一種抑制電網(wǎng)閃變的次同步振蕩抑制裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種抑制電網(wǎng)閃變的次同步振蕩抑制裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，超高壓、遠(yuǎn)距離輸電線路和大容量發(fā)電機(jī)組開始投入運(yùn)行，為了提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性和輸電能力而采取的線路串聯(lián)電容補(bǔ)償和直流輸電等措施也開始被廣泛應(yīng)用。但是，除了伴隨而來的巨大經(jīng)濟(jì)效益外，這些設(shè)備和措施也給電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來了影響，其中最為突出的一個(gè)影響就是隨之而來的電力系統(tǒng)次同步振蕩問題。為解決次同步振蕩問題，本領(lǐng)域技術(shù)人員提出了許多抑制次同步振蕩的方法，如在交流輸電線路中采用了 FSC+TCSC、在HVDC控制器中增設(shè)SSDC、在發(fā)電機(jī)組中投入SVC、SVG等設(shè)備等等。從這些方法的實(shí)際應(yīng)用來看，目前，在發(fā)電機(jī)組中投入SVG作為SSO-DS裝置來抑制次同步振蕩效果最為顯著。
[0003]但是在投入SVG作為SSO-DS裝置來抑制次同步振蕩的抑制過程中又引發(fā)了新的問題一一電網(wǎng)閃變。電網(wǎng)閃變會(huì)給電網(wǎng)的運(yùn)行和效率帶來不良的影響，同時(shí)也會(huì)對(duì)接在該公用電網(wǎng)中的其他用電設(shè)備帶來一些不良的影響甚至危害，從而影響供電安全。
[0004]因此，研究針對(duì)電網(wǎng)閃變問題的次同步振蕩抑制具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種抑制電網(wǎng)閃變的次同步振蕩抑制裝置及方法，用于解決次同步振蕩抑制中易產(chǎn)生電網(wǎng)閃變的問題。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案提供了一種抑制電網(wǎng)閃變的次同步振蕩抑制裝置，包括:測速器，其連接發(fā)電機(jī)組，用于檢測發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速信號(hào)；控制器，其連接所述測速器，用于將所述測速器檢測的轉(zhuǎn)速信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速信號(hào)相比較，獲得發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速偏差信號(hào)，并對(duì)轉(zhuǎn)速偏差信號(hào)依次進(jìn)行模態(tài)濾波和比例移相，以生成有功電流指令和無功電流指令；次同步振蕩抑制器，其連接所述控制器，用于在所述控制器的驅(qū)動(dòng)下生成與有功電流指令和無功電流指令相對(duì)應(yīng)的有功電流和無功電流，并將該有功電流和無功電流注入到發(fā)電機(jī)組與電網(wǎng)，以通過無功電流抑制次同步振蕩，并通過有功電流抑制電網(wǎng)閃變。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案還提供了一種抑制電網(wǎng)閃變的次同步振蕩抑制方法，包括:檢測發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速信號(hào)；將檢測的轉(zhuǎn)速信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速信號(hào)相比較，獲得發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速偏差信號(hào)，并對(duì)轉(zhuǎn)速偏差信號(hào)依次進(jìn)行模態(tài)濾波和比例移相，以生成有功電流指令和無功電流指令；次同步振蕩抑制器接收有功電流指令和無功電流指令，生成與有功電流指令和無功電流指令相對(duì)應(yīng)的有功電流和無功電流，并將該有功電流和無功電流注入到發(fā)電機(jī)組與電網(wǎng)，以通過無功電流抑制次同步振蕩，并通過有功電流抑制電網(wǎng)閃變。
[0008]通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明有效解決了因抑制次同步振蕩而帶來的電網(wǎng)閃變問題，通過有功電流、無功電流的協(xié)同控制提高了抑制次同步振蕩裝置的抑制效果及控制的靈活性，并在抑制次同步振蕩的同時(shí)提高了電能質(zhì)量水平，大大提高了公共電網(wǎng)的其他用電設(shè)備的使用壽命及用電安全。
[0009]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說明。
