一种用于抑制电网次同步振荡的方法

技术领域

本发明涉及电气工程及其自动化技术领域，特别涉及一种用于抑制电网次同步振荡的方法。

背景技术

次同步振荡现象是电网中常见的危害之一。近些年来，随着电力系统的发展，次同步振荡现象的发生屡见不鲜，很多地区的火电厂发电机组，由于附近线路的串补、直流等输电系统改造，引发次同步谐振、振荡，已经严重影响了发电厂的安全、稳定运行，由于次同步振荡导致电厂机组跳机事件频发；同时，风电、新能源的快速发展也同样衍生出类似的次同步振荡问题，大大限制了新能源的发展，甚至造成严重后果的事件也时有发生。

针对电网中存在的次同步振荡问题，为了避免产生严重后果，工程实践中已经利用了多种措施来抑制次同步振荡的发生。例如SSR-DS、GTSDC、SEDC等设备。

现有的次同步震荡抑制设备都是保护特定区域、抑制特征频率振荡，大多是使用转速信号通过模态滤波器计算抑制指令。通过可控电流源或电压源向机端或者励磁中注入次同步抑制信号，产生正向阻尼来抑制发电机次同步振荡。

但传统抑制次同步振荡方法仅对系统中特定装置的特征频率有效，并未根本上解决系统的次同步振荡问题，同时随着抑制设备的增多，在没有统一协调的考虑下，抑制设备间也存在很大的谐振风险，影响其最终的抑制效果。

因此，本发明人提出了一种针对电网系统中的次同步振荡检测和抑制方法，从电网系统的角度，综合治理系统中的次同步振荡问题。

发明内容

为了解决背景技术提出的技术问题，本发明提供一种用于抑制电网次同步振荡的方法，它能够检测电网中的次同步分量，提取出特征频率，通过抑制算法计算出所需的电流指令，通过抑制设备向电网中注入指令电流，从而提升电网在特征频率上的阻尼特性从而消除加快电网次同步振荡衰减，减缓、消除电网次同步谐振风险。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种用于抑制电网次同步振荡的方法，所述的方法包括电网次同步振荡检测算法和电网次同步振荡抑制算法。所述的方法通过对电网次同步振荡检测算法计算得到电网系统电压中所含的次同步分量及次同步分量中各个模态频率；再通过电网次同步振荡抑制算法计算出抑制装置所需的电流控制指令；通过抑制装置向电网中注入指令电流，提高系统特征频率的阻尼。

所述的电网次同步振荡检测算法包括：电网电压Uabc经过坐标变换得到dq坐标系下的系统电压Ud，Ud经过低通滤波器LPF得到电压幅值Ud1，经过一个减法器得到次同步分量Um＝Ud-Ud1，此时次同步分量Um通过离散傅里叶DFT计算出多个次同步分量模值，再经过频率扫频分析计算出系统中的各个模态频率。

所述的低通滤波器LPF使用低于5hz的低通滤波器。

所述的电网次同步振荡抑制算法包括：将电网系统电压的次同步分量Um经过第一带通滤波器BPF1，提取出第一系统模态分量，再经过比例移相器，计算出第一模态所需的抑制电流指令Iqref1；相应的根据电网次同步振荡检测算法计算出的模态频率数量n，将电网系统电压的次同步分量Um经过第2～第n带通滤波器BPF2～BPFn，最终提取出n个系统模态分量，最后经过指令分配计算得到总的电流控制指令Iqref。

