本发明专利技术涉及一种次同步振荡抑制和保护装置控制输入信号的获取方法，该方法以次同步振荡抑制和保护装置接入点的三相交流母线电压Vabc(t)作为输入电压信号，该输入电压信号经过Clarke变换为两相正交静止坐标信号Vα(t)、Vβ(t)，两相正交静止坐标信号经过数字锁相环环节输出相位误差信号Pherr；相位误差信号经过滤波环节分离出发电机组轴系扭振模态信号作为次同步振荡抑制和保护装置的控制输入信号。本发明专利技术提出采用次同步振荡抑制和保护装置接入点的母线交流电压为源信号，通过数字锁相环和数字处理技术得到机组轴系扭振模态信号，成本较低且易于实现，可就地为装置提供可靠的控制输入信号。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力系统领域，具体涉及一种次同步振荡抑制和保护装置控制输入信 号的获取方法。
技术介绍
次同步振荡，是一种电网和汽轮机在低于工频的一个或几个频率上交换能量的一 种暂态过程，这个振荡的能量交换可能是弱阻尼或是负阻尼，若是负阻尼则是不稳定的。目 前我国火电基地普遍采用点对网输电模式，输电距离一般较长，为了提高线路的稳定极限 增加输电能力，采用串联补偿输电技术和高压直流输电技术，串联补偿技术和高压直流输 电技术的应用都可能引起送端多台火电机组面临次同步振荡问题。若针对每台机组在靠近 机端侧采取抑制措施，工程造价高且控制复杂，因而需要在电网侧采用多种抑制和保护措 施来解决火电基地多机的次同步振荡问题。火力发电厂汽轮发电机机组转子的长度可能超过40米，重量可达几百吨，转子各 段可以看作若干弹性连接的集中质量块，受扰轴系中各质量块在同步旋转的同时，还会发 生质量块间相对的扭振振荡，包括了一系列扭振模式，扭振频率低于电网的同步频率称为 次同步振荡。实际电力系统处于动态平衡状态，系统扰动均可能引起机组轴系不同幅度的 次同步扭振振荡现象。机组轴系由于轴承摩擦、风阻等原因其轴系机械系统呈现正阻尼特 征，若机组送出系统中无串补装置、高压直流输电技术等，一般与轴系次同步扭振频率互补 的次同步频率振荡在电网中为正阻尼特征，扰动引起机组轴系的次同步扭振振荡呈现正阻 尼特性，振荡幅值很快衰减下去。为了提高输电能力和效率，火力发电厂送出系统采用串 补装置或高压直流输电技术等，可能会引起电力系统的次同步振荡问题、发电机转子轴系 持续甚至是增幅的扭转振荡问题或产生轴系疲劳损耗，严重情况下会导致机组轴系损坏事 故。火力发电厂汽轮发电机机组转子由汽轮机段和发电机段组成，汽轮机段由高压 缸、中压缸和低压缸各段组成，发电机段或含有励磁机，如附图说明图1所示，各段组成一个较长的 弹性轴系，图中1为汽轮机高压缸，2为低压缸A，3为低压缸B，4为发电机。发电机并网的 电力系统发生扰动时，会造成发电机输出电功率的变化，引起发电机施加在轴系电磁转矩 扰动。机组轴系作为较长的弹性系统，受扰时各段之间产生相互扭振振荡，一个N段轴系有 N-I个扭振模态，部分模态频率低于电网同步频率。若与轴系扭振模态频率互补的次同步频 率振荡在电网中为非正阻尼特征，则扰动引起机组轴系的次同步扭振振荡呈现非正阻尼特 性，轴系振荡维持较大振幅或增幅振荡，造成轴系疲劳损耗或损坏。次同步振荡问题成为一个危及电网的安全运行重要问题。目前对次同步振荡问题 有多种抑制措施和保护措施。对靠近机组的次同步振荡抑制措施如附加励磁阻尼控制、动 态稳定器等，保护装置如轴系扭应力继电器和电枢电流继电器等，通过光电式转速传感器、 霍尔转速传感器或者如图1所示磁电式转速传感器，图1中5-转速测量齿轮，6-齿轮凸凹 槽，7为感应线圈，8为永磁铁，9为空气气隙，10为导磁软铁，11为信号调理电路，把轴系转速转换为交变的电信号，该信号通过电缆传输至装置，通过滤波、信号调理及采用转变为数 字信号，再经过数字信号处理分解为扭振模态信号，作为控制器的输入信号。 目前我国火电基地普遍采用点对网输电模式，输电距离一般较长，为了提高线路 的稳定极限增加输电能力，采用串联补偿输电技术和高压直流输电技术，串联补偿技术和 高压直流输电技术的应用都可能引起送端多台火电机组面临次同步振荡问题。若针对每台 机组在靠近机端侧采取抑制措施，工程造价高且控制复杂，因而需要在电网侧采用多种抑 制和保护措施来解决火电基地多机的次同步振荡问题。机组转子转速测量信号是靠近机端 次同步振荡抑制和保护装置可靠的输入信号，而对与机组有一定距离的电网侧次同步振荡 抑制和保护装置，若采用机组转子转速信号作为输入信号，可能面临问题多个机组的轴系 转速信号都需要通过一定距离通信信道传输至抑制和保护装置，工程成本较高且中间环节 多降低工程的可靠性。