专利名称：一种调速器附加次同步阻尼控制方法
技术领域：
本发明属于电力系统次同步振荡控制技术领域。特别涉及一种调速器附加次同步阻尼控制方法。
背景技术：
随着电力系统中单机容量不断增大，远距离串联补 偿工程和高压直流输电工程的大量增加，我国电网已进入了大容量、超高压、远距离、交直流混合输电时代。复杂的电网结构和运行方式使得次同步振荡(Subsynchronous Oscillation, SS0)问题日渐凸现,次同步振荡会导致汽轮发电机组大轴的疲劳累积甚至断裂，严重影响电力系统的安全稳定运行。调研显示，我国内蒙古托克托电厂、上都电厂，陕西锦界电厂以及东北伊敏电厂等，都存在不同程度的次同步振荡问题，次同步振荡已成为制约我国能源基地电能外送的瓶颈。在国外，也不乏次同步振荡事故的报道。1970年和1971年，美国莫哈夫(Mohave)电厂发生了由于线路串联补偿电容作用而造成的两台大型汽轮发电机组转子大轴损坏的严重事故。1977年,美国的Square Butte发电厂在新建成的高压直流输电(High VoltageDirect Current Transmission, HVDC)线路投入系统时,发现该发电厂汽轮发电机的轴系发生了扭振现象。为了抑制次同步振荡，确保机网安全，研究人员提出了多种解决方案，例如阻塞滤波器(Blocking Filter, BF),附加励磁阻尼控制器(Supplementary ExcitationDamping Controller, SEDC),静止无功补偿器(Static Var Compensator, SVC),可控串联补偿装置(Thyristor Controlled Series Compensation),直流输电附加次同步阻尼控制器(HVDC-Supplementary Subsynchronous Damping Controller,HVDC-SSDC)等。这些方法在一定程度上缓解了次同步振荡，但仍存在一些缺陷，例如参数设计困难、抑制效果欠佳、成本较高等。
发明内容
本发明的目的是针对汽轮发电机组的次同步振荡问题，以及现有抑制方法的缺陷，提出了一种调速器附加次同步阻尼控制方法，其特征在于，采用调速器附加次同步阻尼控制技术控制汽轮发电机组的次同步振荡，该方法包括如下步骤( I)输入发电机转速偏差信号A 对输入的A O信号进行滤波处理,得到各个模态的次同步转速偏差信号；(2)对步骤(I)输出的各模态信号进行放大；(3)对步骤(2)输出的各模态信号进行相位补偿；(4)对步骤(3)输出的各模态信号进行限幅，并叠加起来，叠加后的信号再经过限幅，生成汽轮发电机组调速器附加控制信号AUgs，将该信号接入调速器输出端，与调速器输出的汽门开度控制信号叠加，对汽轮机输出的机械转矩进行调节。本发明的有益效果是
通过对汽轮机输出的机械转矩进行调节，增强发电机组轴系的机械阻尼，可有效抑制串联补偿、直流输电以及其他装置引起的次同步振荡。
图I是调速器附加次同步阻尼控制器结构示意图。图2是实施例中测试系统接线图；图3是汽轮发电机组轴系模型图；
图4是调速器及汽轮机的传递函数；图5是从附加控制信号到发电机机械转矩间传递函数的相频特性；图6是原测试系统各轴段转矩；图7是采用本发明方法后各轴段转矩。
