CN101404475B - 一种抑制电力系统次同步谐振的方法 - Google Patents

一种抑制电力系统次同步谐振的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101404475B
CN101404475B CN2008102262130A CN200810226213A CN101404475B CN 101404475 B CN101404475 B CN 101404475B CN 2008102262130 A CN2008102262130 A CN 2008102262130A CN 200810226213 A CN200810226213 A CN 200810226213A CN 101404475 B CN101404475 B CN 101404475B
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
resonance
power system
high pressure
capacity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN2008102262130A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101404475A (zh
Inventor
项祖涛
王晓刚
班连庚
宋瑞华
丁永福
范越
石可琴
王蒙
王康平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
Northwest China Grid Co Ltd
Original Assignee
China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
Northwest China Grid Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI, Northwest China Grid Co Ltd filed Critical China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
Priority to CN2008102262130A priority Critical patent/CN101404475B/zh
Publication of CN101404475A publication Critical patent/CN101404475A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101404475B publication Critical patent/CN101404475B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/30—Reactive power compensation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/40—Arrangements for reducing harmonics

Landscapes

  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

本发明提出一种使用可控高压并联电抗器抑制电力系统次同步谐振的方法，采用电力系统汽轮发电机组轴系的转速测量信号作为输入信号，经数字信号算法处理后从中辨识出汽轮发电机组轴系扭振特征，其特征在于：将汽轮发电机组轴系扭振特征信号采用次同步谐振控制策略在线计算得到高压可控并联电抗器的容量控制命令，动态调节高压可控并联电抗器的容量，从而相应动态调整电力系统汽轮发电机组的无功功率、电压、有功功率和转速，达到抑制汽轮发电机组次同步谐振的效果，并针对某规划系统的数值仿真验证了本发明的有效性。

