[发明专利]大型发电机组次同步振荡的反振荡自适应抑制系统

说明书

技术领域

本发明涉及大型发电机组稳定控制领域，具体地说，是一种大型发电机组次同步振荡的反振荡自适应抑制系统。

背景技术

我国能源分布不均而形成的“西电东送”电力格局使得我国电网输电线路的长度不断增加。远距离输电往往会产生较多的电力损耗，降低电力输送效率。串联补偿装置作为解决此问题的最佳选择，虽然具有占地较少、运行简便、成本低廉等优点，但是它有可能导致大型发电机组出现次同步振荡的问题。

次同步振荡是由电力系统中一种特殊的机电耦合作用产生的，它既可能由上述常见的串联补偿装置引起，也可能由电力系统稳定器、高压直流输电系统中的换流器和以大功率电力电子器件为基础的柔性交流输电系统等引起。次同步振荡可能导致大型发电机组的转子轴系出现严重的损坏，使电网出现严重的运行事故，因而采用有效方案对次同步振荡进行反振荡抑制对于电力系统的安全稳定运行具有重大的意义。

静止无功补偿器将电力电子器件引入到传统的静止无功补偿装置中，能够快速而且连续地调节输出的无功功率，以便实现稳定系统电压和增加系统电气阻尼的目的。以静止无功补偿器为载体对大型发电机组出现的次同步振荡进行反振荡抑制，属于采用阻尼和滤波方法来抑制次同步振荡。但是，静止无功补偿器控制参数的选取对系统数学模型的依赖度较高，控制参数通常为针对某一具体运行状况而选定的固定数值，因而此种反振荡抑制方案在非线性时变的实际电力系统中往往不能达到理想的抑制效果。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种大型发电机组次同步振荡的反振荡自适应抑制系统，该系统以反振荡理论为基础，静止无功补偿器为载体，采用自适应控制参数对大型发电机组检测到的扭振模式分量进行处理和控制，从而使静止无功补偿器能够自适应地输出所需无功功率。本发明解决了在大型发电机组扭振模式分量的检测信号转化为静止无功补偿器的控制信号的过程中生成自适应控制参数，采用固定控制参数的不足，从而更好地抑制大型发电机组中次同步振荡的发生。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种大型发电机组次同步振荡的反振荡自适应抑制系统，包括信号测量控制系统和静止无功补偿器系统两大部分，其中：

所述信号测量控制系统将测量到的大型发电机组扭振模式分量依次经过测量处理、反相放大、低通滤波、相位补偿和自适应控制参数生成处理得到所需控制信号，并将控制信号输入静止无功补偿器系统；

所述静止无功补偿器系统安装在大型发电机组的出口处，它根据信号测量控制系统产生的控制信号来控制触发角的大小，以便调节静止无功补偿器系统的等值导纳，自适应地改变静止无功补偿器系统输出的无功功率，产生相应的阻尼转矩，从而实现对大型发电机组次同步振荡的自适应抑制。

优选地，所述信号测量控制系统包括测量处理模块、反相放大模块、低通滤波模块、相位补偿模块和自适应控制参数生成模块，其中：

所述测量处理模块，用于对测量得到的大型发电机组扭振模式分量进行处理，然后将处理信号输入反相放大模块；扭振模式分量可以有多种选择方式，由于大型发电机组的转速偏差信号对控制器的相位移敏感度较低，本发明将其选为大型发电机组扭振模式分量；

所述反相放大模块，用于对测量处理后的大型发电机组扭振模式分量进行反相放大，使信号可以控制静止无功补偿器系统输出抑制大型发电机组次同步振荡所需要的无功功率，然后将此控制信号输入低通滤波模块；

所述低通滤波模块，用于滤除高频信号的干扰，由于次同步振荡中的所有振荡频率均在10Hz到工频之间，所以在次同步振荡的抑制中，可以将所有高于工频的干扰信号全部滤除后再将控制信号输入相位补偿模块；

所述相位补偿模块，用于对测量处理模块、低通滤波模块和静止无功补偿器系统引起的相位延迟进行相位补偿，使得相位延迟角度低于10°以下，然后将完成相位补偿的控制信号输入静止无功补偿器系统；

所述自适应控制参数生成模块，将测量处理模块中的时间系数、反相放大模块中的放大系数、低通滤波模块中的截止频率和相位补偿模块中的补偿系数视为自适应控制参数，以阻尼比极大值为目标函数，计算出静止无功补偿器系统在不同运行状况下的控制参数并将这些控制参数提供给测量处理模块、反相放大模块、低通滤波模块和相位补偿模块，从而最终完成信号测量控制系统的功能。

优选地，所述静止无功补偿器系统包括触发角计算模块、触发脉冲发生模块以及晶闸管控制电抗器模块，其中：