专利名称：一种次同步谐振的评估方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电力系统稳定分析技术领域，特别涉及一种次同步谐振的评估方法和
直O
背景技术：
在超高压输电系统中，采用串联补偿(简称串补)输电系统是提高远距离输电容 量、改善输电系统稳定性的一种有效方法。但是当串补输电网络的电气谐振频率与发电机 轴系机械扭振频率接近互补时，可能导致发电机轴系扭振出现欠阻尼或负阻尼，而引发由 串补输电系统和发电机组成的机网系统发生次同步谐振(Sub-synchronous Resonance, SSR)，次同步谐振严重时会将发电机轴扭断，或者显著减小发电机轴的机械寿命，危及发电 机轴安全和机网系统稳定性。因此，对包含有串补输电系统的机网系统进行次同步谐振的 评估至关重要。现有技术一中，利用频率扫描得到在某种运行方式下的等值阻抗-频率特性曲 线，根据曲线的变化特征计算出电抗跌折率和机组转子侧互补频率，根据判断机组转子侧 互补频率是否在机组轴系某扭振模式频率范围和是否大于电抗跌折率预设值，评估出机网 系统发生次同步谐振的风险；现有技术二中，根据复转矩系数法，通过分析特定模式的激励 轴系转矩与激励角速度的复数商，获取与激励轴系转矩和激励角速度有关的电气阻尼，根 据电气阻尼的大小及正负评估机网系统发生次同步谐振的风险。在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题现有技术一在评估次同步谐振时，只考虑了机网系统的频率特性，没有考虑机网 系统的实际阻尼特性，因而不能精确地评估次同步谐振；现有技术二在评估次同步谐振时， 仅考虑了电气阻尼，没有综合考虑电气阻尼和机械阻尼，不能全面、精确地评估次同步谐 振。
发明内容
为了全面、精确地评估机网系统发生的次同步谐振，本发明实施例提供了一种次 同步谐振的评估方法和装置。所述技术方案如下—方面，提供了一种次同步谐振的评估方法，所述方法包括获取机网系统的电气阻尼，并获取所述机网系统的机械阻尼；根据所述机网系统的电气阻尼和机械阻尼，获取所述机网系统的总阻尼；根据所述机网系统的总阻尼，评估所述机网系统的次同步谐振。进一步，所述获取机网系统的电气阻尼，具体包括将机网系统等效为通用性机网等值电路，所述通用性机网等值电路包括第一电路 和连接所述第一电路的发电机，所述第一电路具体包括第一电阻礼、第一电感Ljn第一电 容C1串联后的第一串联电路与第二电阻R2和第二电感L2串联后的第二串联电路并联，并 联后的电路串联第三电阻R0;
计算所述通用性机网等值电路中所述礼、礼、R2、Lp L2和C1的值；根据所述礼、礼、R2、L1, L2和C1的值获取所述机网系统的电气阻尼。具体地，所述计算所述通用性机网等值电路中所述IVHL1丄2和C1的值，具体 包括根据频率扫描法获得所述机网系统在角频率为ω i时对应的等值电阻足9 (ω,_)和等 值电抗之9(螂)，所述 Oi = 2 31 (0. 1+0. Oli), i=0,...，4990 ；获取所述通用性机网等值电路在角频率为…时对应的等值阻抗
、⑷)=凡+(代〃(馬+旭知)，并获取所述通用性机网等值电路在角频率
为COi时对应的等值电阻R^1(COi)和等值电抗)^1(COi),所述Rwi(COi) = Re(Zeq(Wi))j Xeq(COi) = Im(Zeq(ω,))；根据最小二乘法使足,(辟))2 +(足J 》-之最小，计
算出所述参数R。、礼、R2、U、L2和C1的值。具体地，根据所述礼、礼、1 2丄1丄2和(1的值获取所述机网系统的电气阻尼，具体包 括预设变量 a” b” a2、b2、c” d” m” n” m2 禾口 n2,并预设中间变量 c2、d2、ν” w” V2 禾口 w2，j为虚数部分，根据 求出所述(；2、(12、￥1、《1、 和《2的值，所述1^为发电机电枢电阻，所述ω。= 100 31 , 为发电机的同步角速度，所述id(1，iq。，Vd。，Ψ (1为所述机网系统稳态运行时dq坐标下发电 机定子电流值和定子绕组磁链值；根据所述c2、d2、V1^w1, V2和W2的值，及以下公式求出中间变量fDe(p)
