一种优化扭振抑制效果的方法及附加阻尼控制器技术

一种优化扭振抑制效果的方法是通过测量机组机端的电压电流信号，根据所测信号判断系统运行状态。在系统发生大扰动的情况下，判断出扰动类型并向附加阻尼控制器发出指令，使其动态调整附加阻尼控制器的增益。附加阻尼的控制信号经过滤波、移相环节，乘以浮动增益，作为控制器的输出信号，完成附加阻尼控制的功能。该方法可以动态调整附加阻尼器的增益，在系统扰动的不同阶段合理利用附加阻尼控制，使其在扰动初期尽可能增强抑制，在扰动末期避免增益不合理造成的振荡，方法简便，易于实施。易于实施。易于实施。

【技术实现步骤摘要】
一种优化扭振抑制效果的方法及附加阻尼控制器


[0001]本专利技术属于电力系统的控制
，尤其涉及具有旋转轴系机组的附加阻尼控制。

技术介绍

[0002]次同步振荡(SSO)是指机组与电网在一个或多个固有频率上交换能量的现象。出现SSO现象的机组有可能是火电机组，也有可能是水电机组或风力机组，电网中的串补线路、高压直流输电、新型电力电子设备等都有可能与机组之间发生次同步振荡。
[0003]次同步振荡对机组轴系危害极大，以火电机组为例，振荡期间火电机组的机械部分会与系统的电气部分发生能量的相互转换与激荡，不仅造成系统电气量的振荡，同时也会激发转子轴系的扭转振荡，造成机组轴系疲劳寿命损伤的累积和轴系的损坏，严重时甚至会导致机组轴系出现裂纹，造成巨大损失。早在上世纪70年代，美国Mohave电厂就发生了次同步振荡，对机组造成严重破坏；80年代国内机组也出现了发电机组轴系扭振的事故。近年来随着风力发电的快速发展及外送线路上串联电容的大规模应用，风电机组也会引起次同步振荡，对风电机组本身及附近的火电机组造成影响。
[0004]目前已有多种技术手段可以抑制机组的次同步振荡，其中一类抑制方法的原理为增大机组阻尼，一般为附加阻尼控制的形式，附加励磁阻尼控制及附加机端阻尼控制是其中具体的两种。这两种方法接收阻尼控制装置测量的机组轴系转速，经过滤波、模态分离等环节，得到对应各个模态频率的扭振分量，再经过相移及放大环节之后得到抑制次同步振荡所需的信号，该信号叠加至扭振抑制的执行装置中，通过改变机组的电压或电流，产生合适的次同步振荡抑制转矩，起到抑制次同步振荡的作用。
[0005]系统发生大扰动后，机组转速偏差在短时间内迅速增大，若能及时利用附加阻尼控制进行抑制，则可在较短时间内对机组的次同步振荡产生抑制效果。抑制效果主要由附加阻尼控制输出的信号决定，输出的信号幅值大则抑制效果好。但若附加阻尼控制一直维持在高水平输出，则会对扭振抑制执行装置的控制产生影响，微小的转速变动也有可能产生较大的附加信号，从而影响机组的正常运行。因此，需要对常规的附加阻尼控制进行改进。

