CN112671004A - 一种优化扭振抑制效果的方法及附加阻尼控制器 - Google Patents

Abstract

一种优化扭振抑制效果的方法是通过测量机组机端的电压电流信号，根据所测信号判断系统运行状态。在系统发生大扰动的情况下，判断出扰动类型并向附加阻尼控制器发出指令，使其动态调整附加阻尼控制器的增益。附加阻尼的控制信号经过滤波、移相环节，乘以浮动增益，作为控制器的输出信号，完成附加阻尼控制的功能。该方法可以动态调整附加阻尼器的增益，在系统扰动的不同阶段合理利用附加阻尼控制，使其在扰动初期尽可能增强抑制，在扰动末期避免增益不合理造成的振荡，方法简便，易于实施。

Description

一种优化扭振抑制效果的方法及附加阻尼控制器

技术领域

本发明属于电力系统的控制技术领域，尤其涉及具有旋转轴系机组的附加阻尼控制。

背景技术

次同步振荡(SSO)是指机组与电网在一个或多个固有频率上交换能量的现象。出现SSO现象的机组有可能是火电机组，也有可能是水电机组或风力机组，电网中的串补线路、高压直流输电、新型电力电子设备等都有可能与机组之间发生次同步振荡。

次同步振荡对机组轴系危害极大，以火电机组为例，振荡期间火电机组的机械部分会与系统的电气部分发生能量的相互转换与激荡，不仅造成系统电气量的振荡，同时也会激发转子轴系的扭转振荡，造成机组轴系疲劳寿命损伤的累积和轴系的损坏，严重时甚至会导致机组轴系出现裂纹，造成巨大损失。早在上世纪70年代，美国Mohave电厂就发生了次同步振荡，对机组造成严重破坏；80年代国内机组也出现了发电机组轴系扭振的事故。近年来随着风力发电的快速发展及外送线路上串联电容的大规模应用，风电机组也会引起次同步振荡，对风电机组本身及附近的火电机组造成影响。

目前已有多种技术手段可以抑制机组的次同步振荡，其中一类抑制方法的原理为增大机组阻尼，一般为附加阻尼控制的形式，附加励磁阻尼控制及附加机端阻尼控制是其中具体的两种。这两种方法接收阻尼控制装置测量的机组轴系转速，经过滤波、模态分离等环节，得到对应各个模态频率的扭振分量，再经过相移及放大环节之后得到抑制次同步振荡所需的信号，该信号叠加至扭振抑制的执行装置中，通过改变机组的电压或电流，产生合适的次同步振荡抑制转矩，起到抑制次同步振荡的作用。

系统发生大扰动后，机组转速偏差在短时间内迅速增大，若能及时利用附加阻尼控制进行抑制，则可在较短时间内对机组的次同步振荡产生抑制效果。抑制效果主要由附加阻尼控制输出的信号决定，输出的信号幅值大则抑制效果好。但若附加阻尼控制一直维持在高水平输出，则会对扭振抑制执行装置的控制产生影响，微小的转速变动也有可能产生较大的附加信号，从而影响机组的正常运行。因此，需要对常规的附加阻尼控制进行改进。

发明内容

本发明的内容是：提出一种电气突变量启动和浮动增益的扭振抑制方法以及相应的附加阻尼控制器，可以根据不同的系统运行状态动态调整附加阻尼控制的增益，使得附加阻尼控制可以有效地抑制机组次同步振荡，同时避免扰动较小时增益不当造成的振荡，附加阻尼控制的潜能得到充分利用。

为了达成上述目的，本申请采用如下技术方案：

一方面，本申请提出了一种优化扭振抑制效果的方法，包括：

机组机端电气量监测装置实时监测机组机端电压V_t、电流I_t，由转速测量装置得到转速偏差信号；

所述转速偏差信号通过滤波环节、模态分离环节得到各模态转速偏差；

判别V_t、I_t信号是否出现大的扰动；如果出现大的扰动，则启动浮动增益计算环节计算输出增益，否则使用固定增益作为输出增益；

所述各模态转速偏差经过移相环节后乘以输出增益，得到附加阻尼控制器的输出；

附加阻尼控制器的输出传入振荡抑制执行装置，对机组次同步振荡进行抑制。

进一步地，所述浮动增益计算环节，根据各模态转速偏差计算出各模态对应的附加阻尼控制器所需的浮动增益，或根据各模态固定增益计算浮动增益。

进一步地，所述判别V_t、I_t信号是否出现大的扰动方法是：如果V_t变化量Δv大于设定值ΔV_{t_set}且I_t变化量Δi大于设定值ΔI_{t_set}，则判定V_t、I_t信号出现大的扰动，启动浮动增益计算。