具体实施例方式本发明提出了一种调速器附加次同步阻尼控制方法。下面结合附图和实施例对本发明实施方式作进一步的说明。如图I所示，本发明提供了一种调速器附加次同步阻尼控制方法，所述附加次同步阻尼控制方法具体包括以下步骤滤波、放大、相位补偿以及限幅、叠加。IEEE 工作组于 I977 年在 IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems上发表文章，推荐了用于研究次同步振荡的标准模型一IEEE SSR第一标准模型。本发明采用的测试系统基于IEEE SSR第一标准模型，如图I所示的步骤滤波、放大、相位补偿以及限幅、叠加，发电机的额定容量为892. 4MVA，额定频率为60Hz，线路串补度为0. 5。汽轮发电机组的轴系由高压缸、中压缸、低压缸A、低压缸B、发电机和励磁机6个集中质量块串联组成(结构如图3所示)，各质量块参数如表I所示。该汽轮发电机组共有5个次同步振荡模态，各模态频率分别为15. 7Hz，20. 2Hz，25. 6Hz，32. 3Hz，47. 4Hz。励磁系统选用IEEE STlA型励磁系统，调速器及汽轮机的传递函数如图4所示。表I汽轮发电机组各质量块参数
权利要求
1.一种调速器附加次同步阻尼控制方法，其特征在于，采用调速器附加次同步阻尼控制技术控制汽轮发电机组的次同步振荡，该方法包括如下步骤 (1)输入发电机转速偏差信号A ，对输入的A Co信号进行滤波处理，得到各个模态的次同步转速偏差信号； (2)对步骤(I)输出的各模态信号进行放大， (3)对步骤(2)输出的各模态信号进行相位补偿； (4)对步骤(3)输出的各模态信号进行限幅，并叠加起来，叠加后的信号再经过限幅，生成汽轮发电机组调速器附加控制信号AUgs，该信号接入调速器输出端，与调速器输出的汽门开度控制信号叠加，对汽轮机输出的机械转矩进行调节。
2.根据权利要求I所述一种调速器附加次同步阻尼控制方法，其特征在于，步骤(I)所述的滤波由第I带通滤波器、第2带通滤波器......第n带通滤波器共n个4阶butterworth带通滤波器组合而成，n为汽轮发电机组的次同步振荡模态数，带通滤波器的中心频率为各次同步振荡模态的固有频率，带通滤波器的带宽为2Hf 3Hz。
3.根据权利要求I所述一种调速器附加次同步阻尼控制方法，其特征在于，各次同步振荡模态的固有频率可通过求下列矩阵A的特征值获得，特征值的虚部即为各次同步振荡模态的固有角频率，固有角频率除以2 即为固有频率。
4.根据权利要求I所述一种调速器附加次同步阻尼控制方法，，其特征在于，步骤(2)所述的放大由比例放大系数K21、K22......K2n共η个系数组合而成，η为汽轮发电机组的次同步振荡模态数。这些系数的值需结合数字仿真及现场试验来设定。
5.根据权利要求I所述一种调速器附加次同步阻尼控制方法，其特征在于，步骤(3)所 述的相位补偿，即第i个模态相位补偿(i = l，···，!!)的传递函数为
6.根据权利要求5所述一种调速器附加次同步阻尼控制方法，其特征在于，所述I由以下方法求出 根据汽轮机及其调速器的传递函数，求出从附加控制信号AUgs到发电机机械转矩变化量ATm间传递函数的相频特性，在使得所述控制器产生的附加机械转矩A Tm与一 A Co同相位的原则下，确定各次同步振荡模态需要补偿的角度Cti，通常每一级相位补偿可补偿40° 50°，若角度较大可选用二级至三级相位补偿。
全文摘要
本发明公开了属于电力系统次同步振荡控制技术领域的一种调速器附加次同步阻尼控制方法。该方法具体包括以下步骤滤波、放大、相位补偿以及限幅、叠加。将发电机转速偏差信号作为输入信号，对输入信号进行滤波，得到各个模态的次同步转速偏差信号；再对各个模态的次同步转速偏差信号进行放大、相位补偿、限幅、叠加，叠加后的信号再经过限幅，生成汽轮发电机组调速器附加控制信号ΔUgs，将该信号接入调速器输出端，与调速器输出的汽门开度控制信号叠加，对汽轮机输出的机械转矩进行调节，增强发电机组轴系的机械阻尼，可有效抑制串联补偿、直流输电以及其他装置引起的次同步振荡。
文档编号H02J3/24GK102769296SQ20121023077
公开日2012年11月7日 申请日期2012年7月4日 优先权日2012年7月4日
发明者杨琳, 肖湘宁, 郭春林 申请人:华北电力大学