本发明专利技术公开了一种基于STATCOM的次同步振荡抑制方法，涉及电力系统稳定与控制技术领域。该方法通过附加阻尼控制器向静止同步补偿器STATCOM的电压主控制器的输入信号上叠加附加阻尼控制信号，从而通过所产生的附加阻尼来抑制发电机的次同步振荡；所述附加阻尼控制器包括相位调节单元，所述相位调节单元用于对附加阻尼控制信号的相位进行调节，使得在发电机各扭振频率下所产生的附加阻尼均为正阻尼。本发明专利技术还公开了一种STATCOM的控制装置。本发明专利技术利用相位调节单元对附加阻尼控制器的附加阻尼控制信号进行调节，使得在发电机各扭振频率下所产生的附加阻尼均为正阻尼，从而在维持系统电压水平和提高线路传输能力的同时，更有效地抑制系统次同步振荡。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统稳定与控制
，特别涉及一种基于STATC0M(静止同 步补偿器）的次同步振荡抑制方法。
技术介绍
电力系统次同步振荡一般是指在发电机电气系统的电气振荡和汽轮发电机组轴 系的机械振荡之间，由于发电机转子气隙中电磁转矩的相互耦合作用，形成整个机网系统 的一种复合共振。它一般发生在具有串联电容补偿的电力系统中，也可能由于电力系统稳 定器和柔性交流输电系统（FACTS)等引起。 STATCOM是一种并联型无功补偿装置，是由自换相的电力半导体桥式变流器来产 生和吸收无功功率的动态补偿装置。由于采用了自换相变流器，STATCOM可以看作一个产生 基波和谐波电压的交流电压源，控制补偿器基波电压大小与相位，可改变基波无功电流的 大小与相位。研究中所用的STATCOM为一种电压源型逆变器（Voltage Source Inverter， VSI)，它采用了电压型桥式电路，因此必须通过连接电抗器或变压器并入系统，连接电抗器 的作用是将逆变器与交流母线这两个电压不等的电源连接；另一个作用是可以抑制电流中 的高次谐波。因此其电感值并不需要很大。一般地，电压型逆变器的输出电压有三种控制 模式，即移相调压、脉宽调制和直接调整直流电压源的电压。对于STATC0M，由于直流侧电压 是电容器的充电电压而不是直流电源。STATCOM是一个复杂的电气系统，包括变流器、高压 变压器、断路器构成的主系统和电压互感器、电流互感器、检测电路、控制器、驱动电路、保 护电路、监测器等构成的二次系统。 当STATCOM被用于控制节点电压时，可以通过调节出口母线电压改变发电机出 力，使机组轴系上产生适当的附加电磁力矩，从而可以抑制SS0。当STATCOM被用于无功功 率补偿时，通过控制基波频率的控制信号，改变其输出的基波电压的幅值和相位，从而改变 其出入系统的基波无功功率；当STATCOM被用于SS0抑制时，可以通过附加阻尼控制，在基 波控制信号中叠加次同步频率电压分量，使得经STATCOM输出的电压中含有相应频率的次 同步电压，通过控制其输出的幅值和相位，改变其注入系统的次同步电流，从而抑制发电机 的次同步振荡。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种基于STATCOM的次 同步振荡抑制方法，对现有附加阻尼控制的STATCOM电压控制策略进行改进，利用相位调 节单元对附加阻尼控制器的附加阻尼控制信号进行调节，使得在发电机各扭振频率下所产 生的附加阻尼均为正阻尼，从而在维持系统电压水平和提高线路传输能力的同时，更有效 地抑制系统次同步振荡。 本专利技术具体采用以下技术方案解决上述技术问题： -种基于STATC0M的次同步振荡抑制方法，通过附加阻尼控制器向静止同步补偿 器STATC0M的电压主控制器的输入信号上叠加附加阻尼控制信号，从而通过所产生的附加 阻尼来抑制发电机的次同步振荡；所述附加阻尼控制器包括相位调节单元，所述相位调节 单元用于对附加阻尼控制信号的相位进行调节，使得在发电机各扭振频率下所产生的附加 阻尼均为正阻尼。 优选地，所述相位调节单元为PID控制器，其积分时间常数1\和微分时间常数T D通过将发电机的最高扭振频率和最低扭振频率分别代入下式后，联立求解得到： 式中，ξ 1表示发电机的某一扭振频率；科表示要使扭振频率ξ 所产生附加阻 尼的相位等于〇到180度之间的一个预设相位时，所需要的补偿相位。 根据相同的专利技术思路还可以得到以下技术方案： 一种STATC0M的控制装置，包括静止同步补偿器STATC0M的电压主控制器，以及附 加阻尼控制器；所述附加阻尼控制器用于电压主控制器的输入信号上叠加附加阻尼控制信 号，从而通过所产生的附加阻尼来抑制发电机的次同步振荡；所述附加阻尼控制器包括相 位调节单元，所述相位调节单元用于对附加阻尼控制信号的相位进行调节，使得在发电机 各扭振频率下所产生的附加阻尼均为正阻尼。 