[发明专利]基于SVC的次同步振荡反振荡抑制系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及大型发电机组稳定控制领域，具体涉及基于SVC功率信号发生装置的次同步振荡反振荡抑制系统及方法。

背景技术

我国由于能源分布不均，形成了“西电东送”的电力格局。这种采用串联补偿电容进行大容量、远距离输电的方式，使得大型发电机组的次同步振荡成为电力系统的一个突出问题。

次同步振荡属于系统的振荡失稳，它是由电力系统中一种特殊的机电耦合作用引起的。次同步振荡最大的危害是，可能导致大型汽轮发电机组转子轴系的严重破坏，造成重大事故，危机电力系统的运行安全。如20世纪70年代初，美国Mohave电厂发生的大型汽轮发电机组转子大轴损坏的严重事故。我国内蒙古托克托、上都、东北伊敏电厂、陕西锦界等送出工程，在实际应用或分析计算中，均发现了不同程度的次同步振荡问题。

依据IEEE工作组的报告，次同步振荡抑制措施主要分四类：①阻尼和滤波；②继电保护及监测保护；③系统开关操作和机组切除；④发电机组和系统的改造。本发明专利中，利用基于SVC的反振荡控制方法对次同步振荡进行抑制，属于阻尼和滤波方法。通过反振荡抑制方法，控制SVC功率信号发生装置，将次同步振荡中的谐波滤除，增加系统对次同步振荡的电气阻尼。

次同步振荡是一种复杂的系统失稳现象：首先，它的发生过程很复杂，涉及一种原动机轴系与电气系统的相互激发行为，属于机电耦合振荡；其次，它的成因多种多样，不仅有常见的串补电容引起的次同步振荡，HVDC和一些有源快速控制装置也能引起次同步振荡；最后，它的谐波成分也比较复杂，汽轮机有几个扭振模态，次同步振荡就有几种可能的频率。

由于次同步振荡的这些复杂性，目前被提出用来抑制次同步振荡的控制方法，大多还无法实际应用到工程中去，有很多需要研究和讨论的地方。如最优控制方法，神经网络调节法，以及通过对次同步振荡的极点配置设计控制器的方法等。反振荡抑制方法控制方便，结构简单，SVC功率信号发生装置，理论成熟，设备投入成本低，甚至可以直接改造原有设备或完善原有设备的控制系统。本发明提出的基于SVC功率信号发生装置的次同步振荡的反振荡抑制方案，在实际工程应用中是一种很好的选择。

发明内容

本发明的目的在于提供一种次同步振荡抑制方案，这种方案以反振荡理论为基础，SVC功率信号发生器为载体，可以有效抑制大型发电机组中存在的次同步振荡，保障电力系统的安全运行。本发明所要解决的技术问题是将从系统检测到的扭振模式分量，通过反振荡理论转化为SVC功率信号发生器的控制信号，使其发出相应无功，抑制次同步振荡的发生。

本发明中，反振荡理论抑制次同步振荡的原理如下：次同步振荡发生时，发电机的电气振荡频率与汽轮机的轴系某一模态频率f_m互补，在扰动发生后，发电机定子上将流过次同步频率为f₀-f_m的电流分量(f₀为工频)，由于其产生的转矩与转速偏差Δω同相位，因此会产生负阻尼的作用，使振荡越来越严重，故要实现次同步振荡的抑制，就要减小定子电流中次同步频率分量的影响，即减小次同步频率为f₀-f_m的电流分量。反振荡控制法，就是将系统中含有原动机扭振模式分量的测量信号，转化为与之相抵消的电网功率级电流，通过电力电子装置输入系统，从而消除系统中频率为f₀-f_m的次同步频率电流，减小定子中次同步电流分量的负阻尼作用。

根据本发明的一个方面，提供一种基于SVC的次同步振荡反振荡抑制系统，包括如下装置：

前置测量控制装置，用于将原动机的扭振模式分量信号测量出来，经过一系列信号处理环节，输出给SVC功率信号发生装置；

SVC功率信号发生装置，用于根据前置测量控制装置的输出对电气系统发出抑制次同步振荡的无功电流信号；

其中：

所述前置测量控制装置包括如下装置：

测量处理器，用于测量原动机的扭振模式分量信号，然后将扭振模式分量信号输出给反相放大器；

反相放大器，用于对所述扭振模式分量进行反相放大，使反相放大后的信号能够控制电力电子装置输出电网功率级别电流，然后将所述反相放大后的信号输出给低通滤波器；

低通滤波器，用于滤除所述反相放大后的信号中干扰的高频信号，然后将滤波后的信号输入相位补偿器；

相位补偿器，用于对所述滤波后的信号中因电气系统及所述测量处理器和低通滤波器引起的相位延迟进行补偿，然后将相位补偿后的信号输出给SVC功率信号发生装置；