本發(fā)明涉及電力領(lǐng)域，具體而言，涉及一種抑制電力系統(tǒng)次同步振蕩的方法、裝置和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著遠距離、大容量輸電需求的上升，為提高輸電能力而采用的串聯(lián)補償技術(shù)被大量運用，高壓直流輸電技術(shù)也迅猛發(fā)展，由此引發(fā)的SSO(Subsynchronous oscilation，次同步振蕩)問題也日益普遍。

電力系統(tǒng)次同步振蕩是電力系統(tǒng)中的機械部分與電氣部分發(fā)生的動態(tài)相互耦合作用和能量互換過程，其主要危害外送機組軸系安全，持續(xù)的軸系扭振能造成發(fā)電機組軸系的疲勞累計，降低發(fā)電機軸系的使用壽命，甚至導(dǎo)致軸系的斷裂。

針對相關(guān)技術(shù)中不能有效的抑制電力系統(tǒng)次同步振蕩而導(dǎo)致的發(fā)電機工作效率差，使用壽命低的問題，本發(fā)明提出一種有效的解決方案。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施例提供了一種抑制電力系統(tǒng)次同步振蕩的方法、裝置和系統(tǒng)，以至少解決相關(guān)技術(shù)中不能有效的抑制電力系統(tǒng)次同步振蕩而導(dǎo)致的發(fā)電機工作效率差，使用壽命低的技術(shù)問題。

根據(jù)本發(fā)明實施例的一個方面，提供了一種抑制電力系統(tǒng)次同步振蕩的方法，該方法包括：在電力系統(tǒng)發(fā)生的擾動滿足預(yù)設(shè)擾動條件時，監(jiān)測發(fā)電機轉(zhuǎn)速偏差信號；根據(jù)發(fā)電機轉(zhuǎn)速偏差信號生成控制信號；根據(jù)控制信號控制軸系模態(tài)信號的幅值降低至預(yù)定幅值范圍。

進一步地，監(jiān)測發(fā)電機轉(zhuǎn)速偏差信號之后，上述方法還包括：對發(fā)電機轉(zhuǎn)速偏差信號進行模態(tài)濾波處理，得到軸系模態(tài)信號；根據(jù)軸系模態(tài)信號生成控制信號。

進一步地，根據(jù)軸系模態(tài)信號生成控制信號，包括：根據(jù)軸系模態(tài)信號得到軸系模態(tài)信號的幅值，其中，當(dāng)軸系模態(tài)信號的幅值大于或等于預(yù)設(shè)閾值時，判斷軸系模態(tài)信號的幅值持續(xù)大于或等于預(yù)設(shè)閾值的時間是否達到第一預(yù)設(shè)時間；若確定軸系扭振頻率信號的幅值持續(xù)大于或等于預(yù)設(shè)閾值的時間達到第一預(yù)設(shè)時間，則根據(jù)軸系扭振頻率信號生成控制信號。

進一步地，預(yù)設(shè)擾動條件包括：擾動的信號幅值大于預(yù)設(shè)幅值且擾動的持續(xù)時間達到第二預(yù)設(shè)時間。

進一步地，通過如下至少一種方式使電力系統(tǒng)產(chǎn)生擾動：通過激勵裝置向勵磁系統(tǒng)中注入預(yù)定頻率的擾動信號或者向發(fā)電機的軸系輸入預(yù)定數(shù)值的激勵電流，其中擾動信號用于引發(fā)發(fā)電機的軸系產(chǎn)生持續(xù)的次同步振蕩。

進一步地，在根據(jù)控制信號控制軸系模態(tài)信號的幅值降低至預(yù)定幅值范圍之后，上述方法還包括：獲取軸系模態(tài)信號的幅值降低至預(yù)定幅值范圍后的輸出幅值；根據(jù)軸系模態(tài)信號的幅值和輸出幅值調(diào)整預(yù)設(shè)幅值范圍。

根據(jù)本發(fā)明實施例的另一方面，還提供了一種抑制電力系統(tǒng)次同步振蕩的裝置，該裝置包括：監(jiān)測單元，用于在電力系統(tǒng)發(fā)生的擾動滿足預(yù)設(shè)擾動條件時，監(jiān)測發(fā)電機轉(zhuǎn)速偏差信號；第一生成單元，用于根據(jù)發(fā)電機轉(zhuǎn)速偏差信號生成控制信號；控制單元，用于根據(jù)控制信號控制軸系模態(tài)信號的幅值降低至預(yù)定幅值范圍。

進一步地，上述裝置還包括：濾波單元，用于對發(fā)電機轉(zhuǎn)速偏差信號進行模態(tài)濾波處理，得到軸系模態(tài)信號；第二生成單元，用于根據(jù)軸系模態(tài)信號生成控制信號。

進一步地，第二生成單元包括：獲取子單元，用于根據(jù)軸系模態(tài)信號得到軸系模態(tài)信號的幅值，其中，當(dāng)軸系模態(tài)信號的幅值大于或等于預(yù)設(shè)閾值時，判斷軸系模態(tài)信號的幅值持續(xù)大于或等于預(yù)設(shè)閾值的時間是否達到第一預(yù)設(shè)時間；生成子單元，用于若確定軸系模態(tài)信號的幅值持續(xù)大于或等于預(yù)設(shè)閾值的時間達到第一預(yù)設(shè)時間，則根據(jù)軸系模態(tài)信號生成控制信號。

