一種電力系統(tǒng)次同步諧振抑制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及電力系統(tǒng)電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制，尤其設(shè)及電力系統(tǒng)次同步諧振抑制方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在電力系統(tǒng)中，汽輪發(fā)電機組經(jīng)串補接入系統(tǒng)可能引發(fā)汽輪機組軸系與電網(wǎng)電氣 系統(tǒng)相互作用的次同步諧振現(xiàn)象。運種電氣-機械諧振現(xiàn)象嚴重時能在短期內(nèi)損壞發(fā)電機 軸系；即使諧振較輕，也會顯著消耗軸的機械壽命。 陽00引 1970年和1971年美國Mohave電站發(fā)電機軸系的兩次扭振破壞后，次同步諧振問 題引起廣泛關(guān)注。解決次同步諧振的根本措施是在系統(tǒng)規(guī)劃階段充分考慮次同步諧振的風 險，從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)避免次同步諧振的發(fā)生。國外電網(wǎng)結(jié)構(gòu)較為完善，近年來已現(xiàn)有關(guān)于次同步 諧振問題的報道。國內(nèi)由于能源和負荷分布不平衡，福射狀大容量遠距離火電送出結(jié)構(gòu)較 為常見，在運種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)裝設(shè)串補存在次同步諧振的奉獻。國內(nèi)外先后嘗試過發(fā)電機組裝 設(shè)極面阻尼繞組、電廠升壓變壓器中性點裝設(shè)阻塞濾波器、附加勵磁阻尼控制、可控旁路電 阻、可控串補、動態(tài)穩(wěn)定器等抑制次同步諧振的措施，上述措施均存在一定的局限性，例如 成本高、效果差、實施困難等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服上述缺陷，本發(fā)明提供一種電力系統(tǒng)次同步諧振抑制方法。
[0005] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是： 一種電力系統(tǒng)次同步諧振抑制方法，采用靜止無功補償器（SVC)抑制次同步諧振，對 SVC基波電納參考值進行次同步頻率調(diào)整，控制其輸出大小和相位適當?shù)哪B(tài)互補頻率電 流，在機組中產(chǎn)生對應(yīng)模態(tài)的阻尼扭矩，達到抑制次同步諧振的目的，具體包括W下步驟： (1)對SVC母線電壓分解成不同頻率分量，靜止無功補償器的輸出電流為：
① 式中：1|為基波電壓；^份為與SVC特征諧波相關(guān)的電壓分量（對于6脈波SVC，p=6); Uui um為與軸系次同步模態(tài)頻率互補的電壓分量；B 1，8。1 um，Bpk ±1分別為SVC與Ui， Uw。。，U Pk ±1對應(yīng)產(chǎn)生同頻率電流的等效電納；Bi , Pk ±1為與Ui產(chǎn)生特征諧波電流對應(yīng) 的等值電納；和com分別為基波和次同步模態(tài)的角頻率；N為軸系次同步模態(tài)的數(shù)目； 王。15。為其他可忽略的頻率成分； 根據(jù)工頻相控原理，有：
② 式中：Td和Tg分別為晶閩管回路的延時和脈沖控制的等效慣性時間常數(shù)；B 為基波 電納參考值； (2)在SVC基波電納參考值中加入次同步頻率分量，如下式：
③ 式中:曇1嚇芽口疆曜分別力觀^納參考值的胃流分脂口副步頻率調(diào)制分 為初相位； 進而變化如下④ 式中：BiD和B Im分別為基波電納的
直流和次同步分量；黎為初相位；由于式③不是簡 單線性函數(shù)，故式④中采用約等于號； (3 >將式④代入式①等號右邊的第一項，并令勤教ii鑛襄讓藥，則有：
⑥ 式⑥中包含=項，分別為基波、次同步頻率和超同步頻率電流分量，同理，對基波電納 的次同步調(diào)制還會在特征諧波電流兩側(cè)產(chǎn)生對應(yīng)的分數(shù)次諧波電流，進而SVC電流表示 為：
⑧ 式中：為基波電流，為由Ul和Blm決定的次同步和超同步頻率電流:?!和 分別為特征諧波電流及其兩側(cè)的分數(shù)次諧波電流分量；為除上述分量外的其 他分量。
[0006] (4)對SVC基波電納進行各模態(tài)頻率露的適當調(diào)制，輸出電流將包括頻率為 的次同步或超同步電流分量，而進入發(fā)電機定子的W次同步電流分量為主，他們均 會在機組軸系形成抑制次同步諧振所需的、頻率為懸m的次同步扭矩；控制和調(diào)整信號的幅 值和初相位，即可調(diào)節(jié)次同步或超同步頻率電流和對應(yīng)扭矩的幅值和相位，從而達到抑制 次同步諧振的目的。
[0007] 本發(fā)明的有益效果是：該方法不會影響可控高抗補償無功、抑制電壓波動和限制 過電壓的基本功能，效果明顯，成本低廉。
【具體實施方式】
[0008] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進一步的說明。
[0009] 一種電力系統(tǒng)次同步諧振抑制方法，采用靜止無功補償器（SVC)抑制次同步諧振， 對SVC基波電納參考值進行次同步頻率調(diào)整，控制其輸出大小和相位適當?shù)哪B(tài)互補頻率 電流，在機組中產(chǎn)生對應(yīng)模態(tài)的阻尼扭矩，達到抑制次同步諧振的目的，具體包括W下步 驟： (1) 對SVC母線電壓分解成不同頻率分量，靜止無功補償器的輸出電流為：
① 式中：?為基波電壓;^總為與SVC特征諧波相關(guān)的電壓分量（對于6脈波SVC，p=6); Uui um為與軸系次同步模態(tài)頻率互補的電壓分量；B 1，8。1 um，Bpk ±1分別為SVC與Ui， Uw。。，U Pk ±1對應(yīng)產(chǎn)生同頻率電流的等效電納；Bi , Pk ±1為與Ui產(chǎn)生特征諧波電流對應(yīng) 的等值電納；和com分別為基波和次同步模態(tài)的角頻率；N為軸系次同步模態(tài)的數(shù)目； 王。15。為其他可忽略的頻率成分； 根據(jù)工頻相控原理，有：
② 式中：Td和Tg分別為晶閩管回路的延時和脈沖控制的等效慣性時間常數(shù)；B 為基波 電納參考值； (2) 在SVC基波電納參考值中加入次同步頻率分量，如下式：
③ 式中：，和'分別為基波電納參考值的直流分量和次同步頻率調(diào)制分量； 為初相位； 進而變化如下
④ 式中：BiD和B Im分別為基波電納的直流和次同步分量；蕾為初相位；由于式③不是簡 單線性函數(shù)，故式④中采用約等于號； (3) 將式④代入式①等號右邊的第一項，并令各麓餐鐘i鑛議，則有：
⑥ 式⑥中包含=項，分別為基波、次同步頻率和超同步頻率電流分量，同理，對基波電納 的次同步調(diào)制還會在特征諧波電流兩側(cè)產(chǎn)生對應(yīng)的分數(shù)次諧波電流，進而SVC電流表示 為：
⑧ 式中：| 1為基波電流，為由Ul和Blm決定的次同步和超同步頻率電流；!自總和 分別為特征諧波電流及其兩側(cè)的分數(shù)次諧波電流分量；為除上述分量外的其 他分量。 陽010] (4)對SVC基波電納進行各模態(tài)頻率iim的適當調(diào)制，輸出電流將包括頻率為 的次同步或超同步電流分量，而進入發(fā)電機定子的W次同步電流分量為主，他們均 會在機組軸系形成抑制次同步諧振所需的、頻率為霞的次同步扭矩；控制和調(diào)整信號的幅 值和初相位，即可調(diào)節(jié)次同步或超同步頻率電流和對應(yīng)扭矩的幅值和相位，從而達到抑制 次同步諧振的目的。