技术实现思路

[0006]本专利技术的内容是：提出一种电气突变量启动和浮动增益的扭振抑制方法以及相应的附加阻尼控制器，可以根据不同的系统运行状态动态调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机组次同步振荡，同时避免扰动较小时增益不当造成的振荡，附加阻尼控制的潜能得到充分利用。
[0007]为了达成上述目的，本申请采用如下技术方案：
[0008]一方面，本申请提出了一种优化扭振抑制效果的方法，包括：
[0009]机组机端电气量监测装置实时监测机组机端电压V
t
、电流I
t
，由转速测量装置得到
转速偏差信号；
[0010]所述转速偏差信号通过滤波环节、模态分离环节得到各模态转速偏差；
[0011]判别V
t
、I
t
信号是否出现大的扰动；如果出现大的扰动，则启动浮动增益计算环节计算输出增益，否则使用固定增益作为输出增益；
[0012]所述各模态转速偏差经过移相环节后乘以输出增益，得到附加阻尼控制器的输出；
[0013]附加阻尼控制器的输出传入振荡抑制执行装置，对机组次同步振荡进行抑制。
[0014]进一步地，所述浮动增益计算环节，根据各模态转速偏差计算出各模态对应的附加阻尼控制器所需的浮动增益，或根据各模态固定增益计算浮动增益。
[0015]进一步地，所述判别V
t
、I
t
信号是否出现大的扰动方法是：如果V
t
变化量Δv大于设定值ΔV
t_set
且I
t
变化量Δi大于设定值ΔI
t_set
，则判定V
t
、I
t
信号出现大的扰动，启动浮动增益计算。
[0016]进一步地，发电机转速偏差信号经过滤波、模态分离环节后得到的各模态转速偏差Δω
j
，其中j表示机组不同的模态，j＝1，2，
…
m；当某个模态转速偏差小于对应的预设偏差定值Δω
j_set
后，延时T
OFF
关闭浮动增益计算环节，转为使用固定增益作为输出增益。
[0017]进一步地，所述根据各模态转速偏差计算出各模态对应的附加阻尼控制器所需的浮动增益，浮动增益
[0018]其中K
v_1
、K
v_2
…
K
v_m
为各个模态对应的浮动增益，f(Δω1)、f(Δω2)
…
、f(Δω
m
)为各个模态对应的浮动增益计算函数，Δω1、Δω2…
、Δω
m
为各模态转速偏差。
[0019]进一步地，所述各个模态对应的浮动增益计算函数采用比例函数，浮动增益与转速偏差呈比例关系，即K
v_j
＝k
j
*Δω
j
，其中j表示机组不同的模态，j＝1，2，
…
m，k
j
为对应模态的比例系数，K
v_j
为对应模态的浮动增益，Δω
j
为对应模态的转速偏差。
[0020]进一步地，所述各个模态对应的浮动增益计算函数采用分段函数，浮动增益与转速偏差呈分段关系：
[0021][0022]其中：j表示机组不同的模态，j＝1，2，
…
m，K
v_j
为对应模态的浮动增益，Δω
j
为对应模态的转速偏差；N
j
为第j模态对应的分段函数的总段数，k
j1
、k
j2
、
…
、为为第j模态对应的各段系数，Δω
setj1
、Δω
setj2
、
…
、、为第j模态对应的各段转速偏差设置值。
[0023]进一步地，所述各个模态对应的浮动增益计算函数采用分段比例函数，浮动增益
在转速偏差不同的分段内与转速偏差呈不同的比例关系，即：
[0024][0025]其中：j表示机组不同的模态，j＝1，2，
…
m，K
v_j
为对应模态的浮动增益，Δω
j
为对应模态的转速偏差；N
j
为第j模态对应的分段函数的总段数，k
j1
、k
j2
、
…
、为为第j模态对应的各段系数，Δω
setj1
、Δω
setj2
、
…
、、为第j模态对应的各段转速偏差设置值。
[0026]进一步地，所述各模态的浮动增益与固定增益的数值呈比例关系，即K
v_j
＝k
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种优化扭振抑制效果的方法，其特征在于，包括：机组机端电气量监测装置实时监测机组机端电压V
t
、电流I
t