進一步地，預(yù)設(shè)擾動條件包括：擾動的信號幅值大于預(yù)設(shè)幅值且擾動的持續(xù)時間達到第二預(yù)設(shè)時間。

進一步地，通過如下至少一種方式使電力系統(tǒng)產(chǎn)生擾動：通過激勵裝置向勵磁系統(tǒng)中注入預(yù)定頻率的擾動信號或者向發(fā)電機的軸系輸入預(yù)定數(shù)值的激勵電流，其中擾動信號用于引發(fā)發(fā)電機的軸系產(chǎn)生持續(xù)的次同步振蕩。

進一步地，上述裝置還包括：獲取單元，用于獲取軸系模態(tài)信號的幅值降低至預(yù)定幅值范圍后的輸出幅值；調(diào)整單元，用于根據(jù)軸系模態(tài)信號的幅值和輸出幅值調(diào)整預(yù)設(shè)幅值范圍。

根據(jù)本發(fā)明實施例的另一方面，還提供了一種抑制電力系統(tǒng)次同步振蕩的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：轉(zhuǎn)速信號傳感器，用于采集發(fā)電機轉(zhuǎn)速信號；控制器，與轉(zhuǎn)速信號傳感器連接，用于生成發(fā)電機轉(zhuǎn)速偏差信號，并在電力系統(tǒng)發(fā)生擾動滿足預(yù)設(shè)擾動條件時，根據(jù)發(fā)電機轉(zhuǎn)速偏差信號生成控制信號，以及根據(jù)控制信號控制軸系模態(tài)信號的幅值降低至預(yù)定幅值范圍。

在本發(fā)明實施例中，采用在電力系統(tǒng)發(fā)生的擾動滿足預(yù)設(shè)擾動條件時，監(jiān)測發(fā)電機轉(zhuǎn)速偏差信號，根據(jù)發(fā)電機轉(zhuǎn)速偏差信號生成控制信號，根據(jù)控制信號控制軸系模態(tài)信號的幅值降低至預(yù)定幅值范圍的方式，進而解決了相關(guān)技術(shù)中不能有效的抑制電力系統(tǒng)次同步振蕩而導(dǎo)致的發(fā)電機工作效率差，使用壽命低的技術(shù)問題。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例一的抑制電力系統(tǒng)次同步振蕩的方法流程圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例一的一種可選的機端阻尼控制器抑制次同步振蕩的硬件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例一的一種可選的模態(tài)濾波環(huán)節(jié)流程示意圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例一的一種可選的通過激勵裝置施加持續(xù)擾動的流程示意圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明實施例二的抑制電力系統(tǒng)次同步振蕩的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是根據(jù)本發(fā)明實施例二的抑制電力系統(tǒng)次同步振蕩的系統(tǒng)示意圖。

具體實施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分的實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護的范圍。

需要說明的是，本發(fā)明的說明書和權(quán)利要求書及上述附圖中的術(shù)語“第一”、“第二”等是用于區(qū)別類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應(yīng)該理解這樣使用的數(shù)據(jù)在適當(dāng)情況下可以互換，以便這里描述的本發(fā)明的實施例能夠以除了在這里圖示或描述的那些以外的順序?qū)嵤?。此外，術(shù)語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統(tǒng)、產(chǎn)品或設(shè)備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或?qū)τ谶@些過程、方法、產(chǎn)品或設(shè)備固有的其它步驟或單元。

實施例1

根據(jù)本發(fā)明實施例，提供了一種抑制電力系統(tǒng)次同步振蕩的方法實施例，需要說明的是，在附圖的流程圖示出的步驟可以在諸如一組計算機可執(zhí)行指令的計算機系統(tǒng)中執(zhí)行，并且，雖然在流程圖中示出了邏輯順序，但是在某些情況下，可以以不同于此處的順序執(zhí)行所示出或描述的步驟。

圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例一的抑制電力系統(tǒng)次同步振蕩的方法流程圖，如圖1所示，該方法包括如下步驟：

步驟S102，在電力系統(tǒng)發(fā)生的擾動滿足預(yù)設(shè)擾動條件時，監(jiān)測發(fā)電機轉(zhuǎn)速偏差信號。

本申請上述步驟S102中，可以通過機端阻尼控制器實時監(jiān)測發(fā)電機轉(zhuǎn)速偏差信號，其中，該機端阻尼控制器是基于電力電子變流裝置的次同步阻尼控制器，通過在發(fā)電機的定子側(cè)施加控制措施增加次同步電器阻尼來抑制次同步震蕩。

步驟S104，根據(jù)發(fā)電機轉(zhuǎn)速偏差信號生成控制信號。

步驟S106，根據(jù)控制信號控制軸系模態(tài)信號的幅值降低至預(yù)定幅值范圍。

具體地，仍舊以抑制電力系統(tǒng)次同步振蕩的方法應(yīng)用于機端阻尼控制器為例進行說明，圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例一的一種可選的機端阻尼控制器抑制次同步振蕩的硬件結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，機端阻尼控制器通過升壓變壓器接到發(fā)電機出口側(cè)的分相封閉母線上，機端阻尼控制器采用發(fā)電機的轉(zhuǎn)速偏差信號(Δω)作為主反饋信號，控制輸出是與關(guān)注的軸系模態(tài)信號頻率互補的補償電流參考值(Δia,b,c)，電力電子變流器的輸出電流(ica,b,c)動態(tài)跟蹤該參考值向電網(wǎng)注入次(超)同步頻率電流，從而在機組軸系產(chǎn)生抑制次同步振蕩的次同步扭矩。通過適當(dāng)設(shè)置機端阻尼控制器的阻尼控制參數(shù)，即可產(chǎn)生與軸系扭振頻率一致且起阻尼作用的電磁轉(zhuǎn)矩增量(ΔTe)，實現(xiàn)抑制次同步振蕩的目標(biāo)。

