抑制发电机组次同步谐振的系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种用于抑制发电机组次同步谐振的系统，所述系统包括控制器和次同步谐振抑制装置，所述控制器根据所述发电机组的机端电压或频率信息判断所述发电机组系统的运行模式，并在发生次同步谐振时输出信号至所述次同步谐振抑制装置；所述次同步谐振抑制装置包括全控型变流设备和储能系统，所述全控型变流设备产生并控制电网注入阻尼电流的幅值和相位以抑制次同步谐振。本实用新型专利技术的有益效果在于在注入无功功率的同时，还可以通过注入有功功率电流，提供更大的阻尼电流，获得更好/更快速的谐振抑制效果。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

抑制发电机组次同步谐振的系统
本技术涉及电力系统稳定与控制
，特别涉及一种抑制次同步谐振的系统和方法，以及储能系统与全控型电力电子变换装置在电力系统运行稳定性控制中的应用。
技术介绍
随着远距离大容量输电线路的增加，为了提高远距离输电的输送容量和系统稳定性，电网越来越多的采用固定串联电容补偿、高压直流输电等基于电力电子技术的高速控制装置。然而这类装置在一定条件下可能会引发系统次同步振荡问题，造成机组轴系振荡， 影响机组寿命，严重的更可能影响机组和电网的安全稳定运行。在现有领域中，为了解决系统次同步振荡问题采用了基于静止同步补偿器结构 (STATC0M或SVG)的次同步谐振抑制装置。这种次同步谐振抑制装置本质上为一种无功调节或补偿设备，只能通过调整向系统注入的无功功率电流，来实现注入次同步谐振阻尼的目标。此外，现有技术中这种基于静止同步补偿器结构的装置，为了满足并网运行的要求，需要实时的直流母线电压控制系统，将直流母线电压控制在一个稳定的范围内，这增大了系统控制的复杂性，提高了成本。本技术的目标在于克服上述缺陷，并且提供一种能够解决系统次同步振荡问题的基于储能系统与全控型电力电子变流设备构成的抑制次同步谐振装置，以及基于该装置的发电机组抑制次同步谐振的控制方法。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种基于储能系统与全控型电力电子变流设备构成的抑制次同步谐振系统，以及基于该装置的发电机组抑制次同步谐振的控制方法。通过在发电机组机端加入该系统，在特定次同步谐振模态下提供受控的阻尼负载，达到抑制机组次同步谐振，提高电力系统运行稳定性，降低机组扭矩疲劳的作用。根据本技术的一个方面，提供了一种用于抑制发电机组次同步谐振的系统， 所述系统包括控制器和次同步谐振抑制装置，所述控制器根据所述发电机组的机端电压或频率信息判断所述发电机组系统的运行模式，并在发生次同步谐振时输出信号至所述次同步谐振抑制装置；所述次同步谐振抑制装置包括全控型变流设备和储能系统，所述全控型变流设备产生并控制电网注入阻尼电流的幅值和相位以抑制次同步谐振。优选地，所述次同步谐振抑制装置还包括控制子单元。优选地，所述控制器包括发电机机端电压/频率侦测装置，用于侦测所述发电机端口电压或频率波动。优选地，所述储能系统为锂电池、钠硫电池、液流电池或飞轮储能系统。优选地，还包括将所述次同步谐振抑制装置经由母线连接至所述发电机输出端的3升压变压器。优选地，所述全控型变流设备为三相全桥PWM整流逆变器。优选地，所述全控型变流设备的每一相由两个开关器件及与其并联的钳位二极管串联构成。优选地，所述全控型变流设备通过IGBT、IGCT, MOSFET或GTO的半导体器件实现。优选地，所述全控型变流设备三相连接方式为Y型或Δ型。优选地，所述储能系统的额定功率为2MTl(MW，额定容量为30kWtTl600kWh。优选地，所述全控型变流设备的额定容量为所述储能系统额定功率的1. 5^10倍。本技术的技术效果在于在注入无功功率的同时，还可以通过注入有功功率电流，提供更大的阻尼电流，获得更好/更快速的谐振抑制效果。根据本技术的抑制次同步谐振装置和方法，储能系统能够保证全控型变流设备直流母线电压稳定，从而简化装置的控制逻辑，不再需要复杂/高速/实时的直流母线控制算法。