【附圖說明】
[0010]附圖是用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的【具體實(shí)施方式】一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0011]圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式中次同步振蕩抑制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2是本發(fā)明的實(shí)施方式中鏈?zhǔn)絊VG的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖3是本發(fā)明的實(shí)施方式中電流指令生成單元的控制框圖。
[0014]圖4是本發(fā)明的實(shí)施方式中模態(tài)濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖5是本發(fā)明的實(shí)施方式中主控單元的控制框圖。
[0016]圖6是本發(fā)明的實(shí)施方式中抑制電網(wǎng)閃變的次同步振蕩抑制方法的流程示意。
[0017]附圖標(biāo)記說明
[0018]101、測速器；102、發(fā)電機(jī)組；103、控制器；104、次同步振蕩抑制器；105、電網(wǎng)。
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的【具體實(shí)施方式】僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0020]如圖1所示，在電力系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)組102通過變壓器及輸電線路向電網(wǎng)105輸送電能，為降低輸電線路的傳輸損耗，目前常采用增加串補(bǔ)的方法來提高輸電線路的輸送能力。但是，這種增加串補(bǔ)的方法也可能引發(fā)次同步振蕩問題，使發(fā)電機(jī)組以低于同步頻率的振蕩頻率運(yùn)行，嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)的安全性，因此電廠使用了很多抑制次同步振蕩的裝置。
[0021]但是，常用的抑制次同步振蕩的裝置往往在抑制次同步振蕩的同時(shí)，會(huì)產(chǎn)生過大的無功波動(dòng)，而無功波動(dòng)會(huì)引起電網(wǎng)電壓波動(dòng)，從而引起電網(wǎng)閃變。因此，除了抑制次同步振蕩外，還應(yīng)該考慮如何避免電網(wǎng)閃變。
[0022]本實(shí)施方式即給出了一種抑制電網(wǎng)閃變的次同步振蕩抑制裝置，如圖1所示，包括:測速器101，其連接發(fā)電機(jī)組102，用于檢測發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速信號(hào)w ;控制器103，其連接所述測速器101，用于將所述測速器101檢測的轉(zhuǎn)速信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速信號(hào)相比較，獲得發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速偏差信號(hào)，并對(duì)轉(zhuǎn)速偏差信號(hào)依次進(jìn)行模態(tài)濾波和比例移相，以生成有功電流指令和無功電流指令；次同步振蕩抑制器104，其連接所述控制器103，用于在所述控制器103的驅(qū)動(dòng)下生成與有功電流指令和無功電流指令相對(duì)應(yīng)的有功電流和無功電流，并將該有功電流和無功電流注入到發(fā)電機(jī)組102與電網(wǎng)105，以通過無功電流抑制次同步振蕩，并通過有功電流抑制電網(wǎng)閃變。其中，參考圖1，所述次同步振蕩抑制器104通過變壓器將有功電流和無功電流注入到發(fā)電機(jī)組102與電網(wǎng)105。
[0023]對(duì)于次同步振蕩抑制器，也可采用現(xiàn)有技術(shù)中通用的次同步振蕩抑制裝置。如圖2所示，在本實(shí)施方式中，所述次同步振蕩抑制器優(yōu)選采用電壓源換流器型次同步振蕩抑制裝置(SSO-DS)，該SSO-DS又優(yōu)選采用Y接鏈?zhǔn)絊VG，該鏈?zhǔn)絊VG配合三相三線制電網(wǎng)，且鏈?zhǔn)絊VG的每相串聯(lián)若干個(gè)H橋結(jié)構(gòu)的功率單元(如圖中虛線框所示)，所述功率單元包括四只反并聯(lián)的開關(guān)器件IGBT或IEGT，與開關(guān)器件并聯(lián)的二極管則用于整流，整個(gè)功率模塊形成三電平變流器功能。本實(shí)施方式中的鏈?zhǔn)絊VG是由單項(xiàng)功率單元串聯(lián)到一定電壓等級(jí)，三相Y接后通過變壓器并聯(lián)于電網(wǎng)的，該鏈?zhǔn)絊VG的工作原理為:將橋式電路通過變壓器并聯(lián)在電網(wǎng)上，通過控制開關(guān)器件的通斷，適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)橋式電路交流側(cè)輸出電壓的幅值和相位或直接控制其交流側(cè)電流就可以使該電路吸收或者發(fā)出現(xiàn)滿足要求的無功電流，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償?shù)哪康?。下文中，均以鏈?zhǔn)絊VG為例，說明抑制電網(wǎng)閃變的次同步振蕩抑制裝置的工作原理及實(shí)施過程。