进一步地，发电机转速偏差信号经过滤波、模态分离环节后得到的各模态转速偏差Δω_j，其中j表示机组不同的模态，j＝1，2，…m；当某个模态转速偏差小于对应的预设偏差定值Δω_{j_set}后，延时T_OFF关闭浮动增益计算环节，转为使用固定增益作为输出增益。

进一步地，所述根据各模态转速偏差计算出各模态对应的附加阻尼控制器所需的浮动增益，浮动增益

其中K_{v_1}、K_{v_2}…K_{v_m}为各个模态对应的浮动增益，f(Δω₁)、f(Δω₂)…、f(Δω_m)为各个模态对应的浮动增益计算函数，Δω₁、Δω₂…、Δω_m为各模态转速偏差。

进一步地，所述各个模态对应的浮动增益计算函数采用比例函数，浮动增益与转速偏差呈比例关系，即K_{v_j}＝k_j*Δω_j，其中j表示机组不同的模态，j＝1，2，…m，k_j为对应模态的比例系数，K_{v_j}为对应模态的浮动增益，Δω_j为对应模态的转速偏差。

进一步地，所述各个模态对应的浮动增益计算函数采用分段函数，浮动增益与转速偏差呈分段关系：

其中：j表示机组不同的模态，j＝1，2，…m，K_{v_j}为对应模态的浮动增益，Δω_j为对应模态的转速偏差；N_j为第j模态对应的分段函数的总段数，k_j1、k_j2、…、

为为第j模态对应的各段系数，Δω_setj1、Δω_setj2、…、

为第j模态对应的各段转速偏差设置值。

进一步地，所述各个模态对应的浮动增益计算函数采用分段比例函数，浮动增益在转速偏差不同的分段内与转速偏差呈不同的比例关系，即：

其中：j表示机组不同的模态，j＝1，2，…m，K_{v_j}为对应模态的浮动增益，Δω_j为对应模态的转速偏差；N_j为第j模态对应的分段函数的总段数，k_j1、k_j2、…、

为为第j模态对应的各段系数，Δω_setj1、Δω_setj2、…、

为第j模态对应的各段转速偏差设置值。

进一步地，所述各模态的浮动增益与固定增益的数值呈比例关系，即K_{v_j}＝k_j*K_{c_j}，其中j表示机组不同的模态，j＝1，2，…m，K_{v_j}为对应模态的浮动增益，k_j为对应模态的比例系数；K_{c_j}为模态j对应的固定增益。

进一步地，所述滤波环节包括高通滤波器和低通滤波器，滤出转速偏差中关注频率段内的信号；所述模态分离环节由本模态的带通滤波器及其他模态的带阻滤波器组成；所述移相环节由至少两个超前滞后环节组成，以消除滤波环节、模态分离环节对转速偏差造成的相位移动。

另一方面，本申请提出了一种优化扭振抑制效果的附加阻尼控制器，其特征在于，包括：信号接收单元、浮动/固定增益选择单元、滤波单元、模态分离单元、移相单元、输出单元及浮动增益计算单元；

