[发明专利]一种直流系统的附加次同步阻尼控制方法

说明书

本发明公开了一种直流系统的附加次同步阻尼控制方法，包括以下步骤：1）通过测试信号法得到不同工况下发电机组的电气阻尼系数，对比分析高压直流输电整流侧交流系统强弱、输送功率大小以及控制器参数对次同步振荡阻尼特性的影响；2）将单机高压直流输电系统算例模型改为交直流并联运行方式，分析交直流并联运行系统的次同步振荡阻尼特性；3）选择单通道直流系统附加次同步阻尼控制器结构，包括频率检测环节、带通滤波环节、放大环节、相位补偿环节和限幅环节，并且采用传统的相位补偿法确定控制器参数。本发明的方法简单易行，通用性好。

技术领域

本发明属于智能电网领域，特别涉及一种直流系统的附加次同步阻尼控制方法。

背景技术

由于我国地域辽阔，能源分布及负荷发展很不平衡，因此远距离大容量输电势在必行。随着“西电东送”战略的实施和大区互联大电网的逐步形成，我国电力系统已进入大机组、超高压、超大规模、远距离、交直流混合输电的时代。日益复杂的系统结构使得电力系统的安全稳定运行问题变得更加突出，系统失稳造成的损失也越来越大。由于交流线路的串补电容以及直流输电系统等均可能引起汽轮发电机的次同步振荡问题，而这种扭振现象会导致发电机组转子轴系的疲劳积累，甚至严重破坏，危及电力系统的安全运行。因此，次同步振荡问题是交直流互联大电网中一个必须解决的关键问题。

由线路串补电容引起的次同步谐振现象，最早发现于美国Mohave电厂；之后，在美国Square Butte直流输电工程中又发现了由高压直流输电引起的汽轮发电机组的次同步振荡问题。这些次同步振荡现象发生突然，后果严重，引起了工业界的广泛关注。国际电气电子工程师协会成立了次同步谐振工作组，负责组织和开展这方面的研究工作。根据工作组的定义，次同步谐振是指由串补电容引起的汽轮发电机轴系扭振现象，而次同步振荡这个概念的范围更大一些，它还包括由高压直流输电、电力系统静态稳定器以及柔性交流输电装置等电气设备引起的汽轮发电机组的轴系扭振。本文主要采用“次同步振荡”一词来讨论交直流互联系统中发电机组的轴系扭振问题。

目前，我国在次同步振荡方面的研究也已取得了较大的进展，相关研究成果已经在许多实际工程中应用，例如托克托电厂、锦界电厂、伊敏电厂等工程。但多数是针对交流系统中串补引起的次同步谐振问题，而对于实际复杂交直流互联系统次同步振荡问题的研究却比较少。

发明内容

本发明的目的提供一种直流系统附加次同步阻尼控制方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种直流系统的附加次同步阻尼控制方法，包括以下步骤：

步骤一、通过测试信号法得到不同工况下发电机组的电气阻尼系数，对比分析高压直流输电整流侧交流系统强弱、输送功率大小以及控制器参数对次同步振荡阻尼特性的影响。

对一个单机高压直流输电系统模型利用测试信号法求取在不同工况下的电气阻尼系数，从而分别分析高压直流输电整流侧交流系统强弱、输送功率、控制参数对系统次同步振荡阻尼特性的影响。

步骤二、将单机高压直流系统系统算例模型改为交直流并联运行方式，即将一条带串补的交流线路与原直流输电线路并联，分析交直流并联运行系统的次同步振荡阻尼特性。再次利用测试信号法，对单机交直流并联运行系统的阻尼特性进行分析，将高压直流输电分别与无串补交流线路和有串补的交流线路并联运行，分别得到电气阻尼系数。

步骤三、选择单通道直流系统附加次同步阻尼控制器结构，包括频率检测环节、带通滤波环节、放大环节、相位补偿环节和限幅环节，并且采用传统的相位补偿法选择次同步阻尼控制器参数。

确定次同步阻尼控制器的结构和参数，首先选择换流母线三相瞬时电压的频率偏差Δf作为控制器的输入信号，然后选择单通道结构，主要包括频率检测环节、带通滤波环节、放大环节、相位补偿环节以及限幅环节，最后通过相位补偿原理选择各个环节的参数。