這里需要說明的是，為了檢驗機端阻尼控制器抑制次同步振蕩的效果，相關(guān)技術(shù)中通過RTDS仿真模擬現(xiàn)場故障，導(dǎo)致軸系轉(zhuǎn)速中產(chǎn)生次同步分量，投入機端阻尼控制器抑制，查看次同步振蕩衰減情況，然而，由于現(xiàn)場工況復(fù)雜，通過上述仿真模擬實驗得到的測試結(jié)果與本實施中所采用的抑制電力系統(tǒng)次同步振蕩的方法所獲得的現(xiàn)場實測效果仍有很大的偏差。由此，本申請?zhí)岢鲆环N抑制電力系統(tǒng)次同步振蕩的方法，在發(fā)電廠投運機端阻尼控制器后，現(xiàn)場檢驗在持續(xù)擾動工況下，機端阻尼控制器抑制次同步振蕩效果的試驗方法。本技術(shù)是對機端阻尼控制器在實際工作環(huán)境中抑制次同步振蕩的效果檢驗，具有更強的說服力和指導(dǎo)意義。并根據(jù)現(xiàn)場實測結(jié)果獲得抑制效果與阻尼控制器容量的對應(yīng)關(guān)系，為進一步優(yōu)化機端阻尼控制器的控制參數(shù)提供依據(jù)。

在本申請上述實施例中，通過在電力系統(tǒng)發(fā)生的擾動滿足預(yù)設(shè)擾動條件時，監(jiān)測發(fā)電機轉(zhuǎn)速偏差信號，根據(jù)發(fā)電機轉(zhuǎn)速偏差信號生成控制信號，根據(jù)控制信號控制軸系模態(tài)信號的幅值降低至預(yù)定幅值范圍，進而解決了相關(guān)技術(shù)中不能有效的抑制電力系統(tǒng)次同步振蕩而導(dǎo)致的發(fā)電機工作效率差，使用壽命低的技術(shù)問題。

可選地，在本實施例中，監(jiān)測發(fā)電機轉(zhuǎn)速偏差信號之后，抑制電力系統(tǒng)次同步振蕩的方法還包括：

步驟S10，對發(fā)電機轉(zhuǎn)速偏差信號進行模態(tài)濾波處理，得到軸系模態(tài)信號。

在本實施例中，圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例一的一種可選的模態(tài)濾波環(huán)節(jié)流程示意圖，如圖3所示，監(jiān)測發(fā)電機轉(zhuǎn)速偏差信號之后，可以通過圖3中的模態(tài)濾波環(huán)節(jié)，從上述轉(zhuǎn)速偏差信號Δω中分離出軸系模態(tài)信號Δωi，模態(tài)濾波環(huán)節(jié)的示意圖包含了一個低通濾波器，一個高通濾波器，和以發(fā)電機組軸系各階模態(tài)頻率為中心頻率的帶通濾波器(例如可以是以軸系模態(tài)信號Δω1為中心頻率的帶通濾波器1、以軸系模態(tài)信號Δω2為中心頻率的帶通濾波器2以及以軸系模態(tài)信號Δω3為中心頻率的帶通濾波器3)。

步驟S12，根據(jù)軸系模態(tài)信號生成控制信號。

本申請上述步驟S12中，通過機端阻尼控制器對軸系模態(tài)信號持續(xù)跟蹤，并根據(jù)軸系模態(tài)信號生成控制信號。

可選地，在本實施例中，步驟S12，根據(jù)軸系模態(tài)信號生成控制信號還包括：

步驟S121，根據(jù)軸系模態(tài)信號得到軸系模態(tài)信號的幅值，其中，當(dāng)軸系模態(tài)信號的幅值大于或等于預(yù)設(shè)閾值時，判斷軸系模態(tài)信號的幅值持續(xù)大于或等于預(yù)設(shè)閾值的時間是否達到第一預(yù)設(shè)時間；

步驟S122，若確定軸系模態(tài)信號的幅值持續(xù)大于或等于預(yù)設(shè)閾值的時間達到第一預(yù)設(shè)時間，則根據(jù)軸系模態(tài)信號生成控制信號。

