专利名称：基于ngh方法的电力次同步谐振抑制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电气控制工程中的一种基于NGH方法的电力次同步谐振抑制系 统，属于电力系统次同步谐振抑制技术领域。
背景技术：
随着人类社会的发展，电力系统中出现了越来越多种类的用户，由于用电设备的 多样化和非线性负荷的大量增加，电力系统中出现次同步谐振的概率也大大增加。由于国 际上已经发生多起由次同步谐振引起的发电机严重故障，国内外许多学者都已经从不同的 角度对次同步谐振的抑制进行了研究。近年来，在次同步谐振抑制方面已经取得了一些成 就，其中NGH方法已经在美国得到了工程实用验证。相较于其他抑制方法，NGH方法的硬件结构简单，控制也不复杂，能够在工程应用 中达到较好的效果，并且在系统的正常运行时几乎没有附加影响，具有很好的工程实用价 值。但是这种方法对其应用的系统结构有比较高的要求，NGH结构必须同时跨接在电力系 统串联补偿电容和电网等效电容的两端，但通常实际情况下只能跨接在串联补偿电容的两 端。当不能达到上述要求时，NGH结构就不能达到预期的抑制效果。
实用新型内容本实用新型的目的在于针对背景技术中NGH结构存在的应用要求问题，根据电 力系统的特点，并结合NGH结构特性和大功率逆变器的成熟应用，对NGH方法进行改进，提 出一种基于NGH方法的电力次同步谐振抑制系统。本实用新型的基于NGH方法的电力次同步谐振抑制系统，包括由发电机、变压器、 电感、电阻、串联补偿电容、电网等效电容依次串接后连入电网构成的电力系统，还包括由 串联电容、逆变器模块和逆变器控制单元组成的次同步谐振抑制结构，所述逆变器模块的 一个输出端串接串联电容后连接于电力系统中串联补偿电容的输入端，逆变器模块的另一 个输出端连接于电力系统中串联补偿电容的输出端，逆变器控制单元与逆变器模块连接以 对其进行控制调节。上述逆变器模块由两个反向并联的IGBT逆变器构成；上述串联电容容值为电力 系统中串联补偿电容容值的两倍。本实用新型的技术效果如下1、能够更好地对电力系统次同步谐振进行抑制；2、设备控制方便，通过控制逆变器就可以控制本实用新型是否对电力系统作用， 控制更加安全；3、在电力系统串联补偿电容占总电容(串联补偿电容和电网等效电容之和)比例 较小时依然能有较好的抑制效果，更加适用于工程实现；4、设备结构简单，易于实现维护。
图1为本实用新型整体实验系统结构框图。图2为图1所示系统正常运行时的效果图。图3为图1所示系统次同步谐振时的效果图。图4为图1所示系统次同步谐振时，使用NGH方法同时控制串联补偿电容和电网等效电容时的效果图。图5为图1所示系统次同步谐振时，使用NGH方法只控制串联补偿电容时的效果 图。图6为图1所示系统次同步谐振时，应用本实用新型只控制串联补偿电容时的效 果图。图2 图6中(a)均为发电机出口电压；(b)均为串联补偿电容电压；(c)均为电 气转矩阻尼；(d)均为发电机大轴转矩；(e)均为发电机励磁转矩。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型整体系统结构包括电力系统和次同步谐振抑制结构。发 电机、变压器、电感、电阻、串联补偿电容C1、电网等效电容C2依次串接后连入电网构成电力 系统；串联电容^.。、逆变器模块和逆变器控制单元组成次同步谐振抑制结构，所述逆变器 模块采用两个反向并联的IGBT逆变器组成，逆变器模块的一个输出端串接串联电容Cnhk 后连接于电力系统中串联补偿电容C1的输入端，逆变器模块的另一个输出端连接于电力系 统中串联补偿电容C1的输出端(次同步谐振抑制结构跨接在串联补偿电容C1两端)，逆变 器控制单元用以对逆变器模块进行控制调节。从效果考虑，串联电容Cnhk容值应适当大一 些，但从成本考虑，这里串联电容CNaK容值取电力系统中串联补偿电容C1容值的两倍。在电力系统正常运行时，次同步谐振抑制结构不对系统产生作用，对电力系统没 有影响；当电力系统发生次同步谐振故障时，逆变器控制单元会检测到串联补偿电容。的 电压超出规定电压范围，从而控制逆变器模块作用，使系统中串联补偿电容C1进行充放电， 从而使谐振能量自行衰减，抑制谐振，直至系统恢复到正常状态。实验验证为验证本实用新型的可行性，搭建了一个如图1所示结构的基于IEEE次同步谐振 基准模型的系统。系统中串联补偿电容(^与电网等效电容(2容值相等，均取43.954PF; 串联电容CNaK容值取87. 