专利名称：基于可控串补附加阻抗偏差控制的次同步振荡抑制方法
技术领域：
本发明属于电网应用研究领域，具体讲涉及一种基于可控串补附加阻抗偏差控制的次同步振荡抑制方法。
背景技术：
可控串补能够对线路功率进行大范围的连续控制。从系统的观点来看，可变串联补偿的原理只是通过适当地改变触发角α而使 串联补偿线路中固定电容器上的基频电压得到提高，而这个提高了的电压改变了串联容性电抗的有效值。如图I所示，可控串补主电路包括电容器C、旁路电抗器LS、双向晶闸管和阻容吸收支路。次同步振荡是由电力系统机电耦合作用引起的一种有别于其他电力系统振荡的现象，由于该现象可能直接导致大型汽轮发电机组转子轴系的严重破坏、危及电力系统的安全运行，故该现象的研究一直是电力系统的热点。以往，国内外专家学者对含串联补偿系统抑制次同步谐振的研究已有一些，而对于可控串补引起的次同步振荡现象在国内外电力系统新闻、刊物上未见报道，有必要对该现象的抑制方法作以研究。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于可控串补附加阻抗偏差控制的次同步振荡抑制方法，该方法简单直观，可靠性高，易于执行；有利于电网应用，具有较好的应用前景；在系统各种运行方式下，可控串补附加阻抗偏差控制对次同步振荡都能取得较好的抑制效果。为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案基于可控串补附加阻抗偏差控制的次同步振荡抑制方法，所述抑制方法包括以下步骤步骤I.搭建可控串补控制系统模型；步骤2.选择控制器的输入信号；步骤3.分析转速偏差和阻抗偏差；步骤4.控制所述阻抗偏差。所述步骤I中，可控串补控制系统包括测量单元、控制器调控单元、触发单元和可控串补主电路单元；所述测量单元将采集的信号传输给所述控制器调控单元，经所述控制器调控单元处理的触发信号传输给与可控串补主电路单元连接的所述触发单元。所述测量单元用采集可控串补的I侧母线电压U1J侧母线电压U2、A相电流ia、B相电流ib和C相电流i。测量阻抗。在可控串补开环控制中，所述控制器调控单元按照固定触发角进行触发。在可控串补闭环控制中，所述控制器调控单元将命令阻抗与测量阻抗比较得到的阻抗偏差经过比例积分控制后与所述命令阻抗叠加得到输入阻抗，查表后得到触发角进行触发。
所述可控串补主电路单元包括A相主电路单元、B相主电路单元和C相主电路单元。所述A相主电路单元、B相主电路单元和C相主电路单元均包括电容器、旁路电抗器、双向晶闸管和阻容吸收支路，所述双向晶闸管和阻容吸收支路并联后与所述旁路电抗器串联后，再与所述电容器并联。所述步骤2中，选择测量阻抗偏差信号为控制器的输入信号。所述步骤3中，将所述转速偏差和阻抗偏差进行Prony算法分析。所述Pixmy法分析的参数包括模态频率、幅值、相角和阻尼。所述步骤4中，比较命令阻抗与测量阻抗得到所述阻抗偏差，阻抗偏差信号经过滤波、移相、放大和限幅处理后，与所述命令阻抗以及经过比例积分控制后的阻抗偏差叠加得到输入阻抗，查阻抗表后得到输出阻抗。与现有技术相比，本发明的有益效果在于I.该方法简单直观，可靠性高，易于执行；2.有利于电网应用，具有较好的应用前景；3.能够适应电网各种运行方式。
图I是现有技术可控串补主电路示意图；图2是本发明实施例中可控串补控制系统结构示意图；图3是本发明实施例中可控串补控制系统模型示意图；图4是本发明实施例中可控串补主电路单元示意图；图5是本发明实施例中控制器调控单元调控流程图；图6是本发明实施例中控制阻抗偏差框图；图7是本发明实施例中控制阻抗偏差流程图；图8是本发明实施例中控制阻抗偏差控制环节参数图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步详细说明。如图2，基于可控串补附加阻抗偏差控制的次同步振荡抑制方法，所述抑制方法包括以下步骤步骤I.搭建可控串补控制系统模型，如图3所示；步骤2.选择控制器的输入信号；步骤3.分析阻抗偏差；步骤4.控制所述阻抗偏差。所述步骤I中，可控串补控制系统包括测量单元、控制器调控单元、触发单元和可控串补主电路单元；所述测量单元将采集的信号传输给所述控制器调控单元，经所述控制器调控单元处理的触发信号传输给与可控串补主电路单元连接的所述触发单元。所述测量单元用采集可控串补的I侧母线电压U1J侧母线电压U2、A相电流ia、B相电流ib和C相电流i。测量阻抗。
在可控串补开环控制中，所述控制器调控单元按照固定触发角进行触发。如图4，所述可控串补主电路单元包括A相主电路单元、B相主电路单元和C相主电路单元。所述A相主电路单元、B相主电路单元和C相主电路单元均包括电容器、旁路电抗器、双向晶闸管和阻容吸收支路，所述双向晶闸管和阻容吸收支路并联后与所述旁路电抗器串联后，再与所述电容器并联。如图5，在可控串补闭环控制中，所述控制器调控单元将命令阻抗与测量阻抗比较得到的阻抗偏差经过比例积分控制后与所述命令阻抗叠加得到输入阻抗，查表后得到触发角进行触发。所述步骤2中，选择测量阻抗偏差信号为控制器的输入 信号。所述步骤3中，将所述阻抗偏差信号进行Prony算法分析。下面，通过一个实例表述上述分析过程。某个具有次同步振荡现象的系统，对可控串补测量阻抗的分析结果如表I所示表I