预设ρ = 士 j n，所述ωη为所述发电机的第η个扭振模式的角频率，获取所述机 网系统的电气阻尼De( n) = fDe (j ωn) +fDe H ωη)。进一步地，根据所述机网系统的电气阻尼和机械阻尼，获取所述机网系统的总阻 尼，具体包括根据所述电气阻尼、机械阻尼及对所述发电机的轴系质块模型解耦后的中间变
量，获取所述机网系统的总阻尼 其中队(ω n)为所述发电机第η个扭振模式对应的电气阻尼，D^ (ωη)为所述发电 机第η个扭振模式对应的机械阻尼，Q(k，η)为Q的第k行、第η列元素，M广>为解耦后Mw 第η个扭振模式对应的转动惯性时间常数，所述Q为M-1K的右特征矩阵，所述M为发电机轴 系质块惯性时间常数对角矩阵，所述K为发电机轴系质块间弹性系数矩阵。另一方面，本发明实施例提供了一种次同步谐振的评估装置，所述装置包括第一获取模块，用于获取机网系统的电气阻尼，并获取所述机网系统的机械阻 尼；第二获取模块，用于根据所述第一获取模块获取的所述机网系统的电气阻尼和机 械阻尼，获取所述机网系统的总阻尼；评估模块，用于根据所述第二获取模块获取的所述机网系统的总阻尼，评估所述 机网系统的次同步谐振。进一步地，所述第一获取模块具体包括等效单元，用于将机网系统等效为通用性机网等值电路，所述通用性机网等值电 路包括第一电路和连接所述第一电路的发电机，所述第一电路具体包括第一电阻R1、第一 电感L1和第一电容C1串联后的第一串联电路与第二电阻R2和第二电感L2串联后的第二串 联电路并联，并联后的电路串联第三电阻Rtl ；第一计算单元，用于计算所述等效单元得到的通用性机网等值电路的所述&、R1, R2^L1, L2 和 C1 的值；第二计算单元，用于根据所述第一计算单元得到的所述IVRpRpLi、!^和C1的值， 获取所述机网系统的电气阻尼。具体地，所述第一计算单元具体包括根据频率扫描法获得所述机网系统在角频率为ω i时对应的等值电阻足9 (辟)和等 值电抗Ieg(A)；所述 Oi = 2 31 (0. 1+0. Oli), i=0,...，4990 ；获取所述通用性机网等值电路在角频率为…时对应的等值阻抗
并获取所述通用性机网等值电路在角频率为
ω i时对应的等值电阻Req ( ω )和等值电抗、(ω》，所述Req ( ω =Re (Zeq ( ω ) , Xeq ( ω =Im (Zeq (Coi))；
Ψ妙Ψ肌
根据最小二乘法使
最小，计算
出所述R0> R1^ R2> L1, L2和C1的值。具体地，所述第二计算单元具体包括预设变量a” b” a2、b2、c” d” m” n” m2禾口 n2,并预设中间变量c2、d2、ν” w” V2和
W2，根据 求出所述(；2、(12、￥1、《1、 和《2的值，所述1^为发电机电枢电阻，所述ω。= 100 31 , 为发电机的同步角速度，所述id(1，iq。，Vd。，Ψ (1为所述机网系统稳态运行时dq坐标下发电 机定子电流值和定子绕组磁链值；根据所述c2、d2、V1^w1, V2和W2的值，及以下公式求出中间变量fDe(p) 预设ρ = 士 j n，所述ωη为所述发电机的第η个扭振模式的角频率，获取所述机 网系统的电气阻尼 进一步地，所述第二获取模块具体包括根据所述电气阻尼、机械阻尼及对所述发电机的轴系质块模型解耦后的中间变 量，获取所述机网系统的总阻尼 其中队(ω n)为所述发电机第η个扭振模式对应的电气阻尼，L^ )为所述发电 机第η个扭振模式对应的机械阻尼，Q(k，η)为Q的第k行、第η列元素，M广>为解耦后Mw 第η个扭振模式对应的转动惯性时间常数，所述Q为M-1K的右特征矩阵，所述M为发电机轴系质块惯性时间常数对角矩阵，所述K为发电机轴系质块间弹性系数矩阵。本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是通过将机网系统等效为通用性 机网等值电路，计算出机网系统的电气阻尼，并结合电气阻尼和机械阻尼获得总阻尼，根据 总阻尼评估机网系统的次同步谐振，能够全面、精确地评估出机网系统的次同步谐振。