所述信号接收单元，用于从机组机端电气量监测装置接收实时监测机组机端电压V_t、电流I_t，从转速测量装置接收转速偏差信号；

所述浮动/固定增益选择单元，用于判别V_t、I_t信号是否出现大的扰动；如果出现大的扰动，则启动浮动增益计算单元计算输出增益，否则使用固定增益作为输出增益；

所述转速偏差信号通过滤波单元、模态分离单元得到各模态转速偏差，所述各模态转速偏差进入移相单元经过移相处理后进入输出单元；

所述输出单元，将输入信号乘以输出增益后得到附加阻尼控制器的输出；所述附加阻尼控制器的输出传入振荡抑制执行装置，对机组次同步振荡进行抑制；

进一步地，所述浮动增益计算单元，根据各模态转速偏差计算出各模态对应的附加阻尼控制器所需的浮动增益，或根据各模态固定增益计算浮动增益。

进一步地，所述浮动/固定增益选择单元中判别V_t、I_t信号是否出现大的扰动方法是：

如果V_t变化量Δv大于设定值ΔV_{t_set}且I_t变化量Δi大于设定值ΔI_{t_set}，则判定V_t、I_t信号出现大的扰动，启动浮动增益计算。

进一步地，所述浮动/固定增益选择单元中，对各模态转速偏差Δω_j进行判断，其中j表示机组不同的模态，j＝1，2，…m；当某个模态转速偏差小于对应的预设偏差定值Δω_{j_set}后，延时T_OFF关闭浮动增益计算单元，转为使用固定增益作为输出增益。

进一步地，所述根据各模态转速偏差计算出各模态对应的附加阻尼控制器所需的浮动增益，浮动增益

其中K_{v_1}、K_{v_2}…K_{v_m}为各个模态对应的浮动增益，f(Δω₁)、f(Δω₂)…、f(Δω_m)为各个模态对应的浮动增益计算函数，Δω₁、Δω₂…、Δω_m为各模态转速偏差。

进一步地，所述各个模态对应的浮动增益计算函数采用比例函数，浮动增益与转速偏差呈比例关系，即K_{v_j}＝k_j*Δω_j，其中j表示机组不同的模态，j＝1，2，…m，k_j为对应模态的比例系数，K_{v_j}为对应模态的浮动增益，Δω_j为对应模态的转速偏差。

进一步地，所述各个模态对应的浮动增益计算函数采用分段函数，浮动增益与转速偏差呈分段关系：

其中：j表示机组不同的模态，j＝1，2，…m，K_{v_j}为对应模态的浮动增益，Δω_j为对应模态的转速偏差；N_j为第j模态对应的分段函数的总段数，k_j1、k_j2、…、

为为第j模态对应的各段系数，Δω_setj1、Δω_setj2、…、

为第j模态对应的各段转速偏差设置值。

进一步地，所述各个模态对应的浮动增益计算函数采用分段比例函数，浮动增益在转速偏差不同的分段内与转速偏差呈不同的比例关系，即：

其中：j表示机组不同的模态，j＝1，2，…m，K_{v_j}为对应模态的浮动增益，Δω_j为对应模态的转速偏差；N_j为第j模态对应的分段函数的总段数，k_j1、k_j2、…、

为为第j模态对应的各段系数，Δω_setj1、Δω_setj2、…、

为第j模态对应的各段转速偏差设置值。

进一步地，所述各模态的浮动增益与固定增益的数值呈比例关系，即K_{v_j}＝k_j*K_{c_j}，其中j表示机组不同的模态，j＝1，2，…m，K_{v_j}为对应模态的浮动增益，k_j为对应模态的比例系数；K_{c_j}为模态j对应的固定增益。

进一步地，所述滤波单元，包括高通滤波器和低通滤波器，滤出转速偏差中关注频率段内的信号；所述模态分离单元由本模态的带通滤波器及其他模态的带阻滤波器组成；所述移相单元由至少两个超前滞后环节组成，以消除滤波单元、模态分离单元对转速偏差造成的相位移动。

本发明的有益效果是：在原有的固定增益环节上增加浮动增益控制环节。通过浮动增益，当机组转速偏差发生变化时可以动态调节附加阻尼控制的输出量，实现附加阻尼控制灵活输出：在系统发生大扰动时提升附加阻尼控制对次同步振荡的抑制效果，在系统发生小扰动或正常运行时，不影响机组的稳定运行。本发明方法简便，易于实施，可以在一定程度上增强附加阻尼控制对机组轴系扭振的抑制，节约次同步振荡治理成本。

附图说明

图1为机组采用附加阻尼控制器的基本结构示意图；

图2所示为本申请实施例一提供的一种优化扭振抑制效果的方法流程图；

图3为采用浮动增益的附加阻尼控制器的控制示意图；其中0为浮动增益启动时刻，T1为浮动增益关闭时刻，延时TOFF切换回固定增益；K_j为各模态对应的增益，K_{j_v}为各模态对应的浮动增益，K_{j_c}为各模态对应的固定增益；

