[发明专利]一种次同步振荡监测控制系统

说明书

本发明提出了一种次同步振荡监测控制系统。它由监测控制装置、同步相量测量单元(PMU)和监测分析主站三部分构成。监测控制装置通过功率轨迹跟踪的辨识技术，快速准确地识别次同步振荡工况。同时结合火电机组的模态频率特征，以分轮分级的控制策略，在火电机组扭振保护动作前快速平息电网次同步振荡。

技术领域

本发明设计了一种次同步振荡监测控制系统，具体涉及次同步振荡的监测领域。通过功率轨迹跟踪的次同步振荡辨识技术，结合火电机组的模态频率特征，采用分轮分级的控制策略，可有效平息区域电网的次同步振荡。

背景技术

次同步振荡属于系统的振荡失稳，它是由电力系统中一种特殊的机电耦合作用引起的，其最大的危害是，严重的机电耦合作用可能直接导致大型汽轮发电机组转子轴系的严重破坏，造成重大事故，危及电力系统的安全运行。近年来国家电网大规模新能源电源并网与直流送出工程的推进，导致大量电力电子装备应用，在电网中可能会引入间谐波，进一步引起次同步振荡，严重危害电力系统安全。尤其是风力发电系统的结构、并网方式与传统火力发电机组相比均有本质的区别，而且风电场群又是由多种类型风电机组构成，导致大规模风电基地外送的次同步振荡问题变得十分复杂。

当前国内对于大规模新能源区域发生次同步振荡的监测、控制手段还不高，主要体现在：1)同步相量测量单元(PMU)上送广域测量系统(WAMS)的电流、电压等电气量为相量数据，并且上送数据的频率较低(通常小于50Hz)，不满足次同步振荡分析的数据要求。2)基于嵌入式装置的辨识次同步振荡技术仍然缺乏深入研究。比如将次同步振荡与低频振荡同等对待。曾有文章写过没有研究间谐波电流次同步分量和超同步分量并存的计算方法和效果。3)缺乏平息电网次同步振荡的控制策略，仅在火电机组有扭振保护一道防线。一旦次同步振荡造成扭振保护动作后，火电机组被迫停机，将给地区供电的可靠性带来不利影响。规模新能源区域发生次同步振荡的机理仍在探索中，需要历次振荡过程中整个电网的数据来提供支撑。现有的WAMS还不能提供这些数据，也不能进行分析和展示，无法直观地评估次同步振荡的影响范围。

发明内容

当前国内对于大规模新能源区域发生次同步振荡的监测、控制手段还不高，基于上述原因，本发明研究了一种次同步振荡监测控制系统，一方面能及时采取安全有效的控制措施，有效平息该区域的次同步振荡，避免振荡对交、直流电网设备产生不利影响；另一方面能对电网的次同步振荡现象进行准确地监测、分析，直观地展示次同步振荡的传播范围及发展过程。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：所发明的次同步振荡监测控制系统，由监测控制装置、同步相量测量单元(PMU)和监测分析主站三部分构成。监测控制装置通过功率轨迹跟踪的辨识技术，快速准确地识别次同步振荡工况。同时结合火电机组的模态频率特征，以分轮分级的控制策略，在火电机组扭振保护动作前快速平息电网次同步振荡。

本发明的有益效果是，由于次同步振荡监测控制系统，是治理措施中的第二道防线，通过功率轨迹跟踪的次同步振荡辨识技术，结合火电机组的模态频率特征，采用分轮分级的控制策略，可有效平息区域电网的次同步振荡。同时，本系统满足了次同步振荡事故全景分析的需求，实现了全网次同步振荡状态的自动计算和直观展示，提高了次同步振荡事故分析的效率，也丰富了次同步振荡产生及传播机理的研究手段。

附图说明

图1为监测控制系统的架构。

图2为次同步振荡后功率的变化轨迹。

图3为典型风电汇集区域的电网结构图。

具体实施方式

下面结合附图对发明进一步详细说明。

S1:监测控制系统的架构

设计的次同步振荡监测控制系统架构如图1所示，由以下三部分组成：

1)监测控制装置；