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使 用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于 本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他 的附图。图1是本发明实施例1中提供的次同步谐振的评估方法的流程示意图；图2是本发明实施例2中提供的次同步谐振的评估方法的流程示意图；图3是本发明实施例2中提供的通用性机网等值电路的结构示意图；图4是本发明实施例2中提供的机网系统的示意图；图5为本发明实施例2中提供的某电厂的拓扑方式为412时，采用频率扫描方法 和等效为通用性机网等值电路得到的机网系统的阻抗频率特性曲线对比图；(a)表示等值电阻在频率范围0-50HZ的总体频率特性曲线；(b)表示等值电阻在频率范围7-14HZ的总体频率特性曲线(c)表示等值电抗在频率范围0-50HZ的总体频率特性曲线；(d)表示等值电抗在频率范围7-14HZ的总体频率特性曲线；图6为本发明实施例3中提供的次同步谐振的评估装置的结构示意图；图7为本发明实施例3中提供的次同步谐振的评估装置的第一获取模块的结构示 意图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方 式作进一步地详细描述。实施例1参见图1，本发明实施例提供了一种次同步谐振的评估方法，该方法流程具体如 下步骤101 获取机网系统的电气阻尼，并获取所述机网系统的机械阻尼；步骤102 根据机网系统的电气阻尼和机械阻尼，获取机网系统的总阻尼；步骤103 根据机网系统的总阻尼，评估机网系统的次同步谐振。本发明实施例提供的方法，通过结合机网系统的电气阻尼和机械阻尼得到总阻 尼，根据总阻尼评估机网系统的次同步谐振，不仅考虑了电气阻尼，而且结合了机械阻尼， 能够全面、精确地评估机网系统的次同步谐振。实施例2参见图2，本发明实施例提供了一种次同步谐振的评估方法，该方法流程具体如 下
步骤201 将机网系统等效为通用性机网等值电路，通用性机网等值电路包括第 一电路和连接该第一电路的发电机，该第一电路具体包括第一电阻R1、第一电感L1和第一 电容C1串联后的第一串联电路与第二电阻R2和第二电感L2串联后的第二串联电路并联， 并联后的电路串联第三电阻R0;对于机网系统，本发明实施例在特定的运行方式下，根据发电机轴系次同步扭振 频率的范围(实际应用中通常为10-40HZ)，将机网系统等效为通用性机网等值电路。对于通用性机网等值电路，参见图3，包括第一电路和连接第一电路的发电机G， 该第一电路由第一电阻札、第一电感L1和第一电容C1串联后的第一串联电路与第二电阻R2 和第二电感L2串联后的第二串联电路并联，并联后的电路串联第三电阻Rtl构成，WLp CpR2* L2为通用性机网等值电路的参数，该第一电路还可以连接理想电压源，该理想电压 源用来表示无穷大系统节点。该机网系统中可以包括一台发电机或两台以上参数相同的发电机，即由第一电路 与一台发电机或两台以上参数相同的发电机组成机网系统。步骤202 计算通用性机网等值电路的R。、R1^ L1, C1, R2和L2的值；具体地，通过频率扫描法获得从发电机中性点看进去的第i个角频率对应的等值 阻抗之9(吟)二足 (辨)+ _/文9(辟)，Coi = 2 π (0. 1+0. Oli), i = 0，···，4990，其中，i = 1，