图4为采用电气突变量启动和浮动增益控制方法的抑制效果与采用较大或较小的固定增益抑制效果的对比。

图5所示为本申请另一实施例提供的一种优化扭振抑制效果的附加阻尼控制器示意图。

具体实施方式

为清楚说明本发明的方法，结合附图，阐明本发明的具体实施方式。

如图1所示为机组采用附加阻尼控制器的基本结构示意图，主要由转速测量装置、附加阻尼控制器、机端电气量监测装置、振荡抑制执行装置组成；其中ω为转速测量装置测得的机组转速。

图2所示为本申请实施例一提供的一种优化扭振抑制效果的方法，包括如下步骤：

S1：机组机端电气量监测装置实时监测机组机端电压V_t、电流I_t，由转速测量装置得到转速偏差信号；

S2：所述转速偏差信号通过滤波环节、模态分离环节得到各模态转速偏差；

S3：判别V_t、I_t信号是否出现大的扰动；如果出现大的扰动，则启动浮动增益计算环节计算输出增益，否则使用固定增益作为输出增益；

S4：所述各模态转速偏差经过移相环节后乘以输出增益，得到附加阻尼控制器的输出；

S5：附加阻尼控制器的输出传入振荡抑制执行装置，对机组次同步振荡进行抑制。

优选的实施例中，浮动增益计算环节根据各模态转速偏差计算出各模态对应的附加阻尼控制器所需的浮动增益，或根据各模态固定增益计算浮动增益。

优选的实施例中，所述判别V_t、I_t信号是否出现大的扰动方法是：如果V_t变化量Δv大于设定值ΔV_{t_set}且I_t变化量Δi大于设定值ΔI_{t_set}，则判定V_t、I_t信号出现大的扰动，启动浮动增益计算。

优选的实施例中，发电机转速偏差信号经过滤波、模态分离环节后得到的各模态转速偏差Δω_j，其中j表示机组不同的模态，j＝1，2，…m；当某个模态转速偏差小于对应的预设偏差定值Δω_{j_set}后，延时T_OFF关闭浮动增益计算环节，转为使用固定增益作为输出增益。

优选的实施例中，所述根据各模态转速偏差计算出各模态对应的附加阻尼控制器所需的浮动增益，浮动增益

其中K_{v_1}、K_{v_2}…K_{v_m}为各个模态对应的浮动增益，f(Δω₁)、f(Δω₂)…、f(Δω_m)为各个模态对应的浮动增益计算函数，Δω₁、Δω₂…、Δω_m为各模态转速偏差。各个模态对应的浮动增益计算函数可以采用比例函数、分段函数、分段比例函数等。

所述各个模态对应的浮动增益计算函数采用比例函数，浮动增益与转速偏差呈比例关系，即K_{v_j}＝k_j*Δω_j，其中j表示机组不同的模态，j＝1，2，…m，k_j为对应模态的比例系数，K_{v_j}为对应模态的浮动增益，Δω_j为对应模态的转速偏差。以模态1的增益为例，浮动增益与转速偏差呈比例关系即K_{v_1}＝k*Δω₁。

所述各个模态对应的浮动增益计算函数采用分段函数，浮动增益与转速偏差呈分段关系：

其中：j表示机组不同的模态，j＝1，2，…m，K_{v_j}为对应模态的浮动增益，Δω_j为对应模态的转速偏差；N_j为第j模态对应的分段函数的总段数，k_j1、k_j2、…、

为为第j模态对应的各段系数，Δω_setj1、Δω_setj2、…、

为第j模态对应的各段转速偏差设置值。

以模态1的增益为例，分为4段，公式为：

所述各个模态对应的浮动增益计算函数采用分段比例函数，浮动增益在转速偏差不同的分段内与转速偏差呈不同的比例关系，即：

其中：j表示机组不同的模态，j＝1，2，…m，K_{v_j}为对应模态的浮动增益，Δω_j为对应模态的转速偏差；N_j为第j模态对应的分段函数的总段数，k_j1、k_j2、…、

