一种电力系统次同步谐振抑制方法

文档序号:9869145阅读:940来源:国知局
一种电力系统次同步谐振抑制方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及电力系统电网安全稳定控制,尤其设及电力系统次同步谐振抑制方 法。
【背景技术】
[0002] 在电力系统中,汽轮发电机组经串补接入系统可能引发汽轮机组轴系与电网电气 系统相互作用的次同步谐振现象。运种电气-机械谐振现象严重时能在短期内损坏发电机 轴系;即使谐振较轻,也会显著消耗轴的机械寿命。 阳00引 1970年和1971年美国Mohave电站发电机轴系的两次扭振破坏后,次同步谐振问 题引起广泛关注。解决次同步谐振的根本措施是在系统规划阶段充分考虑次同步谐振的风 险,从网络结构避免次同步谐振的发生。国外电网结构较为完善,近年来已现有关于次同步 谐振问题的报道。国内由于能源和负荷分布不平衡,福射状大容量远距离火电送出结构较 为常见,在运种网络结构装设串补存在次同步谐振的奉献。国内外先后尝试过发电机组装 设极面阻尼绕组、电厂升压变压器中性点装设阻塞滤波器、附加励磁阻尼控制、可控旁路电 阻、可控串补、动态稳定器等抑制次同步谐振的措施,上述措施均存在一定的局限性,例如 成本高、效果差、实施困难等。

