[发明专利]一种基于SSSC的抑制电力系统次同步振荡的方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统控制技术领域，尤其涉及一种抑制电力系统次同步振荡的方法。

背景技术

在远距离输电线路中使用串联补偿电容，是提高电力系统输电容量和暂态稳定性的有效方法，在我国大容量电厂的输送线路中得到广泛的应用，如内蒙古托克托电厂、陕西锦界电厂和东北的伊敏电厂等。但是串联补偿电容的使用可能导致发电机轴系扭振，从而严重危害发电机的安全。

为了解决这一问题，电力学术和工程界做了许多工作来研究对策和解决方法。一些基于晶闸管的柔性交流输电控制装置只要控制整定得当，也能够减缓次同步谐振的发生。但是以上提到的柔性交流输电装置(FACTS)由于采用晶闸管的控制，会向系统注入一定量的谐波；同时由于晶闸管每个周波投切一次，其暂态响应时间仍比较慢。

随着电力电子技术的不断发展，新一代基于电压源换流器(VSC)的柔性交流输电装置也逐渐应用于抑制次同步谐振。以静止同步串联补偿器(SSSC)为例，如图1所示，其中静止同步串联补偿器(SSSC)是串联在线路中的柔性交流输电装置，通过注入一个和线路电流(I_a、I_b、I_c)有一定相位差的电压(u_ca、u_cb、u_cc)来改变输电线路的阻抗，图中SSSC由直流电容器(C_dc)、由若干个IGBT(触发极为S₁-S₆)组成的电压源逆变器，连接电抗器(L)、RLC高通滤波器、耦合变压器构成，其注入电压的相位滞后线路电流相位90°时，相当于在线路中串入容性的电感，能够提供一部分的串联补偿。

现有技术中SSSC控制器可采用基于电压幅值和相位的间接电流控制策略，即将幅值控制信号和相位控制信号进行脉宽调制(PWM)后输入电压源逆变器，从而控制电压源逆变器交流侧输出电压基波的幅值和相位，来达到控制目标。

如下式所示：

Um=ma·Udc2sin(ωt+θ)]]>

式中，U_m为VSC交流侧输出电压，U_dc为直流电压，m_a为调制波的调制度，θ为相角。

因为SSSC注入电压为基频下的纯正弦波，认为SSSC不会像固定串补一样和线路电抗产生串联谐振，因此就没有次同步谐振的问题。但是相比固定串联电容，SSSC的造价昂贵，出于造价的考虑，SSSC不单独用于串联补偿，往往只将原系统中的部分固定串联补偿电容用SSSC代替。因此SSSC虽然能提供比固定串补更大的阻尼，但仍不能阻止次同步谐振的发生。

发明内容

本发明的目的在于利用电力电子装置静止同步串联补偿器(SSSC)来抑制电力系统次同步振荡，通过对发电机转速信号的反馈控制，使静止同步串联补偿器为抑制电力系统次同步振荡提供正的电气阻尼。

一种基于静止同步串联补偿器(SSSC)的抑制电力系统次同步振荡的方法，包括生成附加控制信号，该附加控制信号与幅值控制信号叠加后，再与相位控制信号进行脉宽调制得到静止同步串联补偿器中电压源逆变器的触发脉冲(如图2所示)，从而控制静止同步串联补偿器的输出电压，所述的生成附加控制信号包括如下步骤：

(1)采集电力系统中发电机(本发明中若无特殊说明，所述的发电机均指需要通过本发明方法保护的那台发电机)的转速差信号Δω，转速差信号是指发电机的实际转速与额定转速的差；

(2)对转速差信号Δω进行滤波处理，得到发电机轴系的各扭振频率信号；进行滤波处理时，可以利用多通道带通滤波器对转速差信号Δω进行滤波，其中带通滤波器通带中心频率调谐为发电机轴系各扭振频率，通过滤波得到多路信号，而每一路信号分别对应发电机轴系各扭振频率；

(3)对滤波得到的多路信号分别进行放大和相位补偿后，进行叠加得到附加控制信号。