具體地，仍舊以抑制電力系統(tǒng)次同步振蕩的方法應(yīng)用于機端阻尼控制器為例進行說明，某電廠600MW機組經(jīng)高壓直流輸電系統(tǒng)向外送電，存在次同步振蕩風(fēng)險，現(xiàn)場安裝了機端阻尼控制器用于抑制次同步振蕩，并經(jīng)過前期的測試與試驗，保證機端阻尼控制器的輸入、輸出正確，阻尼控制參數(shù)最優(yōu)。某次網(wǎng)側(cè)發(fā)生故障，機端阻尼控制器監(jiān)測到電力系統(tǒng)發(fā)生的擾動滿足預(yù)設(shè)擾動條件，觀察到發(fā)生明顯的次同步振蕩且呈發(fā)散趨勢，軸系模態(tài)信號的幅值超出預(yù)設(shè)閾值0.05rad/s約10秒鐘(第一預(yù)設(shè)時間為10秒鐘)后，根據(jù)軸系模態(tài)信號生成控制信號且機端阻尼控制器的抑制功能自動投入，隨之軸系模態(tài)信號的幅值衰減，當(dāng)退出機端阻尼控制器的抑制功能后，軸系模態(tài)信號的幅值再次放大。

可選地，在本實施例中，預(yù)設(shè)擾動條件包括：擾動的信號幅值大于預(yù)設(shè)幅值且擾動的持續(xù)時間達到第二預(yù)設(shè)時間。

可選地，在本實施例中，通過如下至少一種方式使電力系統(tǒng)產(chǎn)生擾動：通過激勵裝置向勵磁系統(tǒng)中注入預(yù)定頻率的擾動信號或者向發(fā)電機的軸系輸入預(yù)定數(shù)值的激勵電流，其中擾動信號用于引發(fā)發(fā)電機的軸系產(chǎn)生持續(xù)的次同步振蕩。

這里需要說明的是，本申請?zhí)岢鲈诔掷m(xù)擾動情況下，機端阻尼控制器抑制次同步振蕩的效果檢驗技術(shù)，主要包括兩部分：一是電網(wǎng)側(cè)發(fā)生擾動，引發(fā)機組軸系發(fā)生持續(xù)的次同步振蕩，機端阻尼控制器觸發(fā)投入后，次同步振蕩得到抑制，觀察機端阻尼控制器投入前后的軸系扭振信號的變化情況；二是在網(wǎng)側(cè)不存在擾動時，通過次同步振蕩激勵裝置，向勵磁系統(tǒng)中注入次同步信號，激發(fā)軸系的次同步振蕩，在激勵過程中，投入機端阻尼控制器，觀察投入前后的軸系扭振變化情況。其中，網(wǎng)側(cè)擾動產(chǎn)生次同步振蕩的原理：汽輪發(fā)電機軸系在電力系統(tǒng)大擾動(如各種短路、線路開關(guān)的頻繁操作、發(fā)電機的非同期并網(wǎng))的作用下，由于機電振蕩的相互助增，使得發(fā)電機軸系各組成部分之間，在由擾動類型決定的一個或幾個自然頻率上的相互振蕩。激勵裝置產(chǎn)生次同步振蕩的原理：通過次同步振蕩激勵裝置輸出機組軸系頻率的次同步信號疊加到勵磁系統(tǒng)控制信號上，作為勵磁系統(tǒng)最終的控制信號控制勵磁整流橋，產(chǎn)生同機組頻率一致的持續(xù)的勵磁電流，進而形成持續(xù)的電磁轉(zhuǎn)矩，維持轉(zhuǎn)子的扭振過程。

圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例一的一種可選的通過激勵裝置施加持續(xù)擾動的流程示意圖，在本實施例中，可以通過激勵裝置向勵磁系統(tǒng)中注入預(yù)定頻率的擾動信號，其中擾動信號用于引發(fā)發(fā)電機組軸系產(chǎn)生持續(xù)的次同步振蕩。具體實施步驟為：

a、次同步振蕩激勵裝置的輸出接入到勵磁系統(tǒng)，使得輸出可以疊加到勵磁控制信號上。激勵裝置輸出信號的頻率分辨率為0.01Hz，幅值水平為4到20mA，時間長度可控。

b、調(diào)整激勵裝置的輸出幅值和時間，使得激發(fā)出的模態(tài)信號(如模態(tài)轉(zhuǎn)速)包絡(luò)線比較平坦且幅值較大(如0.1rad/s)。

c、設(shè)置激勵裝置輸出時間為50秒，幅值為步驟b中確定的值，輸出激勵。激勵20秒后，投入機端阻尼控制器進行抑制。

具體地，仍舊以機端阻尼控制器抑制電力系統(tǒng)次同步振蕩為例進行說明，需要說明的是，此時電力系統(tǒng)產(chǎn)生擾動的方式是通過激勵裝置向勵磁系統(tǒng)中注入預(yù)定頻率的擾動信號，其中該擾動信號用于引發(fā)發(fā)電機組軸系產(chǎn)生持續(xù)的次同步振蕩。例如，某機組安裝了機端阻尼控制器，進行現(xiàn)場試驗時，通過激勵裝置向勵磁系統(tǒng)中注入持續(xù)的次同步振蕩信號來模擬外部持續(xù)擾動。激勵裝置的輸出幅值為40％，頻率為15.38Hz，激勵持續(xù)時間為50秒。在激勵輸出后的第20秒，投入機端阻尼控制器抑制，模態(tài)轉(zhuǎn)速幅值衰減并維持在較低水平。激勵裝置激發(fā)出的某模態(tài)轉(zhuǎn)速幅值為0.1rad/s左右，投入機端阻尼控制器后，模態(tài)轉(zhuǎn)速幅值降低到0.05rad/s以下。

