一种基于ＳＳＳＣ的抑制电力系统次同步振荡的方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于静止同步串联补偿器的抑制电力系统次同步振荡的方法，包括生成附加控制信号，该附加控制信号与幅值控制信号叠加后，再与相位控制信号进行脉宽调制得到静止同步串联补偿器中电压源逆变器的触发脉冲，从而控制静止同步串联补偿器的输出电压。生成附加控制信号包括采集电力系统中发电机的转速差信号并进行滤波处理，得到发电机轴系的各扭振频率信号；对各扭振频率信号分别进行放大和相位补偿后，进行叠加得到附加控制信号。本发明专利技术方法通过对柔性交流输电装置静止同步串联补偿器输出参考电压幅值调制系数ｍａ和相位θ的控制，使ＳＳＳＣ能够在发电机组各扭振模式附近都能提供正的电气阻尼，从而达到抑制次同步谐振的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力系统控制
，尤其涉及一种抑制电力系统次同步振荡的方法。
技术介绍
在远距离输电线路中使用串联补偿电容，是提高电力系统输电容量和暂态稳定性 的有效方法，在我国大容量电厂的输送线路中得到广泛的应用，如内蒙古托克托电厂、陕西 锦界电厂和东北的伊敏电厂等。但是串联补偿电容的使用可能导致发电机轴系扭振，从而 严重危害发电机的安全。为了解决这一问题，电力学术和工程界做了许多工作来研究对策和解决方法。一 些基于晶闸管的柔性交流输电控制装置只要控制整定得当，也能够减缓次同步谐振的发 生。但是以上提到的柔性交流输电装置(FACTS)由于采用晶闸管的控制，会向系统注入一 定量的谐波；同时由于晶闸管每个周波投切一次，其暂态响应时间仍比较慢。随着电力电子技术的不断发展，新一代基于电压源换流器(VSC)的柔性交流输电 装置也逐渐应用于抑制次同步谐振。以静止同步串联补偿器(SSSC)为例，如图1所示，其 中静止同步串联补偿器(SSSC)是串联在线路中的柔性交流输电装置，通过注入一个和线 路电流(Ia、Ib、I。)有一定相位差的电压(U。a、u。b、u。。)来改变输电线路的阻抗，图中SSSC由 直流电容器(cd。)、由若干个IGBT(触发极为S1-S6)组成的电压源逆变器，连接电抗器(L)、 RLC高通滤波器、耦合变压器构成，其注入电压的相位滞后线路电流相位90°时，相当于在 线路中串入容性的电感，能够提供一部分的串联补偿。现有技术中SSSC控制器可采用基于电压幅值和相位的间接电流控制策略，即将 幅值控制信号和相位控制信号进行脉宽调制(PWM)后输入电压源逆变器，从而控制电压源 逆变器交流侧输出电压基波的幅值和相位，来达到控制目标。如下式所示<formula>formula see original document page 3</formula>式中，Um为VSC交流侧输出电压，Udc为直流电压，ma为调制波的调制度，θ为相角。因为SSSC注入电压为基频下的纯正弦波，认为SSSC不会像固定串补一样和线路 电抗产生串联谐振，因此就没有次同步谐振的问题。但是相比固定串联电容，SSSC的造价 昂贵，出于造价的考虑，SSSC不单独用于串联补偿，往往只将原系统中的部分固定串联补偿 电容用SSSC代替。因此SSSC虽然能提供比固定串补更大的阻尼，但仍不能阻止次同步谐 振的发生。
技术实现思路
本专利技术的目的在于利用电力电子装置静止同步串联补偿器(SSSC)来抑制电力系统次同步振荡，通过对发电机转速信号的反馈控制，使静止同步串联补偿器为抑制电力系 统次同步振荡提供正的电气阻尼。一种基于静止同步串联补偿器(SSSC)的抑制电力系统次同步振荡的方法，包括 生成附加控制信号，该附加控制信号与幅值控制信号叠加后，再与相位控制信号进行脉宽 调制得到静止同步串联补偿器中电压源逆变器的触发脉冲(如图2所示)，从而控制静止同 步串联补偿器的输出电压，所述的生成附加控制信号包括如下步骤(1)采集电力系统中发电机(本专利技术中若无特殊说明，所述的发电机均指需要通 过本专利技术方法保护的那台发电机)的转速差信号Δ ω，转速差信号是指发电机的实际转速 与额定转速的差；(2)对转速差信号Δ ω进行滤波处理，得到发电机轴系的各扭振频率信号；进行 滤波处理时，可以利用多通道带通滤波器对转速差信号Δ ω进行滤波，其中带通滤波器通 带中心频率调谐为发电机轴系各扭振频率，通过滤波得到多路信号，而每一路信号分别对 应发电机轴系各扭振频率；(3)对滤波得到的多路信号分别进行放大和相位补偿后，进行叠加得到附加控制信号。