一种动态有源阻尼装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种动态有源阻尼装置，包括：变压器、阻尼元件、可控电力电子器件；变压器的一侧与电网中电容器并联且通过电容器接入到输电系统中；变压器的另一侧与阻尼元件和可控电力电子器件相互串联形成闭合的阻尼回路；可控电力电子器件被配置为电流可控器件，能够调节阻尼回路中的电气参数。还公开了一种针对上述装置进行控制的方法，基于功率振荡模式信号无功输出量与非工频相位偏差量解耦设计，叠加计算，使阻尼、抑制、衰减振荡更全面；也即使装置能够快速吸收电容器两端的过电压，消除暂态振荡能量，保护用电设备的安全。因此，本申请所述动态有源阻尼装置及控制方法能够消除暂态振荡能量，进而保证电网设备运行的安全可靠。

【技术实现步骤摘要】
一种动态有源阻尼装置及控制方法
本专利技术涉及电网系统中非工频振荡控制相关
，特别是指一种动态有源阻尼装置及控制方法。
技术介绍
在电网输电系统中为了补偿无功功率、调节电压，控制无功潮流、稳定网络运行，投入一定的高压电容补偿是不可或缺的，但是高压电容在投切补偿时会引发非工频电气振荡。也即在合闸时容易出现操作过电压和合闸涌流的现象，开断时也经常出现重燃导致电压过高，远远超过设备所能承受的电压和绝缘性能。电力输电网中是由多种电气设备连接而成的，且每个电气设备承受电气应力(例如电压、电流等)都有一个设计范围限制，超出这个范围就会带来不利影响。如现有的电容器一般只配置避雷器用于保护，但当背对背投切电容器组时，除被操作的电容器组会发生电磁振荡外，非被操作的电容器组也会发生电磁振荡。此时被操作电容器组即便发生了单相重燃，产生的操作过电压不一定能使避雷器放电计数器动作，但产生的过电压与非被操作电容器组电磁振荡产生的电压相叠加，若开关柜内绝缘不良，依然有发生绝缘击穿的可能。同时，在分闸操作中，还有可能在真空泡外壁上产生放电，使真空泡外壁上出现放电痕迹。当真空断路器发生截流时，由于串抗两端产生较高的截流过电压。截流过电压频率较高，电容器相当于被短接，因此过电压会发生传递，能够作用到断路器断口处，同时对回路的绝缘产生极大的危害。这种暂态或操作引起的过电压以及振荡是叠加与工频量上面的一个或多个电气分量振荡，这些振荡给在正常运行的电气设备带来附加电气应力，危机电气设备的安全运行和使用寿命甚至危机整个电网的安全运行。因此，在实现本申请的过程中，专利技术人发现现有电网中的暂态操作带来的振荡还没有很好的解决方案，需要提供一种新的技术方案来解决上述问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种动态有源阻尼装置及控制方法，能够消除暂态振荡能量，进而保证电网运行的安全可靠。基于上述目的本专利技术提供的一种动态有源阻尼装置，包括：变压器、阻尼元件、可控电力电子器件；其中，所述变压器的一侧与电网中电容器并联连接且通过电容器接入到输电系统中；所述变压器的另一侧与所述阻尼元件和所述可控电力电子器件相互串联形成闭合的阻尼回路；所述可控电力电子器件被配置为电流可控器件，能够调节阻尼回路中的电气参数。可选的，所述变压器为低漏抗的变压器。可选的，所述阻尼元件包括电力电抗器和电阻器；所述电力电抗器和所述电阻器串联连接。可选的，所述可控电力电子器件包括并联且反向连接的两个晶闸管。本申请还提供了一种所述动态有源阻尼装置的控制方法，包括：获取输电系统中的瞬时振荡功率和控制目标功率，通过做差计算得到振荡模式的功率信号；将所述功率信号经过数据处理得到无功输出Q0，并通过查找预设的对应关系表得到第一触发角α0；根据非工频分量信息，计算得到测量线路电流对于工频的相位变化量Δt，并且基于所述相位变化量得到第二触发角Δα；将第一触发角和第二触发角相加得到第三触发角α，并且基于第三触发角向所述可控电力电子器件发出相应的调节指令。可选的，所述得到第一触发角α0的步骤还包括：将所述功率信号依次经过控制隔直处理、控制相位处理以及比例处理得到无功输出Q0；将所述无功输出Q0通过阻抗转化得到阻抗X0；通过查找预设的阻抗与触发角的对应关系表得到第一触发角α0。可选的，所述得到第二触发角Δα的步骤还包括：获取振荡输电线路对应的振荡数据；通过带通滤波、低通滤波相关信号处理，从所述振荡数据中获取非工频分量信息；根据所述非工频分量信息中电流相对于工频的相位得到一个相位变化量Δt；根据比例计算k*Δt，得到非工频相位变化量对应的第二触发角Δα；其中，k为比例系数。可选的，所述得到一个相位变化量Δt的步骤还包括：通过带通滤波、低通滤波进行信号处理，得到非工频分量电流；通过二阶滤波进行信号处理，将功率转化为工频相位计算，得到基准相位；当线路电流过零点来临，与工频相位的基准相位比较得到线路电流相对于工频的相位变化量Δt。可选的，所述相位变化量Δt通过如下公式计算：Δt＝t*f0*2π-π；其中，Δt的单位为弧度，t为测量信号相邻两次过零点之间的时间间隔，f0为工频频率。可选的，所述比例系数k的取值范围为0.5～1.0。