一种提高次同步振荡正阻尼的控制装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电网技术领域，具体地，涉及一种提高次同步振荡正阻尼的控制装置 及方法。
【背景技术】
[0002] 随着电网系统的不断扩张，超高压直流输电和大容量发电机组需求也在提高，为 降低线路传输损耗，目前常用可控串补来提高网侧电压，尽管带来了的巨大经济效益，但也 给发电机组的安全稳定运行带来了新的麻烦，电力系统次同步振荡是其中较为严重的问题 之一。
[0003] 为此提出了许多抑制发电机次同步振荡的措施。这些抑制方法总的来说可以分为 下述几类：
[0004] 1)静态阻塞滤波器；
[0005] 2)旁路阻尼滤波器；
[0006] 3)动态滤波器；
[0007] 4)附加励磁系统阻尼控制；
[0008] 5)静止无功补偿装置（SVC);
[0009] 6)可控串联补偿装置（TCSC);
[0010] 7)静止无功发生器（SVG)。
[0011] 在实际工程应用中，采用的SVG来抑制次同步谐振最为有效，实践也证明该方法 行之有效，但在控制策略上目前普遍采用向电网中注入次同步电流的方法，极易引起电网 闪变现象，因此设计新的提高次同步振荡阻尼的控制策略显得十分必要。
【发明内容】
[0012] 本发明的目的是提供一种提高次同步振荡正阻尼的控制装置及方法，用于解决次 同步振荡抑制中易产生电网闪变的问题。
[0013] 为实现上述目的，本发明的技术方案提供了一种提高次同步振荡正阻尼的装置， 包括：测速器，其连接发电机组，用于检测发电机组的转速信号，并将检测的转速信号与标 准转速信号相比较，获得发电机组的转速偏差信号；控制器，其连接所述测速器，用于从所 述测速器中获得所述转速偏差信号，并根据所述转速偏差信号计算出超同步电流指令和驱 动次同步振荡抑制器所需的控制脉冲；以及所述次同步振荡抑制器，其连接所述控制器，用 于在所述控制脉冲的驱动下，基于所述控制器发出的超同步电流指令发出相应的超同步电 流，并将该超同步电流注入到发电机组与电网，使发电机组中形成用于抑制次同步振荡的 正阻尼电磁转矩。
[0014] 优选地，所述次同步振荡抑制器通过变压器将超同步电流注入到发电机组与电 网。
[0015] 优选地，所述次同步振荡抑制器为电压源换流器型次同步振荡抑制装置SS0-DS， 该SSO-DS采用Y接链式SVG结构。
[0016] 优选地，所述控制器包括：系统控制单元，用于根据所述转速偏差信号计算出超同 步电流指令；以及装置控制单元，其位于所述系统控制单元的下游，用于将所述超同步电流 指令中指定的超同步电流与抑制次同步振荡所需的超同步电流相比较，以计算出驱动次同 步振荡抑制器所需的控制脉冲。
[0017] 优选地，所述系统控制单元包括：模态滤波器模块，用于对所述转速偏差信号进行 滤波，只输出与计算超同步电流指令相关的模态分量；锁相环模块，其连接所述模态滤波器 模块，用于对所述模态滤波器模块输出的模态分量进行锁相，得到该模态分量的幅值和相 位；移相模块，其连接所述锁相环模块，用于对得到的模态分量的相位进行移相，以获得所 需的超同步电流指令的相位；比例模块，其连接所述锁相环模块，用于对得到的模态分量的 幅值进行比例计算，以获得所需的超同步电流指令的幅值；以及指令计算模块，其连接所述 移相模块和所述比例模块，用于结合所需的超同步电流指令的相位、幅值以及发电机组的 轴系扭振模态频率，计算出所需的超同步电流指令。
[0018] 本发明技术方案还提供了一种提高次同步振荡正阻尼的方法，其特征在于，包括： 检测发电机组的转速信号，并将检测的转速信号与标准转速信号相比较，获得发电机组的 转速偏差信号；根据所述转速偏差信号计算出超同步电流指令和驱动次同步振荡抑制器所 需的控制脉冲；以及在所述控制脉冲的驱动下，次同步振荡抑制器基于超同步电流指令发 出相应的超同步电流，并将该超同步电流注入到发电机组与电网，使发电机组中形成用于 抑制次同步振荡的正阻尼电磁转矩。
[0019] 优选地，次同步振荡抑制器通过变压器将超同步电流注入到发电机组与电网。
[0020] 优选地，采用的次同步振荡抑制器为电压源换流器型次同步振荡抑制装置 SS0-DS，该SSO-DS采用Y接链式SVG结构。
[0021] 优选地，根据所述转速偏差信号计算出超同步电流指令和驱动次同步振荡抑制器 所需的控制脉冲，具体包括：根据所述转速偏差信号计算出超同步电流指令；以及将所述 超同步电流指令中指定的超同步电流与抑制次同步振荡所需的超同步电流相比较，以计算 出驱动次同步振荡抑制器所需的控制脉冲。
[0022] 优选地，所述根据转速偏差信号计算出超同步电流指令，具体包括：对所述转速偏 差信号进行滤波，只输出与计算超同步电流指令相关的模态分量；对滤波后输出的模态分 量进行锁相，得到该模态分量的幅值和相位；对得到的模态分量的相位进行移相，以获得所 需的超同步电流指令的相位；对得到的模态分量的幅值进行比例计算，以获得所需的超同 步电流指令的幅值；以及结合所需的超同步电流指令的相位、幅值以及发电机组的轴系扭 振模态频率，计算出所需的超同步电流指令。