Description

一种抑制电力系统次同步谐振的方法 
技术领域
本发明提出了一种抑制电力系统次同步谐振的方法，属于电力科学的电网安全稳定控制，特别涉及使用可控高压并联电抗器抑制大型汽轮机组次同步谐振的方法。 
背景技术
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(sub-synchronous resonance，SSR)现象。这种电气-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。 
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。国外电网结构较完善，近年来已鲜有关于次同步谐振问题的报道。国内由于能源和负荷分布的不平衡，辐射状大容量远距离火电送出结构较为常见，在这种网络结构装设串补存在次同步谐振的风险。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
针对火电送出系统次同步谐振问题，以及现有解决措施的不足，本发明提出一种新的次同步谐振抑制方法，即采用可控高压并联电抗器抑制电力系统次同步谐振。 
因此，本发明提出了一种抑制电力系统次同步谐振的方法，采用电力系统汽轮发电机组轴系的转速测量信号作为输入信号，经数字信号算法处理后从中辨识出汽轮发电机组轴系扭振特征，其特征在于：将汽轮发电机组轴系扭振特征信号采用次同步谐振控制策略在线计算得到高压可控并联电抗器的容量控制命令，动态调节高压可控并联电抗器的容量，从而相应动态调整电力系统汽轮发电机组的无功功率、电压、有功功率和转速，达到抑制汽轮发电机组次同步谐振的效果。 
所述动态调节高压可控并联电抗器的容量的方法，包括
(1)由所述电力系统汽轮发电机组提供转速信号作为输入信号； 
(2)延迟环节代表测量系统的时延； 
(3)滤波环节主要用于滤除高频干扰以及低频功率振荡信号； 
(4)采用n个带通环节分别获得n个次同步振荡模式的转速偏差信号； 
(5)采用比例控制器作为次同步谐振的基本控制策略； 
(6)分别对n个模式的控制信号进行相位补偿； 
(7)n个模式的控制信号加上参考导纳作为高压可控并联电抗器的容量控制信号； 
(8)根据所述容量控制信号计算得到励磁电流，通过励磁支路控制励磁电流，从而动态调整高压可控并联电抗器的容量， 
其中n为正整数。 
本发明的优点是： 
可控高压并联电抗器原本用于解决超/特高压输电系统的无功平衡和过电压问题，目前我国已投运两套500kV可控高压并联电抗器，还计划在750kV、1000kV电网应用可控高压并联电抗器；可控高抗在超/特高压电网中的应用将越来越广泛。 
本发明提出的控制策略叠加在高压可控并联电抗器基本控制策略之上，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。应有本发明对高压可控并联电抗器主要参数改变不大，成本增加不多。 
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。 
图1是依据本发明的一种抑制电力系统次同步谐振的方法的高压并联电抗器控制方法的框图； 
图2是仿真验证本发明的一种抑制电力系统次同步谐振的方法的系统接线示意图； 
图3是依据本发明的一种抑制电力系统次同步谐振的方法不采用抑制措施时次同步谐振现象的波形图； 
图4是采用依据本发明的一种抑制电力系统次同步谐振的方法对次同步谐振抑制效果的波形图。 
具体实施方式
可控高压并联电抗器原本用于解决超/特高压输电系统的无功平衡和过电压问题，目前 我国已投运两套500kV可控高压并联电抗器，还计划在750kV、1000kV电网中应用可控高压并联电抗器。 
常规可控高压并联电抗器采用电力电子技术，其容量可动态调节；本发明提出通过在可控高压并联电抗器控制器中加入次同步谐振抑制模块的办法解决次同步谐振问题。在采用适当的控制策略基础上，高压可控并联电抗器可以增加次同步频率范围的电气阻尼，从而达到抑制次同步谐振的作用。具体方法为：采用在汽轮发电机组轴系测量的转速信号作为输入信号，经适当处理后从中辨识出汽轮发电机组轴系扭振特征，再利用次同步谐振抑制策略在线计算得到高压可控并联电抗器的容量控制命令，动态调节高压可控并联电抗器的容量，从而动态调整机组无功、电压、有功、转速，达到抑制机组转速在次同步频率范围的波动，避免由于机电耦合作用导致机组轴系在其特征频率发生次同步谐振。其中用于抑制次同步谐振的高压并联电抗器控制框图如图1所示。说明如下： 
(1)由汽轮发电机组提供转速信号作为输入信号； 
(2)延迟环节代表测量系统的时延； 
(3)滤波环节主要用于滤除高频干扰以及低频功率振荡信号； 
(4)采用n个带通环节分别获得n个次同步振荡模式的转速偏差信号； 
(5)采用比例控制器作为次同步谐振基本控制策略； 
(6)分别对n个模式的控制信号进行相位补偿； 
(7)n个模式的控制信号加上参考导纳作为高压可控并联电抗器的容量控制信号； 
(8)根据所述容量控制信号计算得到励磁电流，通过励磁支路控制励磁电流，从而动态调整高压可控并联电抗器的容量。 
此外，在高压可控并联电抗器工程中增加本发明提出的抑制次同步谐振功能还应与高压可控并联电抗器原有功能相协调。可控高抗可以频繁调整容量，满足不断变化的系统对无功的需求，增加系统的静态稳定裕度；从动态稳定的角度来看，可控电抗根据需要控制的节点电压进行调节，抑制暂态过程中的电压波动，提高动态电压支撑能力。本发明提出的控制策略叠加在高压可控并联电抗器基本控制策略之上，调节高压并联电抗器的容量按次同步频率(一般是几赫兹到四十几赫兹)波动，其引起的稳态(或低频)容量波动基本为0，这种容量波动对稳态或低频变化的电压波动的影响很小，因此不会影响可控高抗补偿无功和抑制电压波动的基本功能。若高压可控并联电抗器装设在线路上，则具有限制过电压的功能。从限制过电压角度来看，在线路发生故障条件下，线路保护动作的同时要求高压可控并联电抗器迅速调节到最大容量。若线路发生多相故障，则线路及其串补同时被切除，不需本线路上高压可控并联电抗器运行抑制次同步谐振功能；若线路发生单相故障，由于非故障相线路、串补仍处于运行状态，则建议高压可控并联电抗器抑制次同步谐振模块也同时运行，起到抑制次同步谐振的作用。 
本发明输出的容量命令正比于机组轴系次同步模态频率转速偏差，在稳态情况下，由于采用本发明后抑制了机组次同步谐振，机组轴系转速偏差接近0，则输出的容量命令也接近于0。即本发明对可控高抗的稳态容量需求基本为0。在暂态扰动下，系统操作或故障均可能引起轴系按其特征频率扭振，则产生相应模特的转速偏差，相应的本发明控制系统输出容量调节命令，因此本发明要求高压可控并联电抗器有一定的暂态容量调节能力，在某些特殊情况下可能超出原有高压可控并联电抗器工作能力范围，在设计中可根据抑制次同步谐振的要求作适当调整。例如，不妨设高压可控并联电抗器原有工作范围需求为QL～QH，本发明需要的短时容量调节范围为-QS～+QS，则若采用本发明，新的高压可控并联电抗器应具有(QL-QS)～(QH+QS)短时工作能力。由于设备本身具有一定的短时过载能力，且本发明要求的±QS短时容量要求较高压可控并联电抗器额定容量小得多，因此应有本发明对高压可控并联电抗器主要参数改变不大，成本增加不多。 
一方面次同步谐振问题仅可能发生在大型火电送出系统；另一方面可控高压并联电抗器技术难度高、成本高，目前在国内外实际工程极少。因此本方法试验条件不易具备。但可以采用数值仿真的方法验证其有效性。以某750kV输电系统为例，该系统接线图如图2所示。若该系统送端接入大规模火电则存在次同步谐振的风险，其数值仿真波形如图3所示，图中可以看出机组轴系质量块间扭矩呈发散趋势，在10秒时间内即发展到额定扭矩的23倍，远超过机组轴系机械承受能力，系统出现了典型的次同步谐振现象。该系统计划装设5台300Mvar的可控高压并联电抗器。在此基础上，可以考虑在可控并联电抗器中增加本发明提出的次同步谐振抑制功能。采用本发明后，系统次同步谐振仿真波形如图4所示，与不采取措施相比，机组轴系质量块间扭矩小得多，且呈收敛趋势，表明本发明抑制次同步谐振是有效的。 
此处已经根据特定的示例性实施例对本发明进行了描述。对本领域的技术人员来说在不脱离本发明的范围下进行适当的替换或修改将是显而易见的。示例性的实施例仅仅是例证性的，而不是对本发明的范围的限制，本发明的范围由所附的权利要求定义。