优选地，所述相位调节单元为PID控制器，其积分时间常数1\和微分时间常数T D通过将发电机的最高扭振频率和最低扭振频率分别代入下式后，联立求解得到： 式中，ξ 1表示发电机的某一扭振频率；奶表示要使扭振频率ξ 所产生附加阻 尼的相位等于0到180度之间的一个预设相位时，所需要的补偿相位。 相比现有技术，本专利技术具有以下有益效果： 本专利技术对现有STATC0M的附加阻尼控制机理进行了创新性地理论分析，根据分析 结果发现现有附加阻尼控制方法无法保证在所有扭振模态下均产生正阻尼，为此，本专利技术 在附加阻尼控制器中增设了相位调节单元，通过对附加阻尼控制信号的相位进行调节，使 得在发电机各扭振频率下所产生的附加阻尼均为正阻尼，从而从整体上提高了次同步振荡 抑制效果； 本专利技术利用PID控制器作为相位调节单元，并辅之以相应的参数整定策略，其实 现成本低廉，参数整定简单便捷； 本专利技术可应用于新的STATC0M控制器设计，也可用于对现有STATC0M控制器进行 改进，适用范围较广。【附图说明】 图1为STATC0M的等效电路； 图2 (a)、图2 (b)分别为相量is超前、滞后相量U s时的稳态运行相量示意图； 图3为现有带附加阻尼控制的STATC0M控制结构框图； 图4为含STATC0M的单机无穷大系统； 图5为一种现有附加阻尼控制器的结构示意图； 图6为具体实施例中本专利技术STATC0M控制装置的结构示意图； 图7为采用不同控制方法的STATC0M接入线路后的电气阻尼对比； 图8 (a)~图8(c)依次为采用仅电压调节、现有阻尼控制结合电压控制、本专利技术控 制策略的STATC0M接入线路后的发电机转速对比。【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术的技术方案进行详细说明： 要利用STATC0M来更有效地抑制次同步振荡，需要对含STATC0M系统的电磁转矩 进行准确地分析计算。为此，本专利技术首先基于系统的dq轴数学模型，简化复转矩系数的计 算。 复转矩系数法是指在发电机转子角位移产生了 Δ δ的扰动下，电磁转矩增量Δ ?； 对这一偏移的响应可表示为 Δ Te= Κ Ε (ρ) Δ δ (1) 在频率为ξ即ρ = j ξ处将式（1)展开为 KE (j ξ ) = Ke ( ξ ) + j ξ De ( ξ ) (2) 式中，&和分别为同步转矩系数和阻尼转矩系数。当电气阻尼系数D^E某个固 有扭振频附近为较大负值，系统就很有可能发生次同步谐振。 STATC0M的工作原理可以用图1的等效电路来说明。系统电压和STATC0M输出侧 交流电压分别用表示，us相位滞后1]_的角度为Θ d= Θ nid-0sJj连接电抗器上 的电流就为STATC0M从系统吸收的电流is。改变STATC0M交流侧输出电压Us的幅值及其 相对于系统电压的相位，就可以控制STATC0M从系统吸收电流的幅值和相位，从而控制 STATC0M吸收功率的大小和性质。考虑STATC0M本身的有功损耗，并将其归入连接电抗器的 电阻损耗&中，则逆变器稳态运行时既不吸收也不发出有功，相量i s总是与相量us垂直。 如图2 (a)所示，当相量is超前相量U s时，STATC0M向系统注入无功功率；反之，如图2 (b) 所示，STATC本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于STATCOM的次同步振荡抑制方法，通过附加阻尼控制器向静止同步补偿器STATCOM的电压主控制器的输入信号上叠加附加阻尼控制信号，从而通过所产生的附加阻尼来抑制发电机的次同步振荡；其特征在于，所述附加阻尼控制器包括相位调节单元，所述相位调节单元用于对附加阻尼控制信号的相位进行调节，使得在发电机各扭振频率下所产生的附加阻尼均为正阻尼。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王海潜，高山，谢珍建，祁万春，赵欣，蔡晖，陆军，吴晨，季杭为，江溯帆，乔黎伟，李琥，王旭，窦飞，
申请(专利权)人：江苏省电力公司电力经济技术研究院，东南大学，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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