此外，在本實施例中，還可以通過向發(fā)電機的軸系輸入預(yù)定數(shù)值的激勵電流使電力系統(tǒng)產(chǎn)生擾動。

通過以上兩種試驗方法，表明在外部擾動持續(xù)存在即該持續(xù)擾動滿足預(yù)設(shè)擾動條件時，投入機端阻尼控制器，模態(tài)轉(zhuǎn)速幅值會迅速衰減并維持在較低的水平，次同步振蕩得到抑制。退出抑制功能后，如果外部激勵仍然存在，模態(tài)轉(zhuǎn)速值再次增加，次同步振蕩繼續(xù)加劇。

可選地，在本實施例中，抑制電力系統(tǒng)次同步振蕩的方法還包括：

步驟S108，獲取軸系模態(tài)信號的幅值降低至預(yù)定幅值范圍后的輸出幅值。

本申請上述步驟S108中，獲取到軸系模態(tài)信號的幅值降低至預(yù)定幅值范圍后的輸出幅值可以是模態(tài)轉(zhuǎn)速幅值，在獲取到該模態(tài)轉(zhuǎn)速幅值后，可以進一步判斷機端阻尼控制器投入前后的模態(tài)阻尼水平。

步驟S109，根據(jù)軸系模態(tài)信號的幅值和輸出幅值調(diào)整預(yù)設(shè)幅值范圍。

本申請上述步驟S109中，可以根據(jù)軸系模態(tài)信號的幅值(如模態(tài)轉(zhuǎn)速幅值)和輸出幅值調(diào)整預(yù)設(shè)幅值范圍。此外，除對模態(tài)轉(zhuǎn)速信號進行分析外，還可以對機端阻尼控制器的輸出電流進行分析，獲得模態(tài)轉(zhuǎn)速幅值衰減情況與機端阻尼控制輸出容量的對應(yīng)關(guān)系。根據(jù)機端阻尼控制器在現(xiàn)場的投運情況，對錄波數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，為下一步機端阻尼控制器的控制參數(shù)(如增益參數(shù))的優(yōu)化調(diào)整提供依據(jù)。

在本實施例中，在電力系統(tǒng)發(fā)生的擾動滿足預(yù)設(shè)擾動條件時，監(jiān)測發(fā)電機轉(zhuǎn)速偏差信號；根據(jù)發(fā)電機轉(zhuǎn)速偏差信號生成控制信號；根據(jù)控制信號控制軸系模態(tài)信號的幅值降低至預(yù)定幅值范圍，解決了相關(guān)技術(shù)中不能有效的抑制電力系統(tǒng)次同步振蕩而導(dǎo)致的發(fā)電機工作效率差，使用壽命低的技術(shù)問題，進而實現(xiàn)了現(xiàn)場檢驗機端次同步阻尼抑制效果的試驗技術(shù)，能夠真實地展示機端次同步阻尼控制器在抑制次同步方面的實現(xiàn)效果。同時，采取激勵裝置向勵磁系統(tǒng)中施加持續(xù)擾動時，幅值和時間可控，由此激發(fā)的模態(tài)幅值也是可預(yù)測的，而機端阻尼控制器的輸出電流也是可以獲得的，由此可以定量得到機端阻尼控制器的抑制效果與輸出容量之間的對應(yīng)關(guān)系，為下一步調(diào)整機端阻尼控制器的控制增益參數(shù)提供依據(jù)。

實施例2

根據(jù)本實施例，還提供了一種抑制電力系統(tǒng)次同步振蕩的裝置，該抑制電力系統(tǒng)次同步振蕩的裝置主要用于執(zhí)行本發(fā)明實施例上述內(nèi)容所提供的抑制電力系統(tǒng)次同步振蕩的方法，以下對本實施例所提供的抑制電力系統(tǒng)次同步振蕩的裝置做具體介紹。

圖5是根據(jù)本發(fā)明實施例二的抑制電力系統(tǒng)次同步振蕩的裝置結(jié)構(gòu)示意圖，該裝置包括：

監(jiān)測單元501，用于在電力系統(tǒng)發(fā)生的擾動滿足預(yù)設(shè)擾動條件時，監(jiān)測發(fā)電機轉(zhuǎn)速偏差信號。

在本實施例中，可以通過機端阻尼控制器實時監(jiān)測發(fā)電機轉(zhuǎn)速偏差信號，其中，該機端阻尼控制器是基于電力電子變流裝置的次同步阻尼控制器。

第一生成單元503，用于根據(jù)發(fā)電機轉(zhuǎn)速偏差信號生成控制信號。

控制單元505，用于根據(jù)控制信號控制軸系模態(tài)信號的幅值降低至預(yù)定幅值范圍。

具體地，仍舊以抑制電力系統(tǒng)次同步振蕩的裝置應(yīng)用于機端阻尼控制器為例進行說明，如圖2所示，機端阻尼控制器通過升壓變壓器接到發(fā)電機出口側(cè)的分相封閉母線上，機端阻尼控制器采用發(fā)電機的轉(zhuǎn)速偏差信號(Δω)作為主反饋信號，控制輸出是與關(guān)注的軸系模態(tài)信號頻率互補的補償電流參考值(Δia,b,c)，電力電子變流器的輸出電流(ica,b,c)動態(tài)跟蹤該參考值向電網(wǎng)注入次(超)同步頻率電流，從而在機組軸系產(chǎn)生抑制次同步振蕩的次同步扭矩。通過適當(dāng)設(shè)置機端阻尼控制器的阻尼控制參數(shù)，即可產(chǎn)生與軸系扭振頻率一致且起阻尼作用的電磁轉(zhuǎn)矩增量(ΔTe)，實現(xiàn)抑制次同步振蕩的目標(biāo)。