Claims (1)

1.一种抑制电力系统次同步谐振的方法，采用电力系统汽轮发电机组轴系的转速测量信号作为输入信号，经数字信号算法处理后从中辨识出汽轮发电机组轴系扭振特征，其特征在于：将汽轮发电机组轴系扭振特征信号采用次同步谐振控制策略在线计算得到高压可控并联电抗器的容量控制命令，动态调节高压可控并联电抗器的容量，从而相应动态调整电力系统汽轮发电机组的无功功率、电压、有功功率和转速，达到抑制汽轮发电机组转速在次同步频率范围的波动，避免由于机电耦合作用导致机组轴系在其特征频率发生次同步谐振，具体包括以下步骤：
(1)由所述电力系统汽轮发电机组提供转速测量信号作为输入信号；
(2)延迟环节代表测量系统的时延；
(3)滤波环节主要用于滤除高频干扰以及低频功率振荡信号；
(4)采用n个带通环节分别获得n个次同步振荡模式的转速偏差信号；
(5)采用比例控制器作为次同步谐振的基本控制策略；
(6)分别对n个模式的控制信号进行相位补偿；
(7)n个模式的控制信号加上参考导纳作为高压可控并联电抗器的容量控制信号；
(8)根据所述容量控制信号计算得到励磁电流，通过励磁支路控制励磁电流，从而动态调整高压可控并联电抗器的容量。 
CN2008102262130A 2008-11-07 2008-11-07 一种抑制电力系统次同步谐振的方法 Active CN101404475B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2008102262130A CN101404475B (zh) 2008-11-07 2008-11-07 一种抑制电力系统次同步谐振的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2008102262130A CN101404475B (zh) 2008-11-07 2008-11-07 一种抑制电力系统次同步谐振的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101404475A CN101404475A (zh) 2009-04-08
CN101404475B true CN101404475B (zh) 2011-05-11

