基于svg的抑制次同步振荡自适应控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力系统稳定与控制领域，特别涉及一种基于SVG的抑制次同步振荡 自适应控制系统。
【背景技术】
[0002] 目前，我国风电场光伏电站等新能源开发呈现规模化开发、集中式并网、远距离输 送特点，而高压直流输电系统作为解决大容量远距离输送、跨区域电网互联的有效手段，国 内已有多条线路建成并在运行。但大规模风电、光伏等新能源并网的HVDC输电系统及其快 速有源控制特性易于引发次同步振荡，导致汽轮发电机组破坏，严重威胁电力系统安全运 行。
[0003] 现有的次同步振荡抑制方法主要有阻塞滤波器、利用SEDC/PSS实现的附加励磁 阻尼控制以及利用SVC/SVG附加阻尼控制。
[0004] 目前，风电场光伏电站等新能源并网系统一般均配置一定容量的无功补偿容量， 但大部分SVC或SVG不具备次同步振荡抑制功能或抑制功能很有限，主要因为SVC补偿设 备策略不适应、响应速度慢、电压特性差。而常规的基于SVG的抑制次同步振荡的控制系统 基于转速反馈信号，一方面该结构往往在风电场或光伏电站等新能源并网系统中，无法获 得该转速信号；另一方面，其转速输入控制系统单一，频率成分分析简单，无法达到机组多 模态振荡频率的理想控制效果。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于针对上述问题，提供了一种基于SVG的抑制次同步振荡自适应 控制系统，可抑制典型风电场或光伏发电等新能源并网系统存在的次同步振荡，增强系统 运行稳定性与可靠性。
[0006] 本发明的目的是这样实现的：
[0007] -种基于SVG的抑制次同步振荡自适应控制系统，包括：
[0008] AD数据采集装置，用于采集SVG补偿点或SVG所在系统公共接入点的包含次同步 振荡信息的电压、电流或功率信号；
[0009] 前置组合滤波器，用于对AD数据采集装置采集到的电压、电流或功率信号进行滤 波，以获得电压、电流或功率信号中的次同步及次同步互补频率信号，其实现方式多样，可 以是带通与带阻滤波器串联方式，或者多个带通滤波器并联方式，或者一个低通滤波器方 式等；且该前置组合滤波器为可选部分，如不选择则AD数据采集装置获得的信号将直接进 入下一个数据处理环节；
[0010] 离散傅里叶变换与次同步振荡频率辨识器，用于对AD数据采集装置或前置组合 滤波器输出的含有次同步和次同步互补频率信号的电压、电流或功率信号进行离散傅里叶 变换，以获取各次同步和次同步互补频率信号的幅值及相位，并对该幅值与相位进行次同 步振荡频率辨识，最终得到各频率的次同步和次同步互补频率信号的幅值及频率；
[0011] 多通道独立模式控制环，包括具有多个通道的组合模式滤波器、组合比例移相器 和综合调整器；所述组合模式滤波器结合离散傅里叶变换与次同步振荡频率辨识器所获得 的各频率的次同步和次同步互补频率信号的幅值及相位，对AD数据采集装置或前置组合 滤波器输出的含有各频率的次同步和次同步互补频率信号的电压、电流或功率信号进行模 式滤波，得到各频率的次同步和次同步互补频率信号；所述组合比例移相器，用于对经组合 模式滤波器后的含有次同步和次同步互补频率信号的电压、电流或功率信号的相位延迟进 行补偿，并将相位补偿后的信号通过比例放大后，转换为各频率的次同步和次同步互补频 率信号的模式控制信号；所述综合调整器，用于对组合比例移相器获得的各模式控制信号 进行求和及限幅处理，得到最后的总模式控制信号；
[0012] 在线自适应调整器，用于在SVG控制器无次同步补偿分量输出的情况下监测到系 统出现待补偿次同步分量时，启用控制参数的自动调节，该控制参数包括模式滤波的通道 数以及组合比例移相器和综合调整器的各通道增益及各通道相移；
[0013] 功率信号发生装置，用于根据多通道独立模式控制环获得的总模式控制信号及 SVG本身直流电压等控制所需的控制信号，生成最终的电流指令并转换为功率开关脉冲信 号，产生可抑制次同步振荡的电流与功率。