在本申請上述實施例中，通過監(jiān)測單元，用于在電力系統(tǒng)發(fā)生的擾動滿足預(yù)設(shè)擾動條件時，監(jiān)測發(fā)電機轉(zhuǎn)速偏差信號；第一生成單元，用于根據(jù)發(fā)電機轉(zhuǎn)速偏差信號生成控制信號；控制單元，用于根據(jù)控制信號控制軸系模態(tài)信號的幅值降低至預(yù)定幅值范圍，進而解決了相關(guān)技術(shù)中不能有效的抑制電力系統(tǒng)次同步振蕩而導(dǎo)致的發(fā)電機工作效率差，使用壽命低的技術(shù)問題。

可選地，在本實施例中，監(jiān)測發(fā)電機轉(zhuǎn)速偏差信號之后，抑制電力系統(tǒng)次同步振蕩的裝置還包括：

濾波單元，用于對發(fā)電機轉(zhuǎn)速偏差信號進行模態(tài)濾波處理，得到軸系模態(tài)信號。

在本實施例中，如圖3所示，監(jiān)測發(fā)電機轉(zhuǎn)速偏差信號之后，可以通過圖3中的模態(tài)濾波環(huán)節(jié)，從上述轉(zhuǎn)速偏差信號Δω中分離出軸系扭振頻率信號Δωi，模態(tài)濾波環(huán)節(jié)的示意圖包含了一個低通濾波器，一個高通濾波器，和以發(fā)電機組軸系各階模態(tài)頻率為中心頻率的帶通濾波器。

第二生成單元，用于根據(jù)軸系模態(tài)信號生成控制信號。

在本實施例中，通過機端阻尼控制器對軸系模態(tài)信號持續(xù)跟蹤，并根據(jù)軸系模態(tài)信號生成控制信號。

可選地，在本實施例中，第二生成單元可以包括：

獲取子單元，用于根據(jù)軸系模態(tài)信號得到軸系模態(tài)信號的幅值，其中，當(dāng)軸系模態(tài)信號的幅值大于或等于預(yù)設(shè)閾值時，判斷軸系模態(tài)信號的幅值持續(xù)大于或等于預(yù)設(shè)閾值的時間是否達到第一預(yù)設(shè)時間；

生成子單元，用于若確定軸系模態(tài)信號的幅值持續(xù)大于或等于預(yù)設(shè)閾值的時間達到第一預(yù)設(shè)時間，則根據(jù)軸系模態(tài)信號生成控制信號。

需要說明的是，本申請所提供的抑制電力系統(tǒng)次同步振蕩的裝置，通過機端阻尼控制器對軸系扭振頻率信號持續(xù)跟蹤，當(dāng)檢測到任一模態(tài)的軸系扭振頻率信號幅值持續(xù)大于設(shè)定值一定時間后，機端阻尼控制器抑制功能自動投入，各階軸系模態(tài)信號降低到較低幅值水平，進一步的，通過對模態(tài)轉(zhuǎn)速信號在機端阻尼控制器抑制功能投入前后的對比，分析獲得機端阻尼控制器的抑制效果。

具體地，仍舊以抑制電力系統(tǒng)次同步振蕩的裝置應(yīng)用于機端阻尼控制器為例進行說明，某電廠600MW機組經(jīng)高壓直流輸電系統(tǒng)向外送電，存在次同步振蕩風(fēng)險，現(xiàn)場安裝了機端阻尼控制器用于抑制次同步振蕩，并經(jīng)過前期的測試與試驗，保證機端阻尼控制器的輸入、輸出正確，阻尼控制參數(shù)最優(yōu)。某次網(wǎng)側(cè)發(fā)生故障，機端阻尼控制器監(jiān)測到電力系統(tǒng)發(fā)生的擾動滿足預(yù)設(shè)擾動條件，觀察到發(fā)生明顯的次同步振蕩且呈發(fā)散趨勢，軸系模態(tài)信號的幅值超出預(yù)設(shè)閾值0.05rad/s約10秒鐘(第一預(yù)設(shè)時間為10秒鐘)后，根據(jù)軸系模態(tài)信號生成控制信號且機端阻尼控制器的抑制功能自動投入，隨之軸系模態(tài)信號的幅值衰減，當(dāng)退出機端阻尼控制器的抑制功能后，軸系模態(tài)信號的幅值再次放大。

可選地，在本實施例中，預(yù)設(shè)擾動條件包括：擾動的信號幅值大于預(yù)設(shè)幅值且擾動的持續(xù)時間達到第二預(yù)設(shè)時間。

可選地，在本實施例中，通過如下至少一種方式使電力系統(tǒng)產(chǎn)生擾動：通過激勵裝置向勵磁系統(tǒng)中注入預(yù)定頻率的擾動信號或者向發(fā)電機的軸系輸入預(yù)定數(shù)值的激勵電流，其中擾動信號用于引發(fā)發(fā)電機的軸系產(chǎn)生持續(xù)的次同步振蕩。