为为第j模态对应的各段系数，Δω_setj1、Δω_setj2、…、

为第j模态对应的各段转速偏差设置值。

以模态1的增益为例，分为4段，公式为：

所述各模态的浮动增益还可以与固定增益的数值呈比例关系，即K_{v_j}＝k_j*K_{c_j}，其中j表示机组不同的模态，j＝1，2，…m，K_{v_j}为对应模态的浮动增益，k_j为对应模态的比例系数；K_{c_j}为模态j对应的固定增益。以模态1的增益为例，公式为：K_{v_1}＝k*K_{c_1}。

优选的实施例中，所述滤波环节包括高通滤波器和低通滤波器，滤出转速偏差中关注频率段内的信号；所述模态分离环节由本模态的带通滤波器及其他模态的带阻滤波器组成；所述移相环节由至少两个超前滞后环节组成，以消除滤波环节、模态分离环节对转速偏差造成的相位移动。

以一台660MW汽轮发电机组应用的机端附加阻尼控制为例，结合图3、4阐明本发明的具体实施方式。

此处所用发电机组机端电压为20kV，额定有功功率为660MW，额定转速为3000rpm，发电机经变压器接入1000kV电网。该发电机轴系共有三个特征频率，分别为19.82Hz、24.84Hz、42.63Hz。机端附加控制装置接收汽轮机转子的转速ω，经过机端附加阻尼控制各环节处理之后，与浮动增益环节的结果K_variable相乘，得到振荡抑制执行装置的电流参考值i_ref，输入振荡抑制执行装置，完成机端附加阻尼控制的功能。

本发明方法如图3所示，具体实施步骤是：

步骤(1)：机端电气量监测装置监测发电机机端电压V_t、电流量I_t，

步骤(2)：转速偏差信号经过滤波、模态分离环节后得到各模态转速偏差；

步骤(3)：判别V_t、I_t信号是否出现大的扰动；如果出现大的扰动，则向附加阻尼控制器传递控制信号enable，启动浮动增益计算逻辑计算浮动增益K_variable作为输出增益K；否则使用固定增益作为输出增益K；浮动增益计算环节接收各模态转速偏差信号，通过内部函数计算出机端附加阻尼控制器所需的浮动增益K_variable；

步骤(4)：各模态转速偏差经过移相环节后乘以输出增益K，形成机端附加阻尼控制器的输出i_ref；

步骤(5)：机端附加阻尼控制器的输出i_ref输入振荡抑制执行装置，对机组轴系扭振进行抑制。

更具体的，参照图3，在上述步骤1中，判别系统发生大扰动的方法是：如果机端电压V_t的变化量Δv大于设定值ΔV_{t_set}且机端电流I_t的变化量大于设定值ΔI_{t_set}，则判定系统中出现大扰动。在本具体实施例当中，电压下限值设定为ΔV_{t_set}＝0.25pu，电流设定值则采用动态判别方法，判断当前时刻电流与前一时刻电流的比值，若比值大于1.3，则认为电流有效值变化量大于设定值ΔI_{t_set}。

其中，参照图3，电压和电流判断的结果经过逻辑“与门”输出判别结果，若判断结果为发生大扰动，则无延时启动浮动增量计算环节；同时转速偏差信号通过滤波、模态分离后得到各模态的转速偏差，在启动浮动增益后同时启动转速偏差判别环节，判别各模态转速偏差是否小于设定值Δω_set。对于转速偏差小于设定值的模态，延时T_OFF后关闭其模态的浮动增益计算环节。在本具体实施例中，Δω_set取值为0.5rad/s，延时T_OFF取1s。

附加阻尼控制器在启动浮动增益计算状态下，根据内部函数计算浮动增益，在关闭状态下提供固定增益。即当浮动增益计算环节未启动时，附加阻尼控制器使用固定增益K_constant；浮动增益计算环节启动后，附加阻尼控制器使用浮动增益内部函数为

此处各模态的浮动增益采用了与固定增益的数值呈比例关系的方式。在本具体实施例中，3个模态对应的固定增益大小分别为400、133、300。

更具体的，参照图3，机组转速测量装置得到转速偏差信号，需要经过带通滤波、模态分离环节，得到各模态转速偏差供浮动增益控制器使用；同时各模态转速偏差经过相位补偿、增益放大环节得到机端附加阻尼控制的输出。在本具体实施例中，带通滤波环节由一个2阶高通滤波器、一个二阶低通滤波器及一个带阻滤波器组成。高通滤波器的特征频率为10Hz，低通滤波器的特征频率为40Hz，带阻滤波器的特征频率为50Hz。模态分离由本模态的带通滤波器及另外两个模态的带阻滤波器组成。移相环节由若干个超前滞后环节组成，以消除滤波、模态分离环节对转速偏差造成的相位移动。