[0024]本實(shí)施例中，所述控制器103包括:信號(hào)處理單元，用于將所述測速器檢測的轉(zhuǎn)速信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速信號(hào)相比較，獲得發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速偏差信號(hào)，并對(duì)轉(zhuǎn)速偏差信號(hào)依次進(jìn)行模態(tài)濾波和比例移相，以生成有功電流指令和無功電流指令；以及主控單元，用于根據(jù)所述有功電流指令和無功電流指令，計(jì)算出驅(qū)動(dòng)所述次同步振蕩抑制器所需的控制脈沖，并通過該控制脈沖驅(qū)動(dòng)所述次同步振蕩抑制器。此外，除這兩個(gè)控制單元外，所述控制器還可以配置有通訊板、擴(kuò)展板、AD板、1板、脈沖板等。
[0025]其中，對(duì)于信息處理單元，在本實(shí)施方式中，所述信號(hào)處理單元包括:轉(zhuǎn)速信號(hào)處理單元，用于將所述測速器檢測的轉(zhuǎn)速信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速信號(hào)相比較，獲得發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速偏差信號(hào)；以及電流指令生成單元，用于對(duì)轉(zhuǎn)速偏差信號(hào)依次進(jìn)行模態(tài)濾波和比例移相，以生成有功電流指令和無功電流指令。
[0026]本實(shí)施方式中，所述測速器可采用現(xiàn)有技術(shù)中常用的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量設(shè)備，測量的轉(zhuǎn)速信號(hào)能反映發(fā)電機(jī)組軸系扭振，基于該轉(zhuǎn)速信號(hào)，采用適當(dāng)?shù)目刂撇呗约纯烧{(diào)節(jié)鏈?zhǔn)絊VG的交流側(cè)輸出電流。測量得到轉(zhuǎn)速信號(hào)后，同時(shí)可獲得轉(zhuǎn)速信號(hào)中相應(yīng)分量對(duì)應(yīng)的同步角速度，再根據(jù)轉(zhuǎn)速和同步角速度得到僅包含次同步頻率分量的模態(tài)分量。因此，本實(shí)施方式可通過控制器對(duì)轉(zhuǎn)速偏差信號(hào)進(jìn)行模態(tài)濾波來得到與計(jì)算有功電流指令和無功電流指令相關(guān)的模態(tài)分量。如圖3所示，所述電流指令生成單元又包括:模態(tài)濾波器，用于對(duì)所述轉(zhuǎn)速偏差信號(hào)A ω進(jìn)行濾波，只輸出與計(jì)算有功電流指令和無功電流指令相關(guān)的模態(tài)分量；第一比例移相器，其連接所述模態(tài)濾波器，用于對(duì)與有功電流指令的模態(tài)分量進(jìn)行比例計(jì)算和移相，以得到相應(yīng)的有功電流指令I(lǐng)d_ref ;以及第二比例移相器，其連接所述模態(tài)濾波器，用于對(duì)與無功電流指令的模態(tài)分量進(jìn)行比例計(jì)算和移相，以得到相應(yīng)的無功電流指令 Iq_ref。
[0027]此外，還可以對(duì)應(yīng)設(shè)置放大模塊、運(yùn)算模塊等，以進(jìn)一步優(yōu)化得到的電流指令。需注意的是，對(duì)于兩個(gè)比例移相器，可通過調(diào)整各自的增益來降低電網(wǎng)閃變。
[0028]其中，關(guān)于模態(tài)濾波器的設(shè)計(jì)，現(xiàn)有技術(shù)中有很多相關(guān)的設(shè)計(jì)方案。如圖4所示，本實(shí)施方式所述模態(tài)濾波器包括依次連接的低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器和帶阻濾波器，即本實(shí)施方式的模態(tài)濾波器通過低通濾波器，濾除轉(zhuǎn)速偏差信號(hào)中的高頻噪聲；通過高通濾波器，濾除轉(zhuǎn)速偏差信號(hào)中的低頻分量；通過帶通濾波器和帶阻濾波器，濾除不需要的頻率模態(tài)分量，只保留與計(jì)算有功電流指令和無功電流指令相關(guān)的模態(tài)分量。需要說明的是，低通濾波器