信号Pinny分析结果
模态频率Π
幅值 1=0. 0025 相角 1=-23. 814 阻尼 1=_0· 006
,=20. 777Hz
测量阻抗偏差----
模态频率一
幅值 2=0. 0008 相角 2=-135. 015 阻尼 2=0. 035
f2=12. 474Hz所述Prony算法分析的参数包括模态频率、幅值、相角和阻尼。从表I中可以看出，构成转速偏差信号与阻抗偏差信号的次同步振荡频率主要为
20.777Hz和12. 474Hz，其中，20. 777Hz分量阻尼为负，其幅值也最大，在实际系统中振荡表现最严重，在仿真过程中，转速偏差与阻抗偏差各频率分量的相位保持不变。如图6比较命令阻抗与测量阻抗得到所述阻抗偏差，阻抗偏差信号经过滤波、移相、放大和限幅处理后，与所述命令阻抗以及经过比例积分控制后的阻抗偏差叠加得到输入阻抗，查阻抗表后得到输出阻抗。如图7-8，附加阻抗偏差控制的目标是消除频率为20. 777Hz与12. 474Hz的信号，框图[I] [5]提取频率为的= 20. 777Hz信号后移相放大，框图[6] [10]提取频率为4 = 12. 474Hz的信号后移相放大，两者叠加后与后面的限幅环节(取±0. 03) 一起构成附加阻抗控制。本发明通过移相角和增益一定范围内的扫描，依据发电机扭矩或转速试出最有效的移相与增益的组合。最后应当说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明的具体实施方式
进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.基于可控串补附加阻抗偏差控制的次同步振荡抑制方法，其特征在于所述抑制方法包括以下步骤 步骤I.搭建可控串补控制系统模型； 步骤2.选择控制器的输入信号； 步骤3.分析转速偏差和阻抗偏差； 步骤4.控制所述阻抗偏差。
2.根据权利要求I所述的次同步振荡抑制方法，其特征在于所述步骤I中，可控串补控制系统包括测量单元、控制器调控单元、触发单元和可控串补主电路单元；所述测量単元将采集的信号传输给所述控制器调控单元，经所述控制器调控单元处理的触发信号传输给与可控串补主电路单元连接的所述触发単元。
3.根据权利要求2所述的次同步振荡抑制方法，其特征在于所述测量単元用采集可控串补的I侧母线电压U1. J侧母线电压U2、A相电流ia、B相电流ib和C相电流i。測量阻抗。
4.根据权利要求2所述的次同步振荡抑制方法，其特征在于在可控串补开环控制中，所述控制器调控单元按照固定触发角进行触发。
5.根据权利要求2所述的次同步振荡抑制方法，其特征在于在可控串补闭环控制中，所述控制器调控单元将命令阻抗与测量阻抗比较得到的阻抗偏差经过比例积分控制后与所述命令阻抗叠加得到输入阻抗，查表后得到触发角进行触发。
6.根据权利要求2所述的次同步振荡抑制方法，其特征在于所述可控串补主电路单元包括A相主电路单元、B相主电路单元和C相主电路单元。
7.根据权利要求6所述的次同步振荡抑制方法，其特征在于所述A相主电路单元、B相主电路单元和C相主电路单元均包括电容器、旁路电抗器、双向晶闸管和阻容吸收支路，所述双向晶闸管和阻容吸收支路并联后与所述旁路电抗器串联后，再与所述电容器并联。
8.根据权利要求I所述的次同步振荡抑制方法，其特征在于所述步骤2中，选择测量阻抗偏差信号为控制器的输入信号。
9.根据权利要求I所述的次同步振荡抑制方法，其特征在于所述步骤3中，将所述转速偏差和阻抗偏差进行Prony算法分析。
10.根据权利要求9所述的次同步振荡抑制方法，其特征在于所述Prony法分析的參数包括模态频率、幅值、相角和阻尼。
11.根据权利要求I所述的次同步振荡抑制方法，其特征在于所述步骤4中，比较命令阻抗与测量阻抗得到所述阻抗偏差，阻抗偏差信号经过滤波、移相、放大和限幅处理后，与所述命令阻抗以及经过比例积分控制后的阻抗偏差叠加得到输入阻杭，查阻抗表后得到输出阻抗。
全文摘要
本发明提供一种基于可控串补附加阻抗偏差控制的次同步振荡抑制方法，属于电网应用研究领域。所述抑制方法包括以下步骤搭建可控串补控制系统模型；选择控制器的输入信号；分析转速偏差和阻抗偏差；控制所述阻抗偏差。该方法简单直观，可靠性高，易于执行；有利于电网应用，具有较好的应用前景；在系统各种运行方式下，可控串补附加阻抗偏差控制对次同步振荡都能取得较好的抑制效果。
文档编号H02J3/24GK102651550SQ201210107850
公开日2012年8月29日 申请日期2012年4月13日 优先权日2012年4月13日
发明者刘敏, 张星, 张艳, 徐得超, 朱旭凯, 朱雨晨, 李亚楼, 田芳 申请人:中国电力科学研究院, 华北电力大学