908 μ F。图2所示为实验系统正常运行时的效果图。图3所示为实验系统次同步谐振时的效果图。图3(a)与图2(a)相比，幅值上有 大幅的谐振；图3(b)与图2(b)相比，谐振幅值达到图2(b)幅值的10到20倍；图3(c)与 图2 (c)相比，阻尼值已经由负值变为了正值；图3 (d)与图2 (d)相比振幅增加了 2000倍左 右；图3(e)与图2(e)相比出现了 2400倍以上的振幅。图4所示为实验系统次同步谐振时，使用NGH方法同时控制串联补偿电容和电网 等效电容时的效果图。04(a)与图2(a)相比，幅值稳定在恒定值0. 6 ；图4(b)与图2(b) 相比，谐振幅值稳定在固定数值之内；图4(c)与图2(c)相比，阻尼值绝对值变小，但依然为 负值；图4(d)与图2(d)相比幅值维持在0. 7以下；图4(e)与图2(e)相比振幅维持在固定数值之内。可见，NGH方法对次同步谐振有较好的抑制效果，但是NGH方法要求能够同时控制串联补偿电容和电网等效电容，而电网等效电容通常无法控制。图5所示为实验系统次同步谐振时，使用NGH方法只控制串联补偿电容时的效果 图。图5(a)与图2(a)相比，幅值上有大幅的谐振，并且幅值仍有变大的趋势；图5(b)与图 2(b)相比明显有谐振分量的存在，包络线不平滑；图5(c)与图2(c)相比，阻尼值在不断振 荡；图5(d)与图2(d)相比，幅值增加到了 200以上，并还有增加趋势；图5(e)与图2(e)相 比出现了 2400倍以上的振幅。由此可见，NGH方法具有局限性，仅能在同时控制串联补偿 电容和电网等效电容时适用，否则谐振抑制效果会大大降低。图6所示为实验系统次同步谐振时，应用本实用新型只控制串联补偿电容时的效 果图。图6(a)与图2(a)相比，幅值稳定在恒定值0. 6 ；图6 (b)与图2(b)相比，谐振幅值 稳定在固定数值之内；图6(c)与图2(c)相比，阻尼值绝对值变小，但依然为负值；图6(d) 与图2(d)相比，幅值维持在固定值以内；图6(e)与图2(e)相比振幅维持在固定数值之内。 可见，本实用新型有较好的次同步谐振抑制效果。图6(a)与图5(a)相比，幅值稳定在恒定值，没有大幅振荡和幅值上升的趋势；图 6(b)与图5(b)相比，谐振幅值稳定在固定数值之内；图6(c)与图5(c)相比，阻尼值维持 在负值；图6(d)与图5(d)相比，幅值维持在固定值以内；图6(e)与图5(e)相比振幅维持 在固定数值之内。这表明本实用新型比NGH方法具有更好的次同步谐振抑制效果及更加宽 松的应用范围，对于电网等效电容不可控的电力系统的次同步谐振抑制效果良好，优于已 经工程实现的NGH方法。
权利要求一种基于NGH方法的电力次同步谐振抑制系统，包括由发电机、变压器、电感、电阻、串联补偿电容(C1)、电网等效电容(C2)依次串接后连入电网构成的电力系统，其特征在于还包括由串联电容(CNGH-C)、逆变器模块和逆变器控制单元组成的次同步谐振抑制结构，所述逆变器模块的一个输出端串接串联电容(CNGH-C)后连接于电力系统中串联补偿电容(C1)的输入端，逆变器模块的另一个输出端连接于电力系统中串联补偿电容(C1)的输出端，逆变器控制单元与逆变器模块连接以对其进行控制调节。
2.根据权利要求1所述的基于NGH方法的电力次同步谐振抑制系统，其特征在于所 述逆变器模块由两个反向并联的IGBT逆变器构成。
3.根据权利要求1所述的基于NGH方法的电力次同步谐振抑制系统，其特征在于所 述串联电容(Cnhk)容值为电力系统中串联补偿电容(C1)容值的两倍。
专利摘要本实用新型公开了一种基于NGH方法的电力次同步谐振抑制系统，属于电力系统次同步谐振抑制领域。该系统包括由发电机、变压器、电感、电阻、串联补偿电容(C1)、电网等效电容(C2)依次串接后连入电网构成的电力系统，还包括跨接在上述串联补偿电容(C1)两端的由串联电容(CNGH-C)、逆变器模块和逆变器控制单元组成的次同步谐振抑制结构，其中逆变器模块由两个反向并联的IGBT逆变器组成。本实用新型系统结构简单，控制安全方便，在电力系统串联补偿电容占总电容比例较小时仍能发挥良好的抑制效果，更适用于工程实现。
文档编号H02J3/01GK201601493SQ20102011757
公开日2010年10月6日 申请日期2010年2月24日 优先权日2010年2月24日
发明者张志新, 张惠峰, 濮岚, 王刚, 郭晓宁, 陈远俊, 马宏忠 申请人:河海大学