最后，按照前述步骤(5)，将电流参考值i_{q_ref}输入振荡抑制执行装置，由执行装置来抑制机组轴系扭振。以模态3为例，附图4为模态3转速偏差在采用不同的增益时的波形：增益较小时转速偏差衰减速度较慢，增益过大时转速偏差在抑制末期会略有回升，出现小幅度不稳定的“过调”现象，采用浮动增益转速偏差则可以使振荡快速衰减且不再回升，充分利用大增益前期抑制速度快和小增益末期稳定的特点。

如图5所示为本申请另一实施例提供的一种优化扭振抑制效果的附加阻尼控制器示意图，包括：信号接收单元、浮动/固定增益选择单元、滤波单元、模态分离单元、移相单元、输出单元及浮动增益计算单元。

信号接收单元，用于从机组机端电气量监测装置接收实时监测机组机端电压V_t、电流I_t，从转速测量装置接收转速偏差信号。

浮动/固定增益选择单元，用于判别V_t、I_t信号是否出现大的扰动；如果出现大的扰动，则启动浮动增益计算单元计算输出增益，否则使用固定增益作为输出增益。

转速偏差信号通过滤波单元、模态分离单元得到各模态转速偏差，所述各模态转速偏差进入移相单元经过移相处理后进入输出单元。

输出单元，将输入信号乘以输出增益后得到附加阻尼控制器的输出；所述附加阻尼控制器的输出传入振荡抑制执行装置，对机组次同步振荡进行抑制。

浮动增益计算单元，根据各模态转速偏差计算出各模态对应的附加阻尼控制器所需的浮动增益，或根据各模态固定增益计算浮动增益。

其中，浮动/固定增益选择单元中判别V_t、I_t信号是否出现大的扰动方法是：如果V_t变化量Δv大于设定值ΔV_{t_set}且I_t变化量Δi大于设定值ΔI_{t_set}，则判定V_t、I_t信号出现大的扰动，启动浮动增益计算。

其中，浮动/固定增益选择单元中，对各模态转速偏差Δω_j进行判断，其中j表示机组不同的模态，j＝1，2，…m；当某个模态转速偏差小于对应的预设偏差定值Δω_{j_set}后，延时T_OFF关闭浮动增益计算单元，转为使用固定增益作为输出增益。

根据各模态转速偏差计算出各模态对应的附加阻尼控制器所需的浮动增益中，浮动增益表达式为

其中K_{v_1}、K_{v_2}…K_{v_m}为各个模态对应的浮动增益，f(Δω₁)、f(Δω₂)…、f(Δω_m)为各个模态对应的浮动增益计算函数，Δω₁、Δω₂…、Δω_m为各模态转速偏差。各个模态对应的浮动增益计算函数可以采用比例函数、分段函数、分段比例函数等。

当采用比例函数时，浮动增益与转速偏差呈比例关系，即K_{v_j}＝k_j*Δω_j，其中j表示机组不同的模态，j＝1，2，…m，k_j为对应模态的比例系数，K_{v_j}为对应模态的浮动增益，Δω_j为对应模态的转速偏差。

当采用分段函数时，浮动增益与转速偏差呈分段关系：

其中：j表示机组不同的模态，j＝1，2，…m，K_{v_j}为对应模态的浮动增益，Δω_j为对应模态的转速偏差；N_j为第j模态对应的分段函数的总段数，k_j1、k_j2、…、

为为第j模态对应的各段系数，Δω_setj1、Δω_setj2、…、

为第j模态对应的各段转速偏差设置值。

当采用分段比例函数时，浮动增益在转速偏差不同的分段内与转速偏差呈不同的比例关系，即：

其中：j表示机组不同的模态，j＝1，2，…m，K_{v_j}为对应模态的浮动增益，Δω_j为对应模态的转速偏差；N_j为第j模态对应的分段函数的总段数，k_j1、k_j2、…、