[0023] 通过上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明控制次同步振荡抑制装置发出 超同步电流，而不同时产生次同步电流，既通过超同步电流提高了次同步振荡正阻尼，又避 免了次同步电流造成的电网突变等问题。因此，本发明提高了次同步振荡抑制器的抑制效 率，且避免了次同步振荡抑制器发出的间谐波引起电网闪变，同时还提高了次同步振荡抑 制装置可靠性。
[0024] 本发明的其它特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【附图说明】
[0025] 附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具 体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0026] 图1是本发明的实施方式中提高次同步振荡正阻尼的装置的结构示意图。
[0027] 图2是本发明的实施方式中链式SVG的结构示意图。
[0028] 图3是本发明的实施方式中系统控制单元的控制框图。
[0029] 图4是本发明的实施方式中锁相环的结构图。
[0030] 图5是本发明的实施方式中二阶广义积分器的结构图。
[0031] 图6是本发明的实施方式中装置控制单元的控制框图。
[0032] 图7是本发明的实施方式中提高次同步振荡正阻尼的方法的流程示意图。
[0033] 附图标记说明
[0034] 101、测速器；102、发电机组；103、控制器；104、次同步振荡抑制器；105、电网； 1031、模态滤波器模块；1032、锁相环模块；1033、移相模块；1034、比例模块；1035、指令计 算模块。
【具体实施方式】
[0035] 以下结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描 述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0036] 如图1所示，在电力系统中，发电机组102通过变压器及输电线路向电网105输送 电能，为降低输电线路的传输损耗，目前常采用增加串补的方法来提高输电线路的输送能 力。但是，这种增加串补的方法也可能引发次同步振荡问题，使发电机组以低于同步频率的 振荡频率运行，严重影响电力系统的安全性，因此电厂使用了很多抑制次同步振荡的装置。
[0037] 本实施方式即给出了一种提高次同步振荡正阻尼的装置，包括：测速器101，其连 接发电机组102,用于检测发电机组的转速信号，并将检测的转速信号与标准转速信号相比 较，获得发电机组的转速偏差信号；控制器103,其连接所述测速器101，用于从所述测速器 101中获得所述转速偏差信号，并根据所述转速偏差信号计算出超同步电流指令和驱动次 同步振荡抑制器104所需的控制脉冲；以及所述次同步振荡抑制器104,其连接所述控制器 103,用于在所述控制脉冲的驱动下，基于所述控制器103发出的超同步电流指令发出相应 的超同步电流，并将该超同步电流注入到发电机组与电网，使发电机组中形成用于抑制次 同步振荡的正阻尼电磁转矩。其中，参考图1，所述次同步振荡抑制器通过变压器将超同步 电流注入到发电机组102与电网105。
[0038] 本实施方式中，如图2所示，所述次同步振荡抑制器为电压源换流器型次同步振 荡抑制装置（SSO-DS)，该SSO-DS又优选采用Y接链式SVG，该链式SVG配合三相三线制电 网，且链式SVG的每相串联若干个H桥结构的功率单元（如图中虚线框所示），所述功率单 元包括四只反并联的开关器件IGBT或IEGT。下文中，均以链式SVG为例，说明提高次同步 振荡正阻尼的装置的工作原理及实施过程。
[0039] 其中，所述控制器103又包括：系统控制单元，用于根据所述转速偏差信号计算出 超同步电流指令；以及装置控制单元，其位于所述系统控制单元的下游，用于将所述超同步 电流指令中指定的超同步电流与抑制次同步振荡所需的超同步电流相比较，以计算出驱动 次同步振荡抑制器所需的控制脉冲。此外，除这两个控制单元外，所述控制器还配置有主控 板、通讯板、扩展板、AD板、IO板、脉冲板等。
[0040] 如图3所示，所述系统控制单元又包括：模态滤波器模块1031，用于对所述转速偏 差信号进行滤波，只输出与计算超同步电流指令相关的模态分量；锁相环模块1032,其连 接所述模态滤波器模块1031，用于对所述模态滤波器模块输出的模态分量进行锁相，得到 该模态分量的幅值和相位；移相模块1033,其连接所述锁相环模块1032,用于对得到的模 态分量的相位进行移相，以获得所需的超同步电流指令的相位；比例模块1034,其连接所 述锁相环模块1032,用于对得到的模态分量的幅值进行比例计算，以获得所需的超