此外，避免了现有的基于静止同步补偿器结构的设备直流母线电压控制与次同步阻尼控制逻辑间的相互作用和干扰，改善次同步抑制效果。根据本技术的抑制次同步谐振装置和方法，不需要从电网额外获得控制母线电压稳定所需的电能。在采用同样容量的全控型变流设备时，基于本技术的储能系统的装置较现有技术中基于静止同步补偿器结构的装置能够提供更大容量用于提供阻尼电流。此外，根据本技术的抑制次同步谐振装置和方法，避免了现有的基于静止同步补偿器结构的设备直流侧电压波动问题，改善变流设备运行可靠性。附图说明参考随附的附图，本技术更多的目的、功能和优点将通过本技术实施方式的如下描述得以阐明，其中图Ia示意性示出了根据本技术一个实施例的基于储能系统和全控型变流设备的发电机组系统。图Ib示意性示出了根据本技术另一个实施例的基于储能系统和全控型变流设备的发电机组系统。图加示出了根据本技术一个实施例的基于储能系统与全控型变流设备的次同步谐振抑制装置的结构图。图2b示出了根据本技术另一个实施例的基于储能系统与全控型变流设备的次同步谐振抑制装置的结构图。图3示意性示出了根据本技术的基于储能系统和全控型变流设备的发电机组系统中控制器的工作流程图。图4示意性示出了根据本技术的次同步谐振抑制装置中的变流设备控制子单元的工作流程图。具体实施方式通过参考示范性实施例，本技术的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本技术并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本技术的具体细节。本技术装置将储能系统与全控型变流设备相结合，与发电机组并联，提供完全可控的系统阻尼调节，能够有效抑制电网系统的次同步振荡问题，并且响应速度快、跟踪精度高、系统运行稳定可靠，可大大提高电网的稳定性和可靠性。图Ia示出了根据本技术一个实施例的基于储能系统和全控型变流设备的抑制发电机组次同步谐振的系统100。如图1所示，发电机组系统包括电压或频率侦测单元 101、控制器102、发电机103、次同步谐振抑制装置104、第一升压变压器105和第二升压变压器106。其中，抑制发电机组次同步谐振的系统100包含控制器102和次同步谐振抑制装置104。电压或频率侦测单元101与发电机103的输出机端相连接，另一端通过光缆连接控制器102，用于测量发电机的机端电压或频率，并将发电机机端电压或频率数据发送给控制器102。测量发电机的机端电压或频率，提取相应次同步谐振模态分量，使得次同步谐振抑制装置104控制并产生实际的次同步模态阻尼电流，保证系统100在次同步谐振模态下阻尼为正，从而达到快速抑制机组次同步谐振的目的。控制器102对并网的电压、电流信号进行测量，并输出控制信号到次同步谐振抑制装置104。次同步谐振抑制装置104装置的另一端经由690V母线连接第二升压变压器106的输出。第二升压变压器106用于将发电机 103输出经22kV母线降压后提供给所述次同步谐振抑制装置104。升压变压器105连接至发电机103的输出，经22kV母线将输出电压升压再并入500kV母线传输。可选地，根据本技术的另一实施例，如图Ib所示，控制器102也包括网侧电压 /电流侦测与发电机机端电压或频率侦测单元，以及控制算法实现单元。控制器的硬件实现可以基于数字信号处理器(DSP)或其他数字或模拟芯片。控制器102通过发电机机端电压传感器侦测发电机机端电压或频率的实时数据，将发电机同步电压或频率信号滤除后得到仅含次同步电压或频率信号的数据。所述仅含次同步信号的电压或频率数据经过一系列的带通滤波器，得到不同次同步模态下的次同步电压或频率数据。将该次同步模态电压或频率数据经比例放大、移相、运算处理，得到不同次同步模态下阻尼电流指令，并输本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：薛飞，谢小荣，王澍，牟镠峰，
申请(专利权)人：北京睿能世纪科技有限公司，清华大学，
类型：实用新型
国别省市：