一種基于模態(tài)阻尼電流注入的次同步振蕩抑制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)穩(wěn)定與控制領(lǐng)域，尤其涉及一種基于模態(tài)阻尼電流注入的次 同步振蕩抑制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]固定串聯(lián)電容補(bǔ)償（FSC)及高壓直流輸電（HVDC)是提高電力系統(tǒng)輸送能力及穩(wěn) 定性的經(jīng)濟(jì)有效措施。然而，固定串聯(lián)電容補(bǔ)償會引起發(fā)電機(jī)組的次同步諧振（SSR)，HVDC 又會與距離其較近的發(fā)電機(jī)組發(fā)生相互激勵，產(chǎn)生次同步振蕩（SS0)，這兩種現(xiàn)象都有可能 導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組的軸系疲勞，甚至可能引起軸系斷裂。在我國，大容量、遠(yuǎn)距離、跨區(qū)域輸電已 經(jīng)成為電力系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。隨著輸電線路串聯(lián)電容補(bǔ)償器的投運(yùn)數(shù)量增多，我國的 次同步振蕩問題也變得突出起來，特別是大功率高電壓直流輸電在集中式火電和規(guī)模化風(fēng) 電電力輸送中的廣泛應(yīng)用，其具有的高速功率控制功能與快速調(diào)節(jié)特性在提高輸電能力及 其靈活性的同時，也引起了交直流系統(tǒng)中的扭振相互作用，同樣導(dǎo)致系統(tǒng)在次同步頻率下 的電磁振蕩，甚至危害到發(fā)電機(jī)組軸系的安全運(yùn)行。
[0003] 在次同步振蕩抑制方面，國內(nèi)外學(xué)者相繼提出了一些抑制方法，如阻塞濾波器、附 加勵磁阻尼控制、直流附加阻尼控制、靜止無功補(bǔ)償器（SVC)、靜止同步補(bǔ)償器（STATC0M) 等。已有技術(shù)中最有效的方法之一是基于STATC0M的阻尼控制方法，其基本原理是通過合 適的阻尼控制策略向發(fā)電機(jī)中注入與發(fā)電機(jī)模態(tài)頻率互補(bǔ)的次同步和超同步電流，產(chǎn)生次 同步阻尼轉(zhuǎn)矩，提高電氣阻尼，從而抑制次同步振蕩。然而，已有的次同步阻尼控制策略并 沒有考慮實(shí)際系統(tǒng)對次同步電流和超同步電流不同的分流作用，使STATC0M的輸出次同步 電流和超同步電流基本相等，導(dǎo)致STATC0M輸出的次同步或超同步電流的利用率降低，同 樣容量下降低了STATC0M的抑制能力。例如，當(dāng)注入發(fā)電機(jī)的次同步電流遠(yuǎn)大于超同步電 流產(chǎn)生時，應(yīng)該使STATC0M只輸出次同步電流，這樣可以有效提高STATC0M的抑制能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了更加有效的抑制多模態(tài)次同步振蕩，同時提高裝置輸出電流利用率，本發(fā)明 提出了一種基于模態(tài)阻尼電流注入的次同步振蕩抑制方法。
[0005] -種基于模態(tài)阻尼電流注入的次同步振蕩抑制方法，其特征在于： 步驟1 :采集發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速偏差信號A? ; 步驟2 :轉(zhuǎn)速偏差信號經(jīng)模態(tài)濾波器提取出各模態(tài)信號ACOi，具體包括： 所述轉(zhuǎn)速偏差信號經(jīng)模態(tài)1濾波器得到模態(tài)1信號d所述轉(zhuǎn)速偏差信 號經(jīng)模態(tài)2濾波器得到模態(tài)2信號A?2…所述轉(zhuǎn)速偏差信號A?