2，…，n，表示各个角频率值对应的序号，Qi为扫描的第i个角频率，足“碎)和之“网)分 别是发电机的角频率Qi对应的等值电阻和等值电抗；具体地，机网系统在不同的拓扑方式 下，该步骤获得的等值阻抗不同，因而等值电阻和等值电抗之也不同。根据通用性机网等值电路，获得该通用性机网等值电路第i个角频率对应的等值
阻抗\(网)=R0+(R1 +J(O)iLl+ML2) , j表示复数的虚数部分，通用性机网
等值电路在角频率《口寸应的等值电阻、(ω》=Re(Ucoi)),即等值电阻为等值阻抗的 实部；通用性机网等值电路在角频率ω i对应的等值电抗X^1 (ω J = Im (Zeq (ω》)，即等值 电抗为等值阻抗的虚部。相 应地， 根据最 小二乘 法 使 /二一！^ ⑷-先“吟炉+化“⑷-之和一最小，获得一组&山丄”&^^^和R0
的值，使得由该组礼、L1, C1, R2, L2和Rtl构成的通用性机网等值电路的等值阻抗Ucoi)与 频率扫描法得到的机网系统的等值阻抗之具有最接近的阻抗_频率特性。例如，本发 明实施例以某电厂串补输电工程为例进行说明，参见图4，该电厂包括四台参数相同的额定 容量为600MW发电机组成的发电机组，通过双回243km的500kV紧凑型输电线路送往2号变 电站，再由2号变电站通过双回130km的常规500kV线路接入1号变电站，进入主网。发电 机组有4个缸体，3个次同步扭振模式，分别为扭振模式1 (约15Hz)、扭振模式2 (约26Hz) 和扭振模式3 (约30Hz)。拓扑方式的第一个数字表示机组台数，第二数字表示电厂_2号变 电站线路数，第三个数字表示2，1号变电站之间线路数，如拓扑方式412表示四台发电机、 电厂_2号变电站一线、2号-1号变电站之间两线。图5为拓扑方式为412时，采用频率扫描方法和等效为通用性机网等值电路得到的阻抗频率特性曲线对比图，实线表示采用频率扫描方法得到的机网系统的阻抗-频率特 性曲线，虚线表示通用机网等值电路的阻抗频率特性曲线。其中，(a)和(b)表示机网系统 等值电阻(即等值阻抗实部)的频率特性曲线；(C)和(d)表示通用性机网等值电路的等 值电抗(即等值阻抗虚部)的频率特性曲线。 利用非线性最小二乘法求取目标函数J的最小值，进而得到4种拓扑方式下通用 性机网等值电路的参数值，参见表1，各参数均为22KV侧有名值。
表1通用性机网等值电路的R1、Lp Q、R2、L2和Rtl的值由图5中可知，实线与虚线得到的阻抗频率特性曲线吻合的很好，即频率扫描方 法得到的机网系统的阻抗频率特性曲线和等效为通用性机网等值电路得到的阻抗频率特 性曲线吻合的很好，说明该步骤获得的礼、Lp Q、R2、L2和Rtl的值有效。步骤203 根据IVRpL1XPR2和L2的值获得机网系统的电气阻尼的显式表达式；具体地，本发明实施例基于复转矩系数法原理获得电气阻尼De(Con)的显式表达 式，其中，复转矩系数法原理为通过注入发电机轴系特定模式的激励角速度△ ω，测量在 该激励信号的作用下发电机轴系的扭矩大小，由扭矩与角速度的商得到电气阻尼De = Δ Te/ Δ ω。对于机网系统的电气阻尼De(GJn) = fDe(j con)+fDe(-j ωη)，将 fDe(j ωη)和 fDe("j n)分为函数fD>)当ρ = 士 j n时对应的机网系统的电气阻尼，fDe(p)的表达式 如下 预设变量 a” b” a2、b2、c” d” m” n” m2 禾口 n2,并预设中间变量 c2、d2、ν” w” V2 禾口 W2，上式中的CyC^VpWpV2和W2通过以下公式获得 其中，ra为发电机电枢电阻，ω。= 100 π，为发电机的同步角速度，id(1，iq0, vd0, ￥q0为机网系统稳态运行时dq坐标下发电机定子电流值和定子绕组磁链值，该id(l，iq0, VdQ，Ψ,ο可由潮流计算得到，机网系统中发电机出力的百分比不同，计算出的ido，if VdO' Vq0的也不同，本发明实施例不限定获取id。，iq0J vd(1，Vq0的方法。步骤204 根据电气阻尼和机械阻尼，获取机网系统的总阻尼的显式表达式；具体地，本发明实施例基于复转矩系数法原理，根据通用性机网等值电路和发电 机轴系质块模型，获得机网系统的总阻尼的显式表达式