在本實施例中，結(jié)合圖4所示，當(dāng)網(wǎng)側(cè)不存在足以產(chǎn)生較大幅值的次同步振蕩的擾動時，可以通過激勵裝置向勵磁系統(tǒng)中注入預(yù)定頻率的擾動信號，其中擾動信號用于引發(fā)發(fā)電機組軸系產(chǎn)生持續(xù)的次同步振蕩。具體實施步驟為：

a、次同步振蕩激勵裝置的輸出接入到勵磁系統(tǒng)，使得輸出可以疊加到勵磁控制信號上。激勵裝置輸出信號的頻率分辨率為0.01Hz，幅值水平為4到20mA，時間長度可控。

b、調(diào)整激勵裝置的輸出幅值和時間，使得激發(fā)出的模態(tài)信號(如模態(tài)轉(zhuǎn)速)包絡(luò)線比較平坦且幅值較大(如0.1rad/s)。

c、設(shè)置激勵裝置輸出時間為50秒，幅值為步驟b中確定的值，輸出激勵。激勵20秒后，投入機端阻尼控制器進行抑制。

具體地，仍舊以機端阻尼控制器抑制電力系統(tǒng)次同步振蕩為例進行說明，需要說明的是，此時電力系統(tǒng)產(chǎn)生擾動的方式是通過激勵裝置向勵磁系統(tǒng)中注入預(yù)定頻率的擾動信號，其中該擾動信號用于引發(fā)發(fā)電機組軸系產(chǎn)生持續(xù)的次同步振蕩。例如，某機組安裝了機端阻尼控制器，進行現(xiàn)場試驗時，通過激勵裝置向勵磁系統(tǒng)中注入持續(xù)的次同步振蕩信號來模擬外部持續(xù)擾動。激勵裝置的輸出幅值為40％，頻率為15.38Hz，激勵持續(xù)時間為50秒。在激勵輸出后的第20秒，投入機端阻尼控制器抑制，模態(tài)轉(zhuǎn)速幅值衰減并維持在較低水平。激勵裝置激發(fā)出的某模態(tài)轉(zhuǎn)速幅值為0.1rad/s左右，投入機端阻尼控制器后，模態(tài)轉(zhuǎn)速幅值降低到0.05rad/s以下。

除對模態(tài)轉(zhuǎn)速信號進行分析外，還需對機端阻尼控制器的輸出電流進行分析，獲得模態(tài)轉(zhuǎn)速幅值衰減情況與機端阻尼控制輸出容量的對應(yīng)關(guān)系。根據(jù)機端阻尼控制器在現(xiàn)場的投運情況，對錄波數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，為下一步機端阻尼控制器的控制參數(shù)(如增益參數(shù))的優(yōu)化調(diào)整提供依據(jù)。

此外，在本實施例中，還可以通過向發(fā)電機的軸系輸入預(yù)定數(shù)值的激勵電流使電力系統(tǒng)產(chǎn)生擾動。

通過以上兩種試驗方法，表明在外部擾動持續(xù)存在即該持續(xù)擾動滿足預(yù)設(shè)擾動條件時，投入機端阻尼控制器，模態(tài)轉(zhuǎn)速幅值會迅速衰減并維持在較低的水平，次同步振蕩得到抑制。退出抑制功能后，如果外部激勵仍然存在，模態(tài)轉(zhuǎn)速值再次增加，次同步振蕩繼續(xù)加劇。

可選地，在本實施例中，抑制電力系統(tǒng)次同步振蕩的裝置還包括：

獲取單元，用于獲取軸系模態(tài)信號的幅值降低至預(yù)定幅值范圍后的輸出幅值。

在本實施例中，獲取到軸系模態(tài)信號的幅值降低至預(yù)定幅值范圍后的輸出幅值可以是模態(tài)轉(zhuǎn)速幅值，在獲取到該模態(tài)轉(zhuǎn)速幅值后，可以進一步判斷機端阻尼控制器投入前后的模態(tài)阻尼水平。

調(diào)整單元，用于根據(jù)軸系模態(tài)信號的幅值和輸出幅值調(diào)整預(yù)設(shè)幅值范圍。

在本實施例中，可以根據(jù)軸系模態(tài)信號的幅值(如模態(tài)轉(zhuǎn)速幅值)和輸出幅值調(diào)整預(yù)設(shè)幅值范圍。此外，除對模態(tài)轉(zhuǎn)速信號進行分析外，還可以對機端阻尼控制器的輸出電流進行分析，獲得模態(tài)轉(zhuǎn)速幅值衰減情況與機端阻尼控制輸出容量的對應(yīng)關(guān)系。根據(jù)機端阻尼控制器在現(xiàn)場的投運情況，對錄波數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，為下一步機端阻尼控制器的控制參數(shù)(如增益參數(shù))的優(yōu)化調(diào)整提供依據(jù)。

根據(jù)本實施例，還提供了一種抑制電力系統(tǒng)次同步振蕩的系統(tǒng)，該抑制電力系統(tǒng)次同步振蕩的系統(tǒng)至少包括本發(fā)明實施例上述內(nèi)容所提供的抑制電力系統(tǒng)次同步振蕩的裝置，以下對本實施例所提供的抑制電力系統(tǒng)次同步振蕩的系統(tǒng)做具體介紹。