从上面所述可以看出，本专利技术提供的动态有源阻尼装置，通过将变压器的一侧与阻尼元件和所述可控电力电子器件相互串联形成闭合的阻尼回路，同时使得可控电力电子器件被配置为电流可控器件，进而能够调节阻尼回路中的电气参数。这样使得上述装置可以基于输电系统中的振荡相应的调节所述可控电力电子器件，进而使得阻尼回路通过改变阻尼等参数实现振荡消除。此外，还提供了一种针对上述装置进行控制的方法，使得装置能够快速吸收电容器两端的过电压，消除暂态振荡能量，保护用电设备的安全。因此，本申请所述动态有源阻尼装置及控制方法能够消除暂态振荡能量，进而保证电网设备运行的安全可靠。附图说明图1为本专利技术提供的动态有源阻尼装置一个实施例的结构示意图；图2为本专利技术提供的动态有源阻尼装置控制方法对应的流程图；图3为本专利技术提供的第一触发角计算流程示意图；图4为本专利技术提供的第二触发角计算流程示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。需要说明的是，本专利技术实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本专利技术实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。本申请针对现有存在的技术问题，提出一种新的阻尼装置，使得装置中存在动态有源阻尼，用于主动吸收输电系统中非工频的电气振荡能量，进而把这些能量消耗掉或转换到工频上去，从而使得阻尼和衰减振荡。最终达到保护电网中的电气设备运行安全、稳定电网的目的。由此，可选的，本申请基于可控硅这一类器件以及相关控制技术能够改变阻尼回路电气参数，消除振荡能量，快速泄放电容器两端的过电压进而设计得到本方案，其电路结构如图1所示，所述动态有源阻尼装置包括：电网中电容器1、变压器2、阻尼元件3、可控电力电子器件4；其中，所述变压器2的一侧与电容器1并联连接且通过所述电容器1接入到输电系统中；所述变压器2的另一侧与所述阻尼元件3和所述可控电力电子器件4相互串联形成闭合的阻尼回路；所述可控电力电子器件被配置为电流可控器件，能够调节阻尼回路中的电气参数。可选的，所述电容器1为电网中的高压电容器C，所述变压器2为低漏抗的降压变压器T。所述阻尼元件3包括电力电抗器32和电阻器31；所述电力电抗器32和所述电阻器31串联连接。优选的，所述电力电抗器32包括并联设置的电阻和电感。所述可控电力电子器件4包括并联且反向连接的两个晶闸管(T1、T2)。由上述实施例可知，本申请所述动态有源阻尼装置，通过将变压器的一侧与阻尼元件和所述可控电力电子器件相互串联形成闭合的阻尼回路，同时使得可控电力电子器件被配置为电流可控器件，进而能够调节阻尼回路中的电气参数。这样也即使得所述动态有源阻尼装置可以基于输电系统中的振荡相应的调节所述可控电力电子器件，进而使得阻尼回路通过改变阻尼等参数实现振荡消除。因此，本申请所述动态有源阻尼装置能够消除暂态振荡能量，进而保证电网设备运行的安本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种动态有源阻尼装置，其特征在于，包括：变压器、阻尼元件、可控电力电子器件；其中，所述变压器的一侧与电网中电容器并联连接且通过电容器接入到输电系统中；所述变压器的另一侧与所述阻尼元件和所述可控电力电子器件相互串联形成闭合的阻尼回路；所述可控电力电子器件被配置为电流可控器件，能够调节阻尼回路中的电气参数。

【技术特征摘要】
1.一种动态有源阻尼装置，其特征在于，包括：变压器、阻尼元件、可控电力电子器件；其中，所述变压器的一侧与电网中电容器并联连接且通过电容器接入到输电系统中；所述变压器的另一侧与所述阻尼元件和所述可控电力电子器件相互串联形成闭合的阻尼回路；所述可控电力电子器件被配置为电流可控器件，能够调节阻尼回路中的电气参数。2.根据权利要求1所述的动态有源阻尼装置，其特征在于，所述变压器为低漏抗的变压器。3.根据权利要求1所述的动态有源阻尼装置，其特征在于，所述阻尼元件包括电力电抗器和电阻器；所述电力电抗器和所述电阻器串联连接。4.根据权利要求1所述的动态有源阻尼装置，其特征在于，所述可控电力电子器件包括并联且反向连接的两个晶闸管。5.一种如权利要求1-4任一项所述动态有源阻尼装置的控制方法，其特征在于，包括：获取输电系统中的瞬时振荡功率和控制目标功率，通过做差计算得到振荡模式的功率信号；将所述功率信号经过数据处理得到无功输出Q0，并通过查找预设的对应关系表得到第一触发角α0；根据非工频分量信息，计算得到测量线路电流对于工频的相位变化量Δt，并且基于所述相位变化量得到第二触发角Δα；将第一触发角和第二触发角相加得到第三触发角α，并且基于第三触发角向所述可控电力电子器件发出相应的调节指令。6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：武守远，王睿，刘论平，
申请(专利权)人：北京中电泰瑞科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11