[发明专利]一种基于晶闸管控制电抗器抑制次同步振荡的方法

说明书

技术领域

本发明提出一种使用晶闸管控制电抗器(TCR)来抑制电力系统次同步振荡的方法，属于抑制电力系统次同步振荡产生的创新技术。

背景技术

交流输电线路采用串联电容补偿，可以大大提高交流线路的输送能力，具有巨大的经济效益。近年来，以内蒙古伊敏电厂、托克托电厂、上都电厂和陕西锦界电厂为代表的大型煤电基地都采用了交流线路加串联电容补偿的输电方式。但交流线路加串联电容补偿的输电方式，可能会引起发电机组的次同步谐振(SSR)问题，成为电网安全运行的一大威胁。

为了抑制SSR，人们提出了多种解决方案。而采用柔性交流输电(FACTS)装置来抑制SSR近年来得到了更多的关注，并已在实际工程中得到应用。其中晶闸管控制电抗器(TCR)，由2个反相并联的晶闸管与1个电抗器相串联组成，并联在被保护的发电机机端母线上。通过对晶闸管的控制可以改变TCR输出电纳B_pu，其与触发角的关系满足利用此公式可将电纳信号转化为相应的触发角信号α，送到触发环节中，产生相应的触发脉冲，实现对TCR电流的调制。

迄今为止，已有大量文献对TCR抑制SSR的原理及其控制策略进行了研究。如比例型控制、包含电压控制回路的比例型控制、模式控制、PID控制、SIMO控制、最优控制和基于神经网络控制等。这些控制策略中有2个问题没有得到很好解决。第1个问题是控制策略的物理意义不明确，工程实施存在一定难度。第2个问题是控制器设计大多基于TCR的基波稳态模型，而此模型在次同步频率范围内并不适用，因而这种控制器设计方法在理论上存在缺陷。

发明内容

本发明提出一种基于晶闸管控制电抗器(TCR)的抑制电力系统次同步谐振的方法。通过对TCR触发角的附加控制，来提高电力系统的阻尼，从而抑制电力系统次同步振荡的产生。

一种基于晶闸管控制电抗器的抑制电力系统次同步振荡的方法，以发电机转速偏差信号作为晶闸管控制电抗器附加控制器的输入信号，通过对该输入信号进行放大和相位补偿得到附加控制信号，通过该附加控制信号将晶闸管控制电抗器(TCR)中的无功电流调制成与发电机转速偏差反相，从而达到抑制次同步振荡的目的，其基本原理图如图1所示。所述附加控制信号的生成包括如下步骤，具体如图2所示：

(1)采集电力系统中发电机(本发明中若无特殊说明，所述的发电机均指需要通过本发明方法保护的那台发电机)的转速差信号Δω，转速差信号是指发电机的实际转速与额定转速的差值；

(2)对转速差信号Δω进行滤波处理，得到发电机轴系的各扭振频率信号；进行滤波处理时，可以利用多通道低相移带通滤波器对转速差信号Δω进行滤波，其中带通滤波器通带中心频率调谐为发电机轴系各扭振频率，通过滤波得到多路信号，而每一路信号分别对应发电机轴系各扭振频率；

(3)对滤波得到的多路信号分别进行放大和相位补偿后，进行叠加得到附加控制信号。

实际应用中，通过多个超前滞后环节分别对经过放大的各路信号进行相位补偿，可以实现较大角度的相位补偿。

所述的超前滞后环节的传递函数可以表示为的形式，其中：

T_a、T_b为超前滞后环节的时间常数，

n＝T_b/T_a＝(1-sinφ)/(1+sinφ)

Ta=1/(ωxn)]]>

T_b＝nT_a

ω_x为所选择的相位补偿频率，即发电机的轴系扭振频率；

φ为ω_x所对应的需要补偿的滞后相角。

在确定需要补偿的滞后相角φ时，参见式(1)