上述步骤如图3所示。实际应用中，通过多个超前滞后环节分别对经过放大的各 路信号进行相位补偿，可以实现较大角度的相位补偿。所述的超前滞后环节的传递函数可以表示为的形式，其中Ta、Tb为超前滞后环节的时间常数，η = Tb/Ta = (I_sin<j5)/(l+sin<j5)Ta =\1{ωχ4η)Tb = nTaωχ为所选择的相位补偿频率，即发电机的轴系扭振频率；φ为ωχ所对应的需要补偿的滞后相角。在确定需要补偿的滞后相角Φ时，参见式(1)<formula>formula see original document page 4</formula>(1)式⑴中Δ ；为发电机的转矩偏差、Δ ω为发电机的转速差信号、队为电力系统 的电气阻尼；由式(1)可以得出，当八！；和Δ ω之间的相角差在_90°到+90°时，电力系统的 电气阻尼队将为正。当Δ ；和Δω同相时，系统能够提供最大的电气阻尼。需要使Δ ； 与Δ ω尽量同相，从而为抑制SSR提供最大的电气阻尼。为了得到确定的需要补偿的滞后相角Φ，可以利用时域频率扫描法求得SSSC幅 值调制系数增量Ama到发电机电磁转矩增量间传递函数G(S)的相位特性，在使得发 电机转速增量△ ω到发电机电磁转矩增量ATe间相位特性在士90°之内的原则下确定需 要补偿的滞后相角Φ，使SSSC在发电机组扭振频率处能够提供合适大小的电气阻尼。具体步骤为(a)在SSSC幅值调制系数ma(1 (幅值控制信号)上施加一串包含IOHz 55Hz，频率间隔为0. 2Hz次同步频率的扫频信号。(b)施加扫频信号后，一直到电力系统再次进入稳态，截取一个公共周期上的发电 机电磁转矩Te和施加扫频信号后的SSSC幅值调制系数ma。(c)将步骤(b)得到的Te和ma进行Fourier分解，求得SSSC幅值调制系数增量 Ama到发电机电磁转矩增量间传递函数G(S)的相位特性。(d)然后针对发电机的每个扭振模式确定需要补偿的滞后相角Φ，使得发电机转 速增量Δ ω到发电机电磁转矩增量ATe间相位特性在士90°之内。本专利技术方法通过对柔性交流输电装置静止同步串联补偿器输出参考电压幅值调 制系数ma和相位θ的控制，使SSSC能够在发电机组各扭振模式附近都能提供正的电气阻 尼，从而达到抑制次同步谐振的目的，并且能有效地减小所需SSSC装置的容量。附图说明图1为现有技术中SSSC基本结构示意图；图2采用本专利技术方法的SSSC控制系统框图；图3采用本专利技术方法的SSSC阻尼控制器框图；图4测试系统接线图；图5传递函数G (S)的相频特性；图6加入主动阻尼控制器后系统电气阻尼；图7加入阻尼控制器后发电机各轴段上的扭矩。具体实施例方式实施例以下结合附图和实施例详细描述本专利技术的具体实施方式，但本专利技术不受 所述具体实施例所限。以基于IEEE次同步谐振第一标准测试系统来说明方法。测试系统接线如图4所 示。发电机通过串联补偿线路接入无穷大系统。发电机额定容量为892. 4MVA，有功出力 0.9p.u.。发电机原动机输入功率恒定，励磁简化为恒励磁电压控制。线路的总串补度取为 50 %，SSSC安装在变压器的高压侧提供一部分串联补偿。发电机轴系模型由6部分组成，分别为高压缸(HP)、中压缸(IP)、两个低压缸(LPA 和LPB)、发电机(G)和励磁机(Exc)。发电机轴系模型有5个扭振模式15. 7,20. 2,25. 6、 32. 3 和 47. 5Hz。首先在SSSC幅值调制系数ma(1上施加一串包含IOHz 55Hz本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于静止同步串联补偿器的抑制电力系统次同步振荡的方法，其特征在于，包括生成附加控制信号，该附加控制信号与幅值控制信号叠加后，再与相位控制信号进行脉宽调制得到静止同步串联补偿器中电压源逆变器的触发脉冲，从而控制静止同步串联补偿器的输出电压，所述的生成附加控制信号包括如下步骤：（１）采集电力系统中发电机的转速差信号Δω；（２）对转速差信号Δω进行滤波处理，得到发电机轴系的各扭振频率信号；（３）对各扭振频率信号分别进行放大和相位补偿后，进行叠加得到附加控制信号。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐政，郑翔，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]