其中，DJcon)为所述发电机第η个扭振模式对应的电气阻尼，基于通用性机网等 值电路由上述步骤203获得
为所述发电机第η个扭振模式对应的机械阻尼，机械 阻尼的获取方式为现有技术，本发明实施例不对获取机械阻尼的方式进行限定，仅以基于 复转矩系数法原理，对发电机轴系进行甩负荷试验获得机械阻尼为例进行说明；所述Q(k， η)和M〗m)其根据发电机轴系质块模型获得，下面进行详细说明发电机轴系质块模型为 其中，k表示一台发电机轴系质块的个数，ρ为微分算子，Δ δ = [Δ ...， Δ δ k]T为发电机轴系质块角位移增量矩阵，M为发电机轴系质块惯性时间常数对角矩阵，D 为发电机轴系质块间阻尼系数矩阵，K为发电机轴系质块间弹性系数矩阵，为加在第k 个轴系质块上的加速力矩。对上述发电机轴系质块模型进行解耦，得到解耦模型 其中，Δ δ w为解耦后等效转子角增量；队为加速力矩的电气阻尼系数，Δ ω(ω)为 解耦后等效转子角速度增量，M(m) = QtMQ, K(m) = QtKQ, D(m) = QtDQ皆为对角阵，变换矩阵Q 为Ml的右特征矩阵；Q (k，...)表示Q的第k行，M广〉为解耦后Mw的第η个模式对应的 转动惯性时间常数，Q (k，η)表示Q的第k行、第η列元素，发电机轴系质块模型和解耦模型 的建立为现有技术。结合上述实施例，机网系统在4种拓扑方式下，3个扭振模式分别对应的总阻尼， 参见表2 表2扭振模式对应的机网系统的总阻尼步骤205 根据机网系统的总阻尼评估机网系统的次同步谐振。其中，若总阻尼为正，表示机网系统稳定，机网系统不容易发生次同步谐振，且总 阻尼越大，机网系统的稳定性越好，越不容易发生次同步谐振；若总阻尼为负，表示机网系 统不稳定，容易发生次同步谐振，且总阻尼越小，机网系统的稳定性越差，越容易发生次同 步谐振；若总阻尼等于0，表示机网系统处于临界状态。本发明实施例提供的方法，通过将机网系统等效为通用性机网等值电路，根据频 率扫描法、复转矩系数法和通用性机网等值电路的各参数值，获得机网系统的电气阻尼和 总阻尼的显示表达式，从而根据总阻尼定量评估机网系统发生次同步谐振的风险。本发明 实施例提供的方法不仅考虑了电气阻尼，而且结合了机械阻尼，能够全面和精确地评估机 网系统多扭振模式的次同步谐振风险，同时根据总阻尼大小判断出次同步谐振的严重程 度，在实际应用中，可以为电力系统多模式次同步谐振稳定水平提供必要的依据，进而降低 大型发电机的轴系扭振疲劳损耗。实施例3参见图6，本发明实施例提供了一种次同步谐振的评估装置，该装置包括第一获取模块301，用于获取机网系统的电气阻尼，并获取机网系统的机械阻尼；第二获取模块302，用户根据第一获取模块301获取的机网系统的电气阻尼和机 械阻尼，获取机网系统的总阻尼；评估模块303，用于根据第二获取模块302获取的机网系统的总阻尼，评估机网系 统的次同步谐振。对于第一获取模块301，参见图7，该第一获取模块301包括等效单元301a，用于将机网系统等效为通用性机网等值电路，通用性机网等值电 路包括第一电路和连接第一电路的发电机，第一电路具体包括第一电阻礼、第一电感1^和 第一电容C1串联后的第一串联电路与第二电阻R2和第二电感L2串联后的第二串联电路并 联，并联后的电路串联第三电阻Rq ；第一计算单元301b，用于计算等效单元301a得到的通用性机网等值电路的礼、礼、 r2、L”L2 和 C1 的值；第二计算单元301c，用于根据第一计算单元301b得到的礼、R1, R2, L1, L2和C1的
