CN104466993A - 调速器侧低频振荡稳定器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种调速器侧低频振荡稳定器，包括：依次连接的状态反馈控制器、滤波模块和限幅模块；所述状态反馈控制器连接电力系统输出端，所述限幅模块连接调速系统；所述状态反馈控制器用于对电力系统反馈的电流信号产生抑制控制信号，所述滤波模块用于根据设定的频率，通过传递函数滤除所述状态反馈控制器输出的抑制控制信号中频率小于所述设定的频率的控制信号；所述限幅模块用于将所述滤波模块输出信号的幅值限制在设定的范围，并将经过限幅的控制信号输送至所述调速系统，控制调速系统产生正阻尼力矩。上述调速器侧低频振荡稳定器可以降低状态反馈控制器产生的控制信号对电力系统的不利影响，提高系统的正常运行效率。

Description

调速器侧低频振荡稳定器
技术领域
本发明涉及电力工程技术领域，特别是涉及一种调速器侧低频振荡稳定器。
背景技术
电力系统中发电机组经输电线并列运行时，在扰动下会发生发电机转子间的相对摇摆，并在缺乏阻尼时引起持续振荡，此时输电线上功率也会发生相应振荡，因其振荡频率较低，一般在0.1～2.5Hz，故称为低频振荡。低频振荡现象是小干扰稳定的主要表现形式之一。随着电网互联规模的扩大，高放大倍数快速励磁技术的广泛采用，以及受经济性、环保等因素影响下电网的运行更加接近稳定极限，在世界各地许多电网陆续观察到低频振荡。低频振荡会引起联络线过流跳闸或系统与系统或机组与系统之间的失步而解列，严重威胁电力系统的稳定。
就低频振荡产生的本质原因而言，是不断增长的系统容量和快速励磁的应用给系统带来的负阻尼，使系统的总阻尼不断减小。一般解决的方法是通过调速器侧电力系统稳定器(GPSS)，其作用是通过电力系统反馈的电流信号产生控制信号输送至调速系统控制产生一个正阻尼力矩来抑制电力系统的低频振荡，从而达到事故后抑制振荡的目的。
然而，现有的调速器侧电力系统稳定器在电力系统运行的每时每刻，都会对系统产生控制作用，这些控制作用在未发生低频振荡时会降低系统正常运行时的效率。
发明内容
基于此，有必要针对现有的调速器侧电力系统稳定器在未发生低频振荡时会降低系统正常运行时的效率的问题，提供一种调速器侧低频振荡稳定器。
一种调速器侧低频振荡稳定器，包括：依次连接的状态反馈控制器、滤波模块和限幅模块；
所述状态反馈控制器连接电力系统输出端，所述限幅模块连接调速系统；
所述状态反馈控制器用于对电力系统反馈的电流信号产生抑制控制信号，所述滤波模块用于根据传递函数滤除所述状态反馈控制器输出的抑制控制信号中频率小于设定的频率的控制信号；其中，传递函数为：
其中，Td表示设定的频率的倒数，s表示复参数；
所述限幅模块用于将所述滤波模块输出信号的幅值限制在设定的范围，并将经过限幅的控制信号输送至所述调速系统，控制调速系统产生正阻尼力矩；其中，所述设定的范围为：小于电力系统电流信号额定幅值且不小于低频振荡信号的幅值。
上述调速器侧低频振荡稳定器，通过状态反馈控制器对电力系统反馈的电流信号产生抑制控制信号，所述控制信号经过滤波模块进行滤除处理，使得直流控制信号被滤除，然后滤波模块将经过滤除的控制信号输送至限幅模块，限幅模块将经过滤除的控制信号的幅值限制在低频振荡幅值和电力系统电流信号额定幅值之间，然后将经过限幅的控制信号传输至调速系统控制产生一个正阻尼力矩来抑制电力系统的低频振荡；由于经过滤波模块滤除、限幅模块限幅后的控制信号为大于设定的频率的控制信号，不包括直流控制信号，可以降低状态反馈控制器产生的控制信号对电力系统的不利影响，提高系统的正常运行效率。
附图说明
图1为一实施例调速器侧低频振荡稳定器结构示意图；
图2为另一实施例调速器侧低频振荡稳定器结构示意图；
图3为一实施例经过滤波模块的控制信号幅频特性图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的调速器侧低频振荡稳定器的具体实施方式作详细描述。
请参阅图1，图1一实施例调速器侧低频振荡稳定器结构示意图。
一种调速器侧低频振荡稳定器，包括：依次连接的状态反馈控制器110、滤波模块130和限幅模块150；
所述状态反馈控制器110连接电力系统输出端，所述限幅模块150连接调速系统170；
所述状态反馈控制器110用于对电力系统190反馈的电流信号产生抑制控制信号，所述滤波模块130用于根据传递函数滤除所述状态反馈控制器110输出的抑制控制信号中频率小于设定的频率的控制信号；其中传递函数为：
其中，Td表示设定的频率的倒数，s表示复参数；
所述限幅模块150用于将所述滤波模块130输出信号的幅值限制在设定的范围，并将经过限幅的控制信号输送至所述调速系统170，控制调速系统170产生正阻尼力矩；其中，所述设定的范围为小于电力系统电流信号额定幅值且不小于低频振荡信号的幅值。
上述调速器侧低频振荡稳定器，通过状态反馈控制器110对电力系统反馈的电流信号产生抑制控制信号，所述控制信号经过滤波模块130进行滤除处理，滤除直流控制信号，然后滤波模块130将经过滤除的控制信号输送至限幅模块150，限幅模块150将经过滤除的控制信号的幅值限制在低频振荡幅值和电力系统电流信号额定幅值之间，然后将经过限幅的控制信号传输至控制调速系统170产生一个正阻尼力矩来抑制电力系统190的低频振荡；由于经过滤波模块130滤除、限幅模块150限幅后的控制信号为大于设定的频率的控制信号，不包括直流控制信号，可以降低状态反馈控制器110产生的控制信号对电力系统的不利影响，提高系统的正常运行效率。
