[发明专利]综合发电厂和电网信息实现次同步振荡的监测和控制的多级监控方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统、大型火力发电厂、串补输电、直流输电和电力系统电力电子技术应用领域，与电力系统次同步振荡(SSO/SSR)相关的电力领域。

背景技术

大型火力汽轮机组技术是我国重大装备的关键设备之一，大功率机组的轴系具有轻质柔性、多支承、大跨距、高功率密度的特征，发电机材料利用系数提高，轴系截面功率密度相对增大，轴系的加长使扭转刚度下降，轴系固有频率谱相对较密，诱发振动的能量较低；同时电力系统的超高压远距离输电大量采用串补电容提高电网输电能力，以及新型采用电力电子元件的输配电和控制技术的应用，这些电网新技术可能导致产生次同步谐振(SSR)或次同步振荡(SSO)，本文统称为次同步振荡(SSO/SSR)，将可能导致发电机组发生严重的扭振，直至机组轴系断裂，同时对电力系统的安全运行也带来危害。

对于轻微的次同步振荡，由于对发电机组没有伤害，可以通过实时报警，提醒运行人员注意并分析发生次同步振荡的原因。对于将对机组或电网产生破坏性危害的严重的次同步振荡可以切除电网侧的串补电容或其它引发次同步振荡的电力电子设备来平息次同步振荡，当发电机组收到次同步振荡导致的轴系机械危害时可以通过轴系扭振保护装置(TSR)动作切除机组，从而保护发电机组安全运行。发电机组轴系扭振保护(TSR)装置是一种通过实时检测发电机组轴系的扭振模态，进而计算轴系发生扭振时各个危险界面的危害程度，可以在轴系遭到破坏之前发出报警或跳闸命令的自动装置。

次同步振荡(SSO/SSR)发生的机理复杂，且表现非常隐蔽，检测次同步振荡是项重要、迫切且难度巨大的工作。目前发电厂和电网运行部门尚缺乏检测次同步振荡的技术手段，本专利提供了一种联合发电厂控制中心和电网控制中心的多级监控次同步振荡的措施和方法。

发明内容

由于大容量发电厂点对网向电力系统供电需要很大的电力输送容量，在输电线路上采用串补电容技术或可控串补电容技术得到越来越多的应用。另外大容量的电力电子设备会提高电力系统的控制和运行水平，这些新技术都导致发电厂的送出系统发生次同步振荡或次同步谐振，进而危害发电机组和电网运行安全。

电网的次同步振荡或次同步谐振将在发电厂的机组轴系上激发与发电机组机械固有频率相关的轴系扭振，次同步振荡或次同步谐振的振荡能力在发电机组中表现为机械能量、电气能量的相互转化。检测次同步振荡最灵敏的位置是发电机组轴系，由于次同步振荡的能量与电力系统的工频能量相比很小，因此在电网侧检测次同步振荡的灵敏度很低。

当检测到发生了较严重的次同步振荡时，可以给发电厂、电网的运行人员报警，也可以通过自动装置切除串补电容等电网侧引发次同步振荡的设备或切除发电厂的发电机组。识别次同步振荡(发电机组扭振)最灵敏的位置是发电厂，而抑制或消除次同步振荡的措施可能在检测次同步振荡灵敏度不足的电网侧，只有把发电厂和电网侧联合为一个监测并控制次同步振荡的整体系统才能有效实现对发电厂送出系统的次同步振荡的监控和保护。

本发明采用如下技术方案：

一种综合利用发电厂和电网次同步振荡信息的多级检测和控制次同步振荡的方法，该方法在发电厂装设机组轴系扭振保护装置(TSR)，在电网侧装设旁路控制器，利用机组轴系扭振保护装置(TSR)具有最高的检测次同步振荡的灵敏度，通过机组轴系扭振保护装置(TSR)的整定以及电网次同步振荡信息实现对机组轴系扭振严重程度和所述同步或次同步振荡的不同发展阶段的识别，实现多级报警和多级跳闸；该方法包括以下步骤：

1)在可能产生次同步振荡(SSO)或次同步谐振(SSR)的发电厂送出系统中，在发电厂的各台机组装设机组轴系扭振保护装置(TSR)，整定所述机组轴系扭振保护装置(TSR)，实时检测发电厂的各台机组轴系扭振；

2)在电网侧装设旁路控制器，用于旁路或切除电网上装设的串补电容或其它可能导致同步振荡(SSO)或次同步谐振(SSR)的电力电子设备；

3)所述轴系扭振保护装置(TSR)、旁路控制器以及电网调度中心通过通信通道实现通信，所述轴系扭振保护装置(TSR)还与电厂主控室相连；

4)所述轴系扭振保护装置(TSR)根据所检测的机组轴系扭振和设置在所述轴系扭振保护装置(TSR)中的整定值判别所述机组轴系扭振的严重程度分别发出第一报警信号、发出第二报警信号并同时启动旁路控制器识别电网是否发生同步振荡(SSO)或次同步谐振(SSR)；