Family

ID=40538369

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2008102262130A Active CN101404475B (zh) 2008-11-07 2008-11-07 一种抑制电力系统次同步谐振的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101404475B (zh)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101895117B (zh) * 2010-07-27 2012-07-25 南方电网技术研究中心 一种次同步谐振的评估方法和装置
CN102412588B (zh) * 2011-11-18 2013-12-18 北京睿能世纪科技有限公司 一种实现次同步谐振控制的方法及系统
CN102420434B (zh) * 2011-12-09 2013-07-31 华北电力大学 一种交流系统次同步谐振分析方法
CN102570950B (zh) * 2012-01-18 2014-04-30 四方蒙华电（北京）自动化技术有限公司 一种发电机机端次同步阻尼控制系统及次同步阻尼控制方法
CN103336874B (zh) * 2013-07-15 2016-08-10 国家电网公司 基于时域仿真的电力系统次同步振荡在线分析及预警方法
CN104638634B (zh) * 2015-03-06 2017-02-01 国网浙江省电力公司电力科学研究院 主从模式下基于带通滤波器的直流微电网振荡抑制方法
CN105181014A (zh) * 2015-08-28 2015-12-23 中国神华能源股份有限公司 一种次同步振荡监测系统和方法
CN105098803B (zh) * 2015-10-08 2017-10-24 中南大学 基于statcom的风电场次同步与低频振荡抑制方法
CN107046291B (zh) * 2017-04-25 2019-11-05 国网四川省电力公司电力科学研究院 一种异步运行电网扰动后稳态频率计算方法及系统
CN107895957A (zh) * 2017-12-15 2018-04-10 华北电力科学研究院有限责任公司 一种次同步谐振及无功功率综合控制系统及方法
CN112152138B (zh) * 2020-10-13 2021-09-14 国网山东省电力公司经济技术研究院 一种高压并联电抗器容量的确定方法及系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN101404475A (zh) 2009-04-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101404475B (zh) 一种抑制电力系统次同步谐振的方法
Rezkalla et al. Electric power system inertia: requirements, challenges and solutions
Varma et al. SSR mitigation with a new control of PV solar farm as STATCOM (PV-STATCOM)
Geng et al. Synchronization and reactive current support of PMSG-based wind farm during severe grid fault
Chi et al. Overview of mechanism and mitigation measures on multi-frequency oscillation caused by large-scale integration of wind power
Basler et al. Understanding power system stability
Saqib et al. Power-quality issues and the need for reactive-power compensation in the grid integration of wind power
Hansen et al. Co‐ordinated voltage control of DFIG wind turbines in uninterrupted operation during grid faults
Tande Grid integration of wind farms
US20130027994A1 (en) Method and system for damping subsynchronous resonant oscillations in a power system using a wind turbine
SE517714C2 (sv) Nätvärnssystem för skydd av ett totalt elkraftsystems integritet mot svagt dämpade effektsvängningar, elkraftsystem innefattande ett nätvärn, systemskyddssystemförfarande, systemskyddsterminal, datorprogramprodukt samt datorläsbart medium
CN101889378A (zh) 串联电压补偿器和在发电机中用于串联电压补偿的方法
Kehrli et al. Understanding grid integration issues at wind farms and solutions using voltage source converter FACTS technology
CN102405573A (zh) 以可变转速驱动的输出振荡频率恒定的发电装置，尤其是风力发电装置
CN106066944A (zh) 低电压穿越下双馈风力发电系统短路电流计算方法
CN109873451A (zh) 基于机网无功协调控制的双馈风电机组次同步振荡抑制方法
CN107425542A (zh) 低电压故障穿越过程中dfig无功功率补偿的控制方法
CN102403943B (zh) 附加同轴双馈电机抑制汽轮发电机组次同步振荡的方法
CN108321809A (zh) 电网电压三相不平衡跌落故障下风电场动态无功补偿方法
CN101499667A (zh) 一种抑制汽轮发电机组次同步谐振的装置
Ning et al. Research on synchronous condensers to suppress subsynchronous oscillation caused by new energy power generation
Skliutas et al. Planning the future grid with synchronous condensers
Yamashita et al. Development of a frequency-stabilizing scheme for integrating wind power generation into a small Island grid
Zhang et al. Research on SSO suppression of DFIG-based wind farm by impedance scanning
Choi et al. Effects of underexcitation limiters on operation of remote generating station

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant