[发明专利]抑制次同步振荡的并联型FACTS装置的容量估算方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统控制技术领域，尤其涉及一种抑制次同步振荡的并联型FACTS装置的容量估算方法。

背景技术

电力系统次同步振荡(SubsynchronousOscillation，SSO)是由于系统中机械设备和电气设备动态特性耦合作用所引发的动态行为。当电力系统发生次同步振荡时，会在机械系统的轴系和电气系统的相关变量中产生等幅值甚至增幅的扭振和振荡。严重的电力系统次同步振荡和轴系扭振会直接导致大型发电机转子轴系的严重破坏，这将对电力系统安全运行造成很大威胁。因此，对于次同步振荡的抑制十分重要，在待保护的发电机出口安装并联型FACTS装置(如STATCOM，SVC等)是一种有效的方法。

用于抑制次同步振荡的发电机端并联型FACTS装置的容量选取是装置的主电路和控制参数设计的重要依据。目前国内外文献提出的容量估算方法，主要是依据工程实际经验，所得的结果往往过于粗略，若选取的容量过小，则达不到有效的抑制效果，若选取的容量过大，则会大大增加成本，经济性较差。因此，需要一个较为准确的容量估算方法。

发明内容

为了解决目前电力系统次同步振荡抑制技术中发电机端并联型FACTS抑制装置容量选取过于粗略而导致装置容量的浪费或者不足的问题，本发明提出了一种用于抑制电力系统次同步振荡的发电机端并联型FACTS装置的容量估算方法，包括：

步骤1：确定发电机发生稳定的次同步振荡时次同步电磁转矩与转速偏差的相位差；

步骤2：确定发电机发生次同步振荡时各种情况下最大的次同步电磁转矩幅值；

步骤3：根据步骤1中的相位差和步骤2中的最大的次同步电磁转矩幅值，确定将电力系统由负阻尼状态校正为零阻尼状态时所需的最小附加次同步阻尼电磁转矩幅值；

步骤4：确定并联型FACTS装置输出次同步电流与并联型FACTS装置注入待研究发电机内部次同步补偿电流之间的频率响应特性；

步骤5：根据步骤3中的最小附加次同步阻尼电磁转矩计算步骤4中的并联型FACTS装置输出的次同步补偿电流，进而作为计算装置容量的依据。

所述步骤1具体为：建立待研究电力系统的仿真模型，采用频率扫描法对系统进行小信号测试，确定待研究发电机发生等幅值的次同步振荡时，发电机次同步电磁转矩与转速偏差的相位差。

所述步骤2中的最大的次同步电磁转矩幅值根据通过对建立的电力系统仿真模型进行运行工况和故障测试获得。

所述步骤3中的最小附加次同步阻尼电磁转矩幅值其中|ΔT_e|为最大的次同步电磁转矩幅值，为发电机次同步电磁转矩与转速偏差的相位差。

所述步骤4中的频率响应特性通过频率扫描法确定并联型FACTS装置输出次同步电流与其注入待研究发电机内部次同步补偿电流之间传递函数的频率响应特性获得，传递函数可直接由系统等值计算或仿真得到。

所述步骤5包括：根据并联型FACTS装置注入待研究发电机内部次同步补偿电流与其产生的附加阻尼次同步转矩的关系，结合步骤3确定的最小附加次同步阻尼转矩，和步骤4确定的并联型FACTS装置输出次同步电流与并联型FACTS装置注入待研究发电机内部的次同步补偿电流的幅值和相位的频率响应特性，确定并联型FACTS装置输出的次同步电流，该电流即可以作为装置容量的计算依据。

所述并联型FACTS装置包括静止无功补偿装置或静止同步补偿装置。

所述频率扫描法是在电力系统中施加某一个或几个频率的扰动分量，获取在此扰动下电力系统中同一频率的某一个或几个电气量的幅值和相位。

本发明的有益效果在于：本发明提出的控制分析方法，以复转矩系数法为基础，物理概念明确，分析计算简便，有效解决用于抑制电力系统次同步振荡的发电机端并联型FACTS装置的容量估算问题。

附图说明

图1是发电机端并联型FACTS装置抑制发电机次同步振荡的结构原理示意图。

图2是发电机电磁转矩矢量关系图。

具体实施方式

下面结合附图，对实施例作详细说明。

图1是发电机端并联型FACTS装置抑制发电机次同步振荡的结构原理示意图。图1中，FACTS装置并联在待保护的发电机端口，装置正常工作时其特性类似一个受控电流源，发出次同步电流Δi_sub，该电流经外部网络分流后注入到发电机内部，产生附加阻尼转矩，使得发电机的合成电磁转矩的阻尼转矩分量为正，从而抑制发电机次同步振荡的发生。