14值，获取机网系统的电气阻尼。具体地，第一计算单元301b具体包括根据频率扫描法获得机网系统在角频率为ω i时对应的等值电阻(吟)和等值电 抗(辟)；Qi = 2 π (0. 1+0. Oli)，i=0,...，4990 ；获取通用性机网等值电路在角频率为ω i时对应的等值阻抗
并获取通用性机网等值电路在角频率为
Qi 时对应的等值电阻 Req(COi)和等值电抗 Xrai(Coi), RJcoi) =Re(Zeq(Wi))j Xeq(Qi)= Im (Zeil (ω》)；根据最小二乘法使
最小，计算
出 Rc^RpRyLpL2 和 C1 的值。具体地，第二计算单元301c具体包括预设变量a” b” a2、b2、Cl、d” m” n” m2 和 n2，并预设中间变量 c2、d2、ν” w” v2 和 w2,根据
「01441 V1+jWl = Wb1) (HiAjn1) + j (a2+jb2) (m2+jn2) /p- (C1+Jd1)，v2+jw2 = -j (l+j-ω,/ρ) (a2+jb2)，求出c2、d2、Vl、Wl、 和 的值，ra为发电机电枢电阻，ω。= 100 π，为发电机的 同步角速度，idQ，iq0, Vqq为机网系统稳态运行时dq坐标下发电机定子电流值和定子 绕组磁链值；根据c2、d2、V1^w1, V2和W2的值，及以下公式求出中间变量fDe(p) 预设ρ = 士 jcon，ωη为发电机的第n个扭振模式的角频率，获取机网系统的电气 阻尼 De(Con) =fDe(J_con)+fDe(-jcon)。
进一步地，第二获取模块302具体包括根据电气阻尼、机械阻尼及对发电机的轴系质块模型解耦后的中间变量，获取机
縣统的总阻尼聊)舰)她)+权 ”), “=2M”2M、m、 其中De (ω n)为发电机第n个扭振模式对应的电气阻尼，D(:、为发电机第η个 扭振模式对应的机械阻尼，Q(k，η)为Q的第k行、第η列元素，M〗m)为解耦后Mw第η个扭 振模式对应的转动惯性时间常数，Q为M-1K的右特征矩阵，M为发电机轴系质块惯性时间常 数对角矩阵，K为发电机轴系质块间弹性系数矩阵。本发明实施例提供的装置，通过第一获取模块将机网系统等效为通用性机网等值 电路，获取到机网系统的电气阻尼和机械阻尼，并由第二获取模块获取到总阻尼，根据总阻 尼评估机网系统的次同步谐振。本发明实施例提供的装置不仅考虑了电气阻尼，而且结合 了机械阻尼，能够全面和精确地分析机网系统多扭振模式的次同步谐振，同时根据总阻尼 大小判断出次同步谐振的严重程度，在实际应用中，可以为电力系统多模式次同步谐振稳 定水平提供必要的依据，进而降低大型发电机的轴系扭振疲劳损耗。需要说明的是上述实施例提供的次同步谐振的评估装置在评估次同步谐振时， 仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配 由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的 全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的次同步谐振的评估装置与次同步谐振的评估 方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。以上实施例提供的技术方案中的全部或部分内容可以通过软件编程实现，其软件 程序存储在可读取的存储介质中，存储介质例如计算机中的硬盘、光盘或软盘。以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则 之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