，由转速测量装置得到转速偏差信号；所述转速偏差信号通过滤波环节、模态分离环节得到各模态转速偏差；判别V
t
、I
t
信号是否出现大的扰动；如果出现大的扰动，则启动浮动增益计算环节计算输出增益，否则使用固定增益作为输出增益；所述各模态转速偏差经过移相环节后乘以输出增益，得到附加阻尼控制器的输出；附加阻尼控制器的输出传入振荡抑制执行装置，对机组次同步振荡进行抑制。2.如权利要求1所述的优化扭振抑制效果的方法，其特征在于，所述浮动增益计算环节，根据各模态转速偏差计算出各模态对应的附加阻尼控制器所需的浮动增益，或根据各模态固定增益计算浮动增益。3.如权利要求1所述的优化扭振抑制效果的方法，其特征在于，所述判别V
t
、I
t
信号是否出现大的扰动方法是：如果V
t
变化量Δv大于设定值ΔV
t_set
且I
t
变化量Δi大于设定值ΔI
t_set
，则判定V
t
、I
t
信号出现大的扰动，启动浮动增益计算。4.如权利要求1所述的优化扭振抑制效果的方法，其特征在于：发电机转速偏差信号经过滤波、模态分离环节后得到的各模态转速偏差Δω
j
，其中j表示机组不同的模态，j＝1，2，
…
m；当某个模态转速偏差小于对应的预设偏差定值Δω
j_set
后，延时T
OFF
关闭浮动增益计算环节，转为使用固定增益作为输出增益。5.如权利要求2所述的优化扭振抑制效果的方法，其特征在于：所述根据各模态转速偏差计算出各模态对应的附加阻尼控制器所需的浮动增益，浮动增益其中K
v_1
、K
v_2
…
K
v_m
为各个模态对应的浮动增益，f(Δω1)、f(Δω2)
…
、f(Δω
m
)为各个模态对应的浮动增益计算函数，Δω1、Δω2…
、Δω
m
为各模态转速偏差。6.如权利要求5所述的优化扭振抑制效果的方法，其特征在于：所述各个模态对应的浮动增益计算函数采用比例函数，浮动增益与转速偏差呈比例关系，即K
v_j
＝k
j
*Δω
j
，其中j表示机组不同的模态，j＝1，2，
…
m，k
j
为对应模态的比例系数，K
v_j
为对应模态的浮动增益，Δω
j
为对应模态的转速偏差。7.如权利要求5所述的优化扭振抑制效果的方法，其特征在于：所述各个模态对应的浮动增益计算函数采用分段函数，浮动增益与转速偏差呈分段关系：
其中：j表示机组不同的模态，j＝1，2，
…
m，K
v_j
为对应模态的浮动增益，Δω
j
为对应模态的转速偏差；N
j
为第j模态对应的分段函数的总段数，为为第j模态对应的各段系数，为第j模态对应的各段转速偏差设置值。8.如权利要求5所述的优化扭振抑制效果的方法，其特征在于：所述各个模态对应的浮动增益计算函数采用分段比例函数，浮动增益在转速偏差不同的分段内与转速偏差呈不同的比例关系，即：其中：j表示机组不同的模态，j＝1，2，
…
m，K
v_j
为对应模态的浮动增益，Δω
j
为对应模态的转速偏差；N
j
为第j模态对应的分段函数的总段数，为第j模态对应的各段系数，为第j模态对应的各段转速偏差设置值。9.如权利要求2所述的优化扭振抑制效果的方法，其特征在于：所述各模态的浮动增益与固定增益的数值呈比例关系，即K
v_j
＝k
j
*K
c_j
，其中j表示机组不同的模态，j＝1，2，
…
m，K
v_j
为对应模态的浮动增益，k
j
为对应模态的比例系数；K
c_j
为模态j对应的固定增益。10.如权利要求1中所述的优化扭振抑制效果的方法，其特征在于：所述滤波环节包括高通滤波器和低通滤波器，滤出转速偏差中关注频率段内的信号；所述模态分离环节由本模态的带通滤波器及其他模态的带阻滤波器组成；所述移相环节由至少两个超前滞后环节组成，以消除滤波环节、模态分离环节对转速偏差造成的相位移动。11.一种优化扭振抑制效果的附加阻尼控制器，其特征在于，包括：信号接收单元、浮动/固定增益选择单元、滤波单元、模态分...

【专利技术属性】
技术研发人员：马志恒，王凯，张琦雪，吴小丹，王辉，施一峰，王建安，王新宝，王光，
申请(专利权)人：南京南瑞继保工程技术有限公司，
类型：发明
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