元11，用于根據(jù)核電機組主變送電網(wǎng)中的三相電壓和三相電流進行頻率計算，得到頻率變化；

低通濾波器12，用于對主變送電高頻諧波進行濾波；

限幅單元13，用于通過限幅使頻率變化△f大于頻率限幅設(shè)計值mxfp時輸出不超過限幅定值，以避免pss輸出功率振蕩信號。

優(yōu)選地，該限幅定值為0.1±0.01pu。

作為本發(fā)明一優(yōu)選實施例，該裝置還可以包括：

分析單元10，用于通過混合仿真和波形回放試驗進行功率振蕩分析，得到導(dǎo)致pss輸出振蕩的功率信號的原因為：頻率變化△f大于頻率限幅設(shè)計值mxfp時輸出超過限幅定值。

優(yōu)選地，所述頻率計算單元包括一umt162a型發(fā)電機定子電流電壓測量卡件，用于檢測三相電流，該發(fā)電機定子電流電壓測量卡件配置umt162av1.4系統(tǒng)。

作為本發(fā)明一優(yōu)選實施例，該核電機組主變送電網(wǎng)的功率振蕩的抑制裝置還可以包括：

驗證單元14，用于通過回放試驗，驗證方案的有效性和可靠性。

在本發(fā)明實施例中，硬件用升級模塊umt162av，配置umt162av1.4版本軟件，僅在濾波后設(shè)置限幅，定值0.1pu。進行了限幅及濾波計算改進，將主變送電高頻諧波過濾后，在進行限幅，使限幅器接受正常的頻率，不會達到0.1pu的限幅定值；改進后，頻率變化△f大于頻率限幅設(shè)計值mxfp(0.1pu)時輸出為正常的限幅，pss輸出不在發(fā)生振蕩的波動信號。

本發(fā)明裝置實施例與方法實施例為對應(yīng)，方法實施例的原理和驗證方法均適用于裝置實施例。

本發(fā)明實施例將主變送電高頻諧波過濾后，再進行限幅，使限幅器接受正常的頻率，不會達到0.1pu的限幅定值；改進后，頻率變化△f>頻率限幅設(shè)計值mxfp(0.1pu)時輸出為正常的限幅，pss輸出不再發(fā)生振蕩的波動信號。解決了pss頻率測量環(huán)節(jié)在主變送電工況輸出異常問題，避免了勵磁調(diào)節(jié)器輸出對功率波動起負作用；消除了機組功率振蕩隱患。

本發(fā)明實施例改進pss限幅及濾波方式，將umt測量卡件umt162v3.0版升級為v1.4版，解決了頻率測量環(huán)節(jié)在主變送電工況輸出異常問題；制定驗收方法及驗收標(biāo)準(zhǔn)，完成現(xiàn)場驗證，最終取得電網(wǎng)對方案的認可；該方案以成功應(yīng)用，有效提升了alstomp320-v2型avr的穩(wěn)定性與可靠性，按照振蕩機組限負荷至80％，每年時間2個月計算，0.1元/千瓦時計算，避免了機組長時間限負荷運行的電量損失約3.1億千瓦時/臺機，也避免了對振蕩機組采取特殊監(jiān)護措施的人力物力付出，同時也確保了電網(wǎng)的安全運行。

并且對其它采用同類型avr的機組或其它勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的機組具有極佳的參考借鑒意義。

以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。