1权利要求
一种次同步谐振的评估方法，其特征在于，所述方法包括获取机网系统的电气阻尼，并获取所述机网系统的机械阻尼；根据所述机网系统的电气阻尼和机械阻尼，获取所述机网系统的总阻尼；根据所述机网系统的总阻尼，评估所述机网系统的次同步谐振。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取机网系统的电气阻尼，具体包括 将机网系统等效为通用性机网等值电路，所述通用性机网等值电路包括第一电路和连接所述第一电路的发电机，所述第一电路具体包括第一电阻R1、第一电感L1和第一电容C1 串联后的第一串联电路与第二电阻R2和第二电感L2串联后的第二串联电路并联，并联后的 电路串联第三电阻Rq;计算所述通用性机网等值电路中所述礼、R1^ R2、U、L2和C1的值； 根据所述礼、R1^ R2> Li、L2和C1的值获取所述机网系统的电气阻尼。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述计算所述通用性机网等值电路中所述 R0> R1^ R2> U、L2和C1的值，具体包括根据频率扫描法获得所述机网系统在角频率为Qi时对应的等值电阻足“辟)和等值电抗Ie9(辟);所述(Oi = 2 31 (0. 1+0. Oli), i=0,...，4990 ；获取所述通用性机网等值电路在角频率为Qi时对应的等值阻抗\(辟)=凡+(代〃(尽+加Λ)，并获取所述通用性机网等值电路在角频率为Oi时对应的等值电阻R^1(COi)和等值电抗)^1(COi),所述Rwi(COi) = Re(Zeq(Wi))j Xeq(COi) = Im(Zeq(ω,))；根据最小二乘法使(足>,)-1 )2]}最小，计算出所述R。、礼、&、L^L2和C1的值。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述礼、R1^R2> L1, L2和C1的值获 取所述机网系统的电气阻尼，具体包括予页设变量a” b” a2、b2、c” d” m” n” m2禾口 n2,并预设中间变量c2、d2、ν” w” V2禾口 w2, j 为虚数部分，根据 求出所述c2、d2、Vl、Wl、V2*w2的值，所述ra为发电机电枢电阻，所述G^ = 100 π，为 发电机的同步角速度，所述id(1，iq。，Vd。，Ψ (1为所述机网系统稳态运行时dq坐标下发电机 定子电流值和定子绕组磁链值； 根据所述c2、d2、ν” w” V2和W2的值，及以下公式求出中间变量fDe (ρ) 灼J 预设P = 士 j n，所述ωη为所述发电机的第n个扭振模式的角频率，获取所述机网系 统的电气阻尼 De( n) = fDe(j ωn) +fDe(-j ωη)。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述机网系统的电气阻尼和机械 阻尼，获取所述机网系统的总阻尼，具体包括根据所述电气阻尼、机械阻尼及对所述发电机的轴系质块模型解耦后的中间变量，获Q2{k,n)De^n) Djrhmn) 取所述机网系统的总阻尼 其中队(ω n)为所述发电机第η个扭振模式对应的电气阻尼，Dim) 为所述发电机第 η个扭振模式对应的机械阻尼，Q(k，η)为Q的第k行、第η列元素，M〗m)为解耦后Mw第η 个扭振模式对应的转动惯性时间常数，所述Q为M-1K的右特征矩阵，所述M为发电机轴系质 块惯性时间常数对角矩阵，所述K为发电机轴系质块间弹性系数矩阵。