[0014] 其中，所述前置组合滤波器可设置为以下五种实现方式之一：
[0015] 方式一，针对电压和电流信号，设置两个滤波器进行串联组合，第一滤波器为二阶 带通滤波器，其传递函数为式1，第二滤波器为二阶基波带阻滤波器，其传递函数为式2 :
[0017] 式1中，Gm为带通滤波器的通带增益，ω M为带通滤波器中心角频率，ξ M为带通 滤波器的阻尼系数；
[0019] 式2中，Gffi为带阻滤波器的基波通带增益，ω。2为带阻滤波器中心角频率，ξ。 2为 带阻滤波器的阻尼系数；
[0020] 方式二，针对电压、电流信号，设置两个带通滤波器进行并联组合，第一滤波器与 第二滤波器均为二阶带通滤波器，其传递函数为式3 :
[0022] 式3中，Gq3为带通滤波器的通带增益，ω。3为带通滤波器中心角频率，ξ。 3为滤波 器的阻尼系数；
[0023] 方式三，针对电压、电流信号，设置1个二阶低通滤波器，其传递函数为式4 :
[
[0025] 式4中，Gm为低通滤波器的通带增益，ω。4为低通滤波器自然角频率，ξ。 4为滤波 器的阻尼系数；
[0026] 方式四，针对电压、电流或功率信号，设置1个二阶带通滤波器或1个以上带通、低 通滤波器组合，低通滤波器传递函数为式4,其带通滤波器传递函数为式5 :
[0028] 式5中，Gffi为带通滤波器的通带增益，ω。5为带通滤波器中心角频率，ξ。 5为滤波 器的阻尼系数；
[0029] 方式五，针对电压、电流信号，所述前置组合滤波器为可选部分，该情况下不对采 集到的次同步振荡电压、电流及功率信号进行任何处理，AD数据采集装置获得的数据信号 直接进入下一个数据处理环节。
[0030] 其中，所述离散傅里叶变换与次同步振荡频率辨识器可实现全次同步带宽及其互 补频率的次同步振荡频率的自适应辨识，所述自适应辨识具体实现过程如下：
[0031] 首先，经离散傅里叶计算得到两个数组，数组F = [F1，…，Fm]表示电压、电流或 功率各信号的频率，共计m个频率成分，数组A= [Al，一,Am]表示频率信号数组中对应各 频率成分的幅值；
[0032] 接着，按照以下过程辨识次同步振荡频率与幅值集合：
[0033] 步骤1设次同步频率集为Fs = □，初始为空，预先设定初始带宽Δ f为4~IOHz ;
[0034] 步骤2设所有频率对应的信号幅值为Aj (j = 1，…，m)，如果Aj小于或等于预设 定的门槛幅值Ath，则将Aj置0 ;
[0035] 步骤3以频率为横坐标X，以各频率对应其幅值为纵坐标Y，将频率信号数组 [F1，…，Fm]和幅值信号数组[A1，…，Am]绘制成一幅频谱图，根据该频谱图找出该图中 所有频率成分对应的幅值峰值点，设定为频率信号数组FP = [Fpl，…，Fpn]，对应的峰值 信号数组AP= [AP1，…，APn]，如果Fpj为空则表示该电网中无对应第pj个频率的次同 步振荡发生，转步骤6 ;
[0036] 步骤4如果峰值信号数组AP所有峰值点对应的频率信号数组FP各频率之间间隔 都大于A f/2,则FP即为辨识得到的次同步振荡频率数组，则完成辨识，跳转到步骤6,否则 继续执行步骤5 ;
[0037] 步骤5对于频率信号数组FP的频率间隔最小的两个幅值峰值点频率Fp j与 Fpk(其中Fpj < Fpk)，将该2个频率进行吸收合并，吸收合并的原则为：
[0038] 合并后，新的峰值点频率为：
[0040] 合并后，新的峰值点频率对应的峰值为：
[
[0042] 在进行各频率点新的频率与峰值更新后，更新集合频率信号数组FP和峰值信号 数组AP，跳转到步骤4;
[0043] 步骤6得到频率信号数组FP和峰值信号数组AP，即为辨识得到次同步频率点频率 及其幅值的集合，设K为此时频率信号数组FP中频率元素个数，如果K为0,则表示电网系 统未发生次同步振荡。
[0044] 其中，所述组合模式滤波器为一个中心频率和带宽均可调整的带通滤波器，其传 递函数为式6 :
[0046] 式6中，G1为带通滤波器的通带增益，ω i为带通滤波器中心角频率，ξ 滤波器 的阻尼系数，i e [l，N]。
[0047]