所述的指令分配计算为：将各个模态抑制电流指令Iqref1...Iqrefn进行加和计算，即

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明与传统的次同步振荡抑制方法不同，并非针对某一电厂或发电机组进行次同步振荡抑制，因此也无需转速信号，而是通过对电网系统电压监测，对电网中次同步振荡问题进行综合治理。本发明创新的将电网中的发电机组次同步振荡问题进行综合治理，传统的发电机组次同步振荡抑制方法仅对某个电厂的单一发电机组的模态次同步振荡进行抑制，而电网系统中往往多个电厂的多个发电机组都存在次同步振荡问题，而本方法通过对电网次同步振荡检测算法，计算得到电网系统电压中所含的次同步分量，及次同步分量中各个模态频率；再通过电网次同步振荡抑制算法，计算出抑制装置所需的电流控制指令；通过抑制装置向电网中注入指令电流，提高系统特征频率的阻尼；

2)本发明相比传统次同步振荡抑制，无需转速信号，因此无需在各个发电机组上接入转速探头，降低生产成本，同时减少了发电机组的外部接入设备，减少了设备停机维修时间，提高生产效率；同时该发明针对系统中所有发电机组次同步振荡进行综合治理，大大降低了系统为抑制次同步振荡所需接入的抑制设备数量，大大降低治理次同步振荡问题的成本。

附图说明

图1是本发明实施例的系统结构示意图；

图2是本发明的次同步振荡检测算法的示意图；

图3是本发明的次同步振荡抑制算法的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明提供的具体实施方式进行详细说明。

如图1所示，本发明实施例构造图，通过可控电流源或电压源，向电网中注入特征频率的电流，从而提升电网在特征频率上的阻尼特性从而消除加快电网次同步振荡衰减，减缓、消除电网次同步谐振风险。

本发明与传统的次同步振荡抑制方法不同，并非针对某一电厂或发电机组进行次同步振荡抑制，因此也无需转速信号，而是通过对电网系统电压监测，对电网中次同步振荡问题进行综合治理。

本发明创新的将电网中的发电机组次同步振荡问题进行综合治理，传统的发电机组次同步振荡抑制方法仅对某个电厂的单一发电机组的模态次同步振荡进行抑制，而电网系统中往往多个电厂的多个发电机组都存在次同步振荡问题，而本方法通过对电网次同步振荡检测算法，计算得到电网系统电压中所含的次同步分量，及次同步分量中各个模态频率；再通过电网次同步振荡抑制算法，计算出抑制装置所需的电流控制指令；通过抑制装置向电网中注入指令电流，提高系统特征频率的阻尼。

如图2所示，所述的电网次同步振荡检测算法包括：电网电压Uabc经过坐标变换得到dq坐标系下的系统电压Ud，Ud经过低通滤波器LPF得到电压幅值Ud1，经过一个减法器得到次同步分量Um＝Ud-Ud1，此时次同步分量Um通过离散傅里叶DFT计算出多个次同步分量模值，再经过频率扫频分析计算出系统中的各个模态频率。

所述的低通滤波器LPF使用低于5hz的低通滤波器。

所述的坐标变换计算公式为：

电网三相电压Ua、Ub、Uc，所述sinθ、cosθ，该相位θ为电网电压Ua的相位。

如图3所示，所述的电网次同步振荡抑制算法包括：将电网系统电压的次同步分量Um经过第一带通滤波器BPF1，提取出第一系统模态分量，再经过比例移相器，计算出第一模态所需的抑制电流指令Iqref1；相应的根据电网次同步振荡检测算法计算出的模态频率数量n，将电网系统电压的次同步分量Um经过第2～第n带通滤波器BPF2～BPFn，最终提取出n个系统模态分量，最后经过指令分配计算得到总的电流控制指令Iqref。

所述的指令分配计算为：将各个模态抑制电流指令Iqref1...Iqrefn进行加和计算，即

本发明相比传统次同步振荡抑制，无需转速信号，因此无需在各个发电机组上接入转速探头，降低生产成本，同时减少了发电机组的外部接入设备，减少了设备停机维修时间，提高生产效率；同时该发明针对系统中所有发电机组次同步振荡进行综合治理，大大降低了系统为抑制次同步振荡所需接入的抑制设备数量，大大降低治理次同步振荡问题的成本。

以上实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于上述的实施例。上述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。