6.一种次同步谐振的评估装置，其特征在于，所述装置包括第一获取模块，用于获取机网系统的电气阻尼，并获取所述机网系统的机械阻尼；第二获取模块，用于根据所述第一获取模块获取的所述机网系统的电气阻尼和机械阻 尼，获取所述机网系统的总阻尼；评估模块，用于根据所述第二获取模块获取的所述机网系统的总阻尼，评估所述机网 系统的次同步谐振。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一获取模块具体包括等效单元，用于将机网系统等效为通用性机网等值电路，所述通用性机网等值电路包 括第一电路和连接所述第一电路的发电机，所述第一电路具体包括第一电阻R1、第一电感 L1和第一电容C1串联后的第一串联电路与第二电阻R2和第二电感L2串联后的第二串联电 路并联，并联后的电路串联第三电阻Rtl ；第一计算单元，用于计算所述等效单元得到的通用性机网等值电路的所述礼、R1^ R2、 Li、L2和C1的值；第二计算单元，用于根据所述第一计算单元得到的所述IVRpRyLpL2和C1的值，获取 所述机网系统的电气阻尼。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一计算单元具体包括根据频率扫描法获得所述机网系统在角频率为Qi时对应的等值电阻和等值 电抗足 (叫);所述 COi = 2 31 (0. 1+0. Oli), i=0,...，4990 ；获取所述通用性机网等值电路在角频率为Qi时对应的等值阻抗 并获取所述通用性机网等值电路在角频率为Oi时对应的等值电阻RJcoi)和等值电抗)^(ω》，所述Rwi(COi) = Re(Zeq(Qi))j Xeq(COi) = Im(Zeq(ω,))；根据最小二乘法使 最小，计算出所述 R。、R1^ R2> L1, L2 和 C1 的值。
9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第二计算单元具体包括预设变量a” b” a2、b2、c” d” m” η” m2禾口 n2,并预设中间变量c2、d2、ν” w” V2禾口 w2,根据 求出所述c2、d2、Vl、Wl、V2*w2的值，所述ra为发电机电枢电阻，所述G^ = 100 π，为 发电机的同步角速度，所述id(1，iq。，Vd。，Ψ (1为所述机网系统稳态运行时dq坐标下发电机 定子电流值和定子绕组磁链值；根据所述c2、d2、V1, W1, V2和W2的值，及以下公式求出中间变量fDe (ρ) 预设P = 士 j n，所述ωη为所述发电机的第n个扭振模式的角频率，获取所述机网系 统的电气阻尼 De( n) = fDe(j ωn) +fDe(-j ωη)。
10.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第二获取模块具体包括根据所述电气阻尼、机械阻尼及对所述发电机的轴系质块模型解耦后的中间变量，获 取所述机网系统的总阻尼 其中队(ω n)为所述发电机第η个扭振模式对应的电气阻尼，D^ 为所述发电机第 η个扭振模式对应的机械阻尼，Q(k，η)为Q的第k行、第η列元素，M〗m)为解耦后Mw第η 个扭振模式对应的转动惯性时间常数，所述Q为M-1K的右特征矩阵，所述M为发电机轴系质 块惯性时间常数对角矩阵，所述K为发电机轴系质块间弹性系数矩阵。
全文摘要
本发明公开了一种次同步谐振的评估方法和装置，属于电力系统稳定分析技术领域。所述方法包括获取机网系统的电气阻尼，并获取所述机网系统的机械阻尼；根据所述机网系统的电气阻尼和机械阻尼，获取所述机网系统的总阻尼；根据所述机网系统的总阻尼，评估所述机网系统的次同步谐振。所述装置包括第一获取模块、第二获取模块和评估模块。本发明通过根据机网系统的电气阻尼和机械阻尼得到总阻尼，并根据总阻尼评估机网系统的次同步谐振，能够全面、精确地评估机网系统的次同步谐振。
文档编号H02J3/00GK101895117SQ20101024130
公开日2010年11月24日 申请日期2010年7月27日 优先权日2010年7月27日
发明者杨煜, 王忠军, 谢小荣, 黎小林 申请人:南方电网技术研究中心;清华大学