在一实施例中，所述限幅模块150可以为限幅器。
通过设定限幅器的参数从而可以将滤波模块130输出信号的幅值限制在设定的范围，并将经过限幅的控制信号输送至所述调速系统170，控制调速系统170产生正阻尼力矩。
在一实施例中，所述限幅模块150还可以用于限制所述滤波模块130输出的控制信号的幅值为：电力系统电流信号额定幅值的百分之五。
低频振荡信号的振荡幅值一般不超过电力系统电流信号额定幅值的百分之五，通过所述限幅模块150限制所述滤波模块130输出的控制信号的幅值为：电力系统电流信号额定幅值的百分之五可以在降低控制信号对电力系统的正常运作的影响的同时不影响抑制低频振荡信号的效果。
在一实施例中，所述滤波模块130可以包括：电容或电感。
可以按照需要进行滤除的频率信号设定电容或电感的参数，从而可以进行滤除小于设定的频率的控制信号，降低状态反馈控制器110输出的控制信号对电力系统的正常运作的影响，同时，采用电容或电感的成本也较低。
在一实施例中，所述设定的频率可以为0.1Hz。
一般低频振荡的频率范围为0.1Hz到2.5Hz之间，将设定的频率设为0.1Hz可以在滤除影响电力系统正常运作的直流控制信号的同时保留更完整的低频振荡控制信号，从而可以使得输送至调速系统170的控制信号控制调速系统170所产生的正阻尼力矩抑制低频振荡问题的效果更好。
为了更进一步的说明本发明的调速器侧低频振荡稳定器，下面将结合具体应用实例进行说明。
请参阅图2，图2为另一实施例调速器侧低频振荡稳定器结构示意图。
本具体应用实例通过状态反馈控制器210获取电力系统反馈的电流信号，根据电流信号产生抑制控制信号，然后所述状态反馈控制器210将抑制控制信号传输至滤波模块230，滤波模块230的作用是将状态反馈控制器210产生的所有控制信号中提取出来由低频振荡信号等振动信号产生的振荡控制信号，并将直流控制信号去除。通过滤波模块230之后，控制信号就只有振荡控制信号输出。
滤波模块230在进行滤除时采取的传递函数为：
其中，Td表示设定的频率的倒数，s表示复参数；
根据传递函数，我们可以得到经过滤波模块230后的控制信号的幅频特性，如图3所示：其中L(w)表示幅值增益，纵坐标是对数形式；从滤除直流环节的幅频特性可以看出，在低频段，该环节幅值增益小于1，故控制量的直流分量就被衰减去除了，而当信号频率大于1/Td时，信号则可以无衰减的通过。Td的大小决定了可以通过的信号的频率大小。
限幅模块250的限幅环节则是将通过滤波模块230后的控制信号中的振荡控制信号的振荡幅值限制在一定的范围。由于低频振荡信号的特点是振荡频率小，振荡幅值小，状态反馈控制器对低频振荡信号产生的抑制控制信号也会有相应的特点，而对于系统正常工作时存在的振荡幅值大的波动，状态反馈控制器210的输出幅值也相应较大。从而，本具体应用实例将整个控制量的输出信号振荡幅值限制在一个适当的范围内，即刚好大于低频振荡信号的振荡幅值又小于电力系统正常波动信号的幅值(即电力系统电流信号的额定幅值)。
在本具体应用实例中，设置滤波模块230的参数Td＝10，即表示允许通过滤波模块230的信号振荡频率不会小于0.1Hz，这是由于低频振荡的频率范围是在0.1Hz到2.5Hz之间，设定Td＝10后，状态反馈控制器210产生的低频振荡控制信号将可以更完整的保留。然后，设置限幅模块250的限幅环节的参数，把限幅环节的振荡幅值上限设置为0.05(标幺值，与电力系统电流信号的额定幅值的比值)，通过上述设定后，限幅模块250通过加法器270输送至调速系统的控制信号在系统正常工作时将不产生控制作用，而在系统发生低频振荡时才产生控制作用。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种调速器侧低频振荡稳定器，其特征在于，包括：依次连接的状态反馈控制器、滤波模块和限幅模块；
所述状态反馈控制器连接电力系统输出端，所述限幅模块连接调速系统；
所述状态反馈控制器用于对电力系统反馈的电流信号产生抑制控制信号，所述滤波模块用于根据传递函数滤除所述状态反馈控制器输出的抑制控制信号中频率小于设定的频率的控制信号；其中，传递函数为：
其中，Td表示设定的频率的倒数，s表示复参数；
所述限幅模块用于将所述滤波模块输出信号的幅值限制在设定的范围，并将经过限幅的控制信号输送至所述调速系统，控制调速系统产生正阻尼力矩；其中，所述设定的范围为：小于电力系统电流信号额定幅值且不小于低频振荡信号的幅值。
2.根据权利要求1所述的调速器侧低频振荡稳定器，其特征在于，所述限幅模块为限幅器。
3.根据权利要求1所述的调速器侧低频振荡稳定器，其特征在于，所述限幅模块还用于限制所述滤波模块输出的控制信号的幅值为：电力系统电流信号额定幅值的百分之五。
4.根据权利要求1所述的调速器侧低频振荡稳定器，其特征在于，所述滤波模块包括：电容或电感。
5.根据权利要求1所述的调速器侧低频振荡稳定器，其特征在于，所述设定的频率为0.1Hz。
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