[0011] 本發(fā)明的技術(shù)方案不限于上述具體實施例的限制，凡是根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案做 出的技術(shù)變形，均落入本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種電力系統(tǒng)次同步諧振抑制方法，其特征在于：采用靜止無功補償器（SVC)抑制 次同步諧振，對SVC基波電納參考值進行次同步頻率調(diào)整，控制其輸出大小和相位適當?shù)?模態(tài)互補頻率電流，在機組中產(chǎn)生對應(yīng)模態(tài)的阻尼扭矩，達到抑制次同步諧振的目的，具體 包括以下步驟： (1) 對SVC母線電壓分解成不同頻率分量，靜止無功補償器的輸出電流為：式中：?為基波電壓；_丨為與SVC特征諧波相關(guān)的電壓分量（對于6脈波SVC，p=6); u?i ωηι為與軸系次同步模態(tài)頻率互補的電壓分量ωηι，Βρ1?±1分別為SVC與w，ιι ω1 ωηι，u pk±1對應(yīng)產(chǎn)生同頻率電流的等效電納；^ pk ±1為與ι產(chǎn)生特征諧波電流對應(yīng)的等 值電納；ω 1和com分別為基波和次同步模態(tài)的角頻率；N為軸系次同步模態(tài)的數(shù)目； 為其他可忽略的頻率成分； 根據(jù)工頻相控原理，有：② 式中：1和T s分別為晶閘管回路的延時和脈沖控制的等效慣性時間常數(shù)；B 1>rcf為基波 電納參考值； (2) 在SVC基波電納參考值中加入次同步頻率分量，如下式：③ 式中：U^分別為基波電納參:考值的直流1分量和次同步頻率調(diào)制分量； 為初相位； 進而變化如下④ JS-? 式中辦。和Β 1ηι分別為基波電納的直流和次同步分量；為初相位；由于式③不是簡 單線性函數(shù)，故式④中采用約等于號； (3) 將式④代入式①等號右邊的第一項，并令％ = 鮮，則有：⑤ 式⑤中包含三項，分別為基波、次同步頻率和超同步頻率電流分量，同理，對基波電納 的次同步調(diào)制還會在特征諧波電流兩側(cè)產(chǎn)生對應(yīng)的分數(shù)次諧波電流，進而SVC電流表示 為：⑥ 式中為基波電流，Ik^為由Ul和Blm決定的次同步和超同步頻率電流；和 分別為特征諧波電流及其兩側(cè)的分數(shù)次諧波電流分量為除上述分量外的其 他分量。 (4)對SVC基波電納進行各模態(tài)頻率· "的適當調(diào)制，輸出電流將包括頻率為g f 1? 的次同步或超同步電流分量，而進入發(fā)電機定子的以次同步電流分量為主，他們均會在機 組軸系形成抑制次同步諧振所需的、頻率為· "的次同步扭矩；控制和調(diào)整信號的幅值和初 相位，即可調(diào)節(jié)次同步或超同步頻率電流和對應(yīng)扭矩的幅值和相位。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電力系統(tǒng)次同步諧振抑制方法，采用靜止無功補償器（SVC）抑制次同步諧振，對SVC基波電納參考值進行次同步頻率調(diào)整，控制其輸出大小和相位適當?shù)哪B(tài)互補頻率電流，在機組中產(chǎn)生對應(yīng)模態(tài)的阻尼扭矩，達到抑制次同步諧振的目的。該方法不會影響可控高抗補償無功、抑制電壓波動和限制過電壓的基本功能，效果明顯，成本低廉。
【IPC分類】H02J3/18, H02J3/38, H02J3/00
【公開號】CN105633945
【申請?zhí)枴緾N201410610956
【發(fā)明人】晁杰, 職承波, 郎海濤, 朱曉艷, 王光輝, 楊照軍
【申請人】國家電網(wǎng)公司, 溫縣供電有限責任公司
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2014年11月4日