【发明内容】

[0004] 为了克服上述缺陷,本发明提供一种电力系统次同步谐振抑制方法。
[0005] 为了实现上述目的,本发明的技术方案是: 一种电力系统次同步谐振抑制方法,采用静止无功补偿器(SVC)抑制次同步谐振,对 SVC基波电纳参考值进行次同步频率调整,控制其输出大小和相位适当的模态互补频率电 流,在机组中产生对应模态的阻尼扭矩,达到抑制次同步谐振的目的,具体包括W下步骤: (1)对SVC母线电压分解成不同频率分量,静止无功补偿器的输出电流为:
① 式中:1|为基波电压;^份为与SVC特征谐波相关的电压分量(对于6脉波SVC,p=6); Uui um为与轴系次同步模态频率互补的电压分量;B 1,8。1 um,Bpk ±1分别为SVC与Ui, Uw。。,U Pk ±1对应产生同频率电流的等效电纳;Bi , Pk ±1为与Ui产生特征谐波电流对应 的等值电纳;和com分别为基波和次同步模态的角频率;N为轴系次同步模态的数目; 王。15。为其他可忽略的频率成分; 根据工频相控原理,有:
② 式中:Td和Tg分别为晶闽管回路的延时和脉冲控制的等效惯性时间常数;B 为基波 电纳参考值; (2)在SVC基波电纳参考值中加入次同步频率分量,如下式:
③ 式中:曇1嚇芽口疆曜分别力觀^纳参考值的胃流分脂口副步频率调制分 为初相位; 进而变化如下④ 式中:BiD和B Im分别为基波电纳的
直流和次同步分量;黎为初相位;由于式③不是简 单线性函数,故式④中采用约等于号; (3 >将式④代入式①等号右边的第一项,并令勤教ii鑛襄讓藥,则有:
⑥ 式⑥中包含=项,分别为基波、次同步频率和超同步频率电流分量,同理,对基波电纳 的次同步调制还会在特征谐波电流两侧产生对应的分数次谐波电流,进而SVC电流表示 为:
⑧ 式中:为基波电流,为由Ul和Blm决定的次同步和超同步频率电流:?!和 分别为特征谐波电流及其两侧的分数次谐波电流分量;为除上述分量外的其 他分量。
[0006] (4)对SVC基波电纳进行各模态频率露的适当调制,输出电流将包括频率为 的次同步或超同步电流分量,而进入发电机定子的W次同步电流分量为主,他们均 会在机组轴系形成抑制次同步谐振所需的、频率为懸m的次同步扭矩;控制和调整信号的幅 值和初相位,即可调节次同步或超同步频率电流和对应扭矩的幅值和相位,从而达到抑制 次同步谐振的目的。
[0007] 本发明的有益效果是:该方法不会影响可控高抗补偿无功、抑制电压波动和限制 过电压的基本功能,效果明显,成本低廉。
【具体实施方式】
[0008] 下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。
[0009] 一种电力系统次同步谐振抑制方法,采用静止无功补偿器(SVC)抑制次同步谐振, 对SVC基波电纳参考值进行次同步频率调整,控制其输出大小和相位适当的模态互补频率 电流,在机组中产生对应模态的阻尼扭矩,达到抑制次同步谐振的目的,具体包括W下步 骤: (1) 对SVC母线电压分解成不同频率分量,静止无功补偿器的输出电流为:
① 式中:?为基波电压;^總为与SVC特征谐波相关的电压分量(对于6脉波SVC,p=6); Uui um为与轴系次同步模态频率互补的电压分量;B 1,8。1 um,Bpk ±1分别为SVC与Ui, Uw。。,U Pk ±1对应产生同频率电流的等效电纳;Bi , Pk ±1为与Ui产生特征谐波电流对应 的等值电纳;和com分别为基波和次同步模态的角频率;N为轴系次同步模态的数目; 王。15。为其他可忽略的频率成分; 根据工频相控原理,有:
② 式中:Td和Tg分别为晶闽管回路的延时和脉冲控制的等效惯性时间常数;B 为基波 电纳参考值; (2) 在SVC基波电纳参考值中加入次同步频率分量,如下式:
③ 式中:,和'分别为基波电纳参考值的直流分量和次同步频率调制分量; 为初相位; 进而变化如下
④ 式中:BiD和B Im分别为基波电纳的直流和次同步分量;蕾为初相位;由于式③不是简 单线性函数,故式④中采用约等于号; (3) 将式④代入式①等号右边的第一项,并令各麓餐鐘i鑛議,则有:
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⑧ 式中:| 1为基波电流,为由Ul和Blm决定的次同步和超同步频率电流;!自總和 分别为特征谐波电流及其两侧的分数次谐波电流分量;为除上述分量外的其 他分量。 阳010] (4)对SVC基波电纳进行各模态频率iim的适当调制,输出电流将包括频率为 的次同步或超同步电流分量,而进入发电机定子的W次同步电流分量为主,他们均 会在机组轴系形成抑制次同步谐振所需的、频率为霞的次同步扭矩;控制和调整信号的幅 值和初相位,即可调节次同步或超同步频率电流和对应扭矩的幅值和相位,从而达到抑制 次同步谐振的目的。
[0011] 本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制,凡是根据本发明的技术方案做 出的技术变形,均落入本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种电力系统次同步谐振抑制方法,其特征在于:采用静止无功补偿器(SVC)抑制 次同步谐振,对SVC基波电纳参考值进行次同步频率调整,控制其输出大小和相位适当的 模态互补频率电流,在机组中产生对应模态的阻尼扭矩,达到抑制次同步谐振的目的,具体 包括以下步骤: (1) 对SVC母线电压分解成不同频率分量,静止无功补偿器的输出电流为:式中:?为基波电压;_丨为与SVC特征谐波相关的电压分量(对于6脉波SVC,p=6); u?i ωηι为与轴系次同步模态频率互补的电压分量ωηι,Βρ1?±1分别为SVC与w,ιι ω1 ωηι,u pk±1对应产生同频率电流的等效电纳;^ pk ±1为与ι产生特征谐波电流对应的等 值电纳;ω 1和com分别为基波和次同步模态的角频率;N为轴系次同步模态的数目; 为其他可忽略的频率成分; 根据工频相控原理,有:② 式中:1和T s分别为晶闸管回路的延时和脉冲控制的等效惯性时间常数;B 1>rcf为基波 电纳参考值; (2) 在SVC基波电纳参考值中加入次同步频率分量,如下式:③ 式中:U^分别为基波电纳参:考值的直流1分量和次同步频率调制分量; 为初相位; 进而变化如下④ JS-? 式中办。和Β 1ηι分别为基波电纳的直流和次同步分量;为初相位;由于式③不是简 单线性函数,故式④中采用约等于号; (3) 将式④代入式①等号右边的第一项,并令% = 鮮,则有:⑤ 式⑤中包含三项,分别为基波、次同步频率和超同步频率电流分量,同理,对基波电纳 的次同步调制还会在特征谐波电流两侧产生对应的分数次谐波电流,进而SVC电流表示 为:⑥ 式中为基波电流,Ik^为由Ul和Blm决定的次同步和超同步频率电流;和 分别为特征谐波电流及其两侧的分数次谐波电流分量为除上述分量外的其 他分量。 (4)对SVC基波电纳进行各模态频率· "的适当调制,输出电流将包括频率为g f 1? 的次同步或超同步电流分量,而进入发电机定子的以次同步电流分量为主,他们均会在机 组轴系形成抑制次同步谐振所需的、频率为· "的次同步扭矩;控制和调整信号的幅值和初 相位,即可调节次同步或超同步频率电流和对应扭矩的幅值和相位。
【专利摘要】本发明公开了一种电力系统次同步谐振抑制方法,采用静止无功补偿器(SVC)抑制次同步谐振,对SVC基波电纳参考值进行次同步频率调整,控制其输出大小和相位适当的模态互补频率电流,在机组中产生对应模态的阻尼扭矩,达到抑制次同步谐振的目的。该方法不会影响可控高抗补偿无功、抑制电压波动和限制过电压的基本功能,效果明显,成本低廉。
【IPC分类】H02J3/18, H02J3/38, H02J3/00
【公开号】CN105633945
【申请号】CN201410610956
【发明人】晁杰, 职承波, 郎海涛, 朱晓艳, 王光辉, 杨照军
【申请人】国家电网公司, 温县供电有限责任公司
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2014年11月4日
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