經(jīng)模態(tài)N濾波器得到模 態(tài)N信號A?N; 步驟3 :所述模態(tài)信號AO1經(jīng)比例移相器得到各模態(tài)控制信號A? ^cidi，具體包括： 所述模態(tài)1信號A?i經(jīng)比例移相器1得到模態(tài)1控制信號A?』;所述模態(tài)2信號A?2經(jīng)比例移相器2得到模態(tài)2控制信號A? ^…所述模態(tài)N信號A?N經(jīng)模態(tài)N濾波 器得到模態(tài)N控制信號A? MdN; 步驟4 :所述模態(tài)控制信號AOncidi (i=l，2…N)移相90度，得到正交的模態(tài)的模態(tài)控 制信號(i=l，2…N); 步驟5 :采集逆變器接入點(diǎn)系統(tǒng)側(cè)abc三相電壓值'以丸c>，經(jīng)鎖相環(huán)PLL得到a相 基波電壓的同步相角《t及a相同步信號sin?t，依次滯后120%分別得到be相基波電壓 的同步相角《t-120。、cot-240。及其同步信號sin(cot-120。）、sin(cot-240。）； 步驟6 :所述abc相同步相角經(jīng)加上可調(diào)相位A0丨（i=l，2…N)并分別取正弦和余弦，

步驟10 :采集全控型逆變器的直流電容的電壓偏差量#1?，經(jīng)低通濾波器、比例積 分環(huán)節(jié)得到基波有功電流峰值^>，該峰值分別乘以所述abc各相基波電壓的同步信號，即 得到維持逆變器直流電壓穩(wěn)定的abc各相基波有功電流補(bǔ)償信號具體包括：
進(jìn)而產(chǎn)生抑制次同步振蕩和維持全控型逆變器直流電壓穩(wěn)定的電流分量。所述全控型逆變 器的主拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括三相兩電平結(jié)構(gòu)、多重化結(jié)構(gòu)、多電平結(jié)構(gòu)、H橋級聯(lián)結(jié)構(gòu)和MMC結(jié)構(gòu)。
[0006] 本發(fā)明響應(yīng)速度快，逆變器輸出電流利用率高，同時可以兼顧多個次同步扭振模 態(tài)，能夠有效抑制各種原因引起的次同步振蕩，提尚系統(tǒng)次同步穩(wěn)定性，降低大型發(fā)電機(jī)的 軸系扭振疲勞損傷。
【附圖說明】
[0007] 圖1為基于全控型逆變器的次同步振蕩抑制方法的控制框圖； 圖2為基于模態(tài)阻尼電流注入的次同步振蕩抑制方法用于同步發(fā)電機(jī)的具體實(shí)施示 意圖； 圖3為模態(tài)信號提取環(huán)節(jié)的【具體實(shí)施方式】； 圖4為阻尼電流控制環(huán)節(jié)的【具體實(shí)施方式】； 圖5為直流電壓控制環(huán)節(jié)的【具體實(shí)施方式】。
[0008]
【具體實(shí)施方式】
[0009] 下面結(jié)合附圖，對進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，下述說明僅僅是示例性的，而不 是為了限制本發(fā)明的范圍及其應(yīng)用。
[0010] 附圖2是基于模態(tài)阻尼電流注入的次同步振蕩抑制方法用于同步發(fā)電機(jī)的具體 實(shí)施示意圖，該方法提取發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速偏差信號中的次同步模態(tài)信號、全控型逆變器的直流 電容的電壓偏差量，經(jīng)阻尼電流控制環(huán)節(jié)和直流電壓電壓控制環(huán)節(jié)得到用于抑制次同步振 蕩的次同步或超同步阻尼電流指令信號和維持全控型逆變器直流電壓穩(wěn)定的基波有功電 流指令信號，附圖3為模態(tài)信號提取環(huán)節(jié)的【具體實(shí)施方式】，圖4為阻尼電流控制環(huán)節(jié)的具體 實(shí)施方式，圖5為直流電壓控制環(huán)節(jié)的【具體實(shí)施方式】；通過PffM控制使全控型逆變器輸出電 流跟蹤上述電流指令信號，注入到發(fā)電機(jī)組中，產(chǎn)生阻尼次同步振蕩的電磁轉(zhuǎn)矩，從而達(dá)到 抑制次同步振蕩的目的?！揪唧w實(shí)施方式】如下： 步驟1 :采集發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速偏差信號A? ; 步驟2 :轉(zhuǎn)速偏差信號經(jīng)模態(tài)濾波器提取出各模態(tài)信號Acoi，具體包括： 所述轉(zhuǎn)速偏差信號經(jīng)模態(tài)1濾波器得到模態(tài)1信號d所述轉(zhuǎn)速偏差信 號經(jīng)模態(tài)2濾波器得到模態(tài)2信