圖6是根據(jù)本發(fā)明實施例二的抑制電力系統(tǒng)次同步振蕩的系統(tǒng)示意圖，該系統(tǒng)包括：

轉(zhuǎn)速信號傳感器601，用于采集發(fā)電機轉(zhuǎn)速信號；

控制器603，與所述轉(zhuǎn)速信號傳感器連接，用于生成發(fā)電機轉(zhuǎn)速偏差信號，并在電力系統(tǒng)發(fā)生擾動滿足預(yù)設(shè)擾動條件時，根據(jù)所述發(fā)電機轉(zhuǎn)速偏差信號生成控制信號，以及根據(jù)所述控制信號控制軸系模態(tài)信號的幅值降低至預(yù)定幅值范圍。

可選地，該控制器603可以為機端阻尼控制器，該轉(zhuǎn)速偏差信號傳感器601和該控制器603在系統(tǒng)中的連接關(guān)系和空間位置在此不做限定。

在本實施例中，在電力系統(tǒng)發(fā)生的擾動滿足預(yù)設(shè)擾動條件時，監(jiān)測發(fā)電機轉(zhuǎn)速偏差信號；根據(jù)發(fā)電機轉(zhuǎn)速偏差信號生成控制信號；根據(jù)控制信號控制軸系模態(tài)信號的幅值降低至預(yù)定幅值范圍，解決了相關(guān)技術(shù)中不能有效的抑制電力系統(tǒng)次同步振蕩而導(dǎo)致的發(fā)電機工作效率差，使用壽命低的技術(shù)問題，進而實現(xiàn)了現(xiàn)場檢驗機端次同步阻尼抑制效果的試驗技術(shù)，能夠真實地展示機端次同步阻尼控制器在抑制次同步方面的實現(xiàn)效果。同時，采取激勵裝置向勵磁系統(tǒng)中施加持續(xù)擾動時，幅值和時間可控，由此激發(fā)的模態(tài)幅值也是可預(yù)測的，而機端阻尼控制器的輸出電流也是可以獲得的，由此可以定量得到機端阻尼控制器的抑制效果與輸出容量之間的對應(yīng)關(guān)系，為下一步調(diào)整機端阻尼控制器的控制增益參數(shù)提供依據(jù)。

由上述內(nèi)容可知，本發(fā)明提出了現(xiàn)場檢驗機端次同步阻尼抑制效果的試驗技術(shù)，能夠真實地展示機端次同步阻尼控制器在抑制次同步方面的實現(xiàn)效果。同時，采取激勵裝置向勵磁系統(tǒng)中施加持續(xù)擾動時，幅值和時間可控，由此激發(fā)的模態(tài)幅值也是可預(yù)測的，而機端阻尼控制器的輸出電流也是可以獲得的，由此可以定量得到機端阻尼控制器的抑制效果與輸出容量之間的對應(yīng)關(guān)系，為下一步調(diào)整機端阻尼控制器的控制增益參數(shù)提供依據(jù)。

本發(fā)明提出的檢驗次同步振蕩阻尼效果的試驗技術(shù)不僅可用于檢驗機端阻尼控制器這一種抑制措施，對于其他的次同步振蕩抑制措施，可以采用同樣的試驗方法進行檢驗。除可采用模態(tài)轉(zhuǎn)速信號進行數(shù)據(jù)分析外，在次同步振蕩發(fā)生時，機端電流中也可分離出對應(yīng)的次同步分量，因此可分析電流信號的衰減情況來檢驗抑制措施的阻尼效果。

除了本發(fā)明中提到的激勵裝置外，采用其他的激勵方法也可產(chǎn)生同樣的效果。如本發(fā)明中的抑制裝置機端阻尼控制器，其既可以向網(wǎng)側(cè)注入抑制電流，抑制軸系振蕩，同樣也可向機端注入激勵電流，引發(fā)機組軸系的振蕩。因此其他類似的激勵方法也屬于本發(fā)明的保護范圍。

上述本發(fā)明實施例序號僅僅為了描述，不代表實施例的優(yōu)劣。

在本發(fā)明的上述實施例中，對各個實施例的描述都各有側(cè)重，某個實施例中沒有詳述的部分，可以參見其他實施例的相關(guān)描述。

在本申請所提供的幾個實施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的技術(shù)內(nèi)容，可通過其它的方式實現(xiàn)。其中，以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如所述單元的劃分，可以為一種邏輯功能劃分，實際實現(xiàn)時可以有另外的劃分方式，例如多個單元或組件可以結(jié)合或者可以集成到另一個系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另一點，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些接口，單元或模塊的間接耦合或通信連接，可以是電性或其它的形式。

所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個單元上?？梢愿鶕?jù)實際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實現(xiàn)本實施例方案的目的。

另外，在本發(fā)明各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理單元中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。上述集成的單元既可以采用硬件的形式實現(xiàn)，也可以采用軟件功能單元的形式實現(xiàn)。

所述集成的單元如果以軟件功能單元的形式實現(xiàn)并作為獨立的產(chǎn)品銷售或使用時，可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質(zhì)中?；谶@樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說對現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻的部分或者該技術(shù)方案的全部或部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計算機軟件產(chǎn)品存儲在一個存儲介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺計算機設(shè)備(可為個人計算機、服務(wù)器或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個實施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質(zhì)包括：U盤、只讀存儲器(ROM，Read-Only Memory)、隨機存取存儲器(RAM，Random Access Memory)、移動硬盤、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。