基于此，迫切的需要本领域技术人员开发出一款可以克服上述缺陷 的次同步振荡信号的测量方法。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术的目的在于提出一种次同步振荡抑制和保 护装置控制输入信号的获取方法，该方法的成本较低、易于实现且能够就地为次同步振荡 抑制和保护装置提供可靠的控制输入信号。为实现上述专利技术目的，本专利技术的次同步振荡抑制和保护装置控制输入信号的获取 方法，是通过下述技术方案实现的，其改进之处在于该 方法以次同步振荡抑制和保护装置接入点的三相交流母线电压vab。(t)作为输入电压信号， 该输入电压信号经过Clarke变换为两相正交静止坐标信号￥。(t)、Ve (t)，两相正交静止坐 标信号Va (t) (t)经过数字锁相环环节输出相位误差信号Wiett ；相位误差信号Wiot经 过滤波环节分离出发电机组轴系扭振模态信号作为次同步振荡抑制和保护装置的控制输 入信号。其中，所述数字锁相环环节包括比例-积分环节、积分环节和反馈环节，其具体步 骤如下设电网同步频率为fQ = 50Hz，同步相角为β = coQt = 2JifQt，三相交流母线电 压为权利要求1.，其特征在于该方法以 次同步振荡抑制和保护装置接入点的三相交流母线电压vab。(t)作为输入电压信号，该输入 电压信号经过Clarke变换为两相正交静止坐标信号Va (t)、Ve (t)，两相正交静止坐标信号 Va (t) (t)经过数字锁相环环节输出相位误差信号Phe ；相位误差信号过滤波 环节分离出发电机组轴系扭振模态信号作为次同步振荡抑制和保护装置的控制输入信号。2.如权利要求1所述的次同步振荡抑制和保护装置控制输入信号的获取方法，其特征 在于所述数字锁相环环节包括比例-积分环节、积分环节和反馈环节，其具体步骤如下设电网同步频率为f。= 50Hz，同步相角为β = coQt = 2 π fQt，三相交流母线电压为3.如权利要求1所述的次同步振荡抑制和保护装置控制输入信号的获取方法，其特征 在于所述滤波环节依次包括低通滤波、高通滤波和带通滤波，所述低通滤波采用低通滤波 器，所述高通滤波采用高通滤波器，所述带通滤波采用带通滤波器。4.如权利要求3所述的次同步振荡抑制和保护装置控制输入信号的获取方法，其特征 在于所述滤波环节的具体步骤如下经过数字锁相环环节输出的相位误差信号Wim中包含有超同步倍频信号、高频谐波信号、系统低频振荡信号和发电机组轴系模态次同步频率信号，为了最终分离出发电机组轴系扭振模态信号，首先将相位误差信号Wim经过如下式的低通环节，滤除掉超同步倍频号和高频谐波信号全文摘要本专利技术涉及，该方法以次同步振荡抑制和保护装置接入点的三相交流母线电压Vabc(t)作为输入电压信号，该输入电压信号经过Clarke变换为两相正交静止坐标信号Vα(t)、Vβ(t)，两相正交静止坐标信号经过数字锁相环环节输出相位误差信号Pherr；相位误差信号经过滤波环节分离出发电机组轴系扭振模态信号作为次同步振荡抑制和保护装置的控制输入信号。本专利技术提出采用次同步振荡抑制和保护装置接入点的母线交流电压为源信号，通过数字锁相环和数字处理技术得到机组轴系扭振模态信号，成本较低且易于实现，可就地为装置提供可靠的控制输入信号。文档编号H02H7/06GK1021本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种次同步振荡抑制和保护装置控制输入信号的获取方法，其特征在于：该方法以次同步振荡抑制和保护装置接入点的三相交流母线电压Ｖａｂｃ（ｔ）作为输入电压信号，该输入电压信号经过Ｃｌａｒｋｅ变换为两相正交静止坐标信号Ｖα（ｔ）、Ｖβ（ｔ），两相正交静止坐标信号Ｖα（ｔ）和Ｖβ（ｔ）经过数字锁相环环节输出相位误差信号Ｐｈｅｒｒ；相位误差信号Ｐｈｅｒｒ经过滤波环节分离出发电机组轴系扭振模态信号作为次同步振荡抑制和保护装置的控制输入信号。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：宋瑞华，项祖涛，范越，张震宇，班连庚，张媛媛，王晓彤，郑彬，韩彬，杜宁，周佩朋，韩亚楠，牛栓保，王康平，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，西北电网有限公司，
类型：发明
国别省市：11
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