为为第j模态对应的各段系数，Δω_setj1、Δω_setj2、…、

为第j模态对应的各段转速偏差设置值。

另一优选的附加阻尼控制器实施例中，各模态的浮动增益与固定增益的数值呈比例关系，即K_{v_j}＝k_j*K_{c_j}，其中j表示机组不同的模态，j＝1，2，…m，K_{v_j}为对应模态的浮动增益，k_j为对应模态的比例系数；K_{c_j}为模态j对应的固定增益。

在上述附加阻尼控制器实施例中，滤波单元包括高通滤波器和低通滤波器，滤出转速偏差中关注频率段内的信号。模态分离单元由本模态的带通滤波器及其他模态的带阻滤波器组成。移相单元由至少两个超前滞后环节组成，以消除滤波单元、模态分离单元对转速偏差造成的相位移动。

以上对本申请实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明仅用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。同时，本领域技术人员依据本申请的思想，基于本申请的具体实施方式及应用范围上做出的改变或变形之处，都属于本申请保护的范围。综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (20)

1.一种优化扭振抑制效果的方法，其特征在于，包括：

机组机端电气量监测装置实时监测机组机端电压V_t、电流I_t，由转速测量装置得到转速偏差信号；

所述转速偏差信号通过滤波环节、模态分离环节得到各模态转速偏差；

判别V_t、I_t信号是否出现大的扰动；如果出现大的扰动，则启动浮动增益计算环节计算输出增益，否则使用固定增益作为输出增益；

所述各模态转速偏差经过移相环节后乘以输出增益，得到附加阻尼控制器的输出；

附加阻尼控制器的输出传入振荡抑制执行装置，对机组次同步振荡进行抑制。

2.如权利要求1所述的优化扭振抑制效果的方法，其特征在于，所述浮动增益计算环节，根据各模态转速偏差计算出各模态对应的附加阻尼控制器所需的浮动增益，或根据各模态固定增益计算浮动增益。

3.如权利要求1所述的优化扭振抑制效果的方法，其特征在于，所述判别V_t、I_t信号是否出现大的扰动方法是：

如果V_t变化量Δv大于设定值ΔV_{t_set}且I_t变化量Δi大于设定值ΔI_{t_set}，则判定V_t、I_t信号出现大的扰动，启动浮动增益计算。

4.如权利要求1所述的优化扭振抑制效果的方法，其特征在于：

发电机转速偏差信号经过滤波、模态分离环节后得到的各模态转速偏差Δω_j，其中j表示机组不同的模态，j＝1，2，…m；当某个模态转速偏差小于对应的预设偏差定值Δω_{j_set}后，延时T_OFF关闭浮动增益计算环节，转为使用固定增益作为输出增益。

5.如权利要求2所述的优化扭振抑制效果的方法，其特征在于：所述根据各模态转速偏差计算出各模态对应的附加阻尼控制器所需的浮动增益，浮动增益

其中K_{v_1}、K_{v_2}…K_{v_m}为各个模态对应的浮动增益，f(Δω₁)、f(Δω₂)…、f(Δω_m)为各个模态对应的浮动增益计算函数，Δω₁、Δω₂…、Δω_m为各模态转速偏差。

6.如权利要求5所述的优化扭振抑制效果的方法，其特征在于：

所述各个模态对应的浮动增益计算函数采用比例函数，浮动增益与转速偏差呈比例关系，即K_{v_j}＝k_j*Δω_j，其中j表示机组不同的模态，j＝1，2，…m，k_j为对应模态的比例系数，K_{v_j}为对应模态的浮动增益，Δω_j为对应模态的转速偏差。

7.如权利要求5所述的优化扭振抑制效果的方法，其特征在于：所述各个模态对应的浮动增益计算函数采用分段函数，浮动增益与转速偏差呈分段关系：

其中：j表示机组不同的模态，j＝1，2，…m，K_{v_j}为对应模态的浮动增益，Δω_j为对应模态的转速偏差；

N_j为第j模态对应的分段函数的总段数，

为为第j模态对应的各段系数，

为第j模态对应的各段转速偏差设置值。

8.如权利要求5所述的优化扭振抑制效果的方法，其特征在于：所述各个模态对应的浮动增益计算函数采用分段比例函数，浮动增益在转速偏差不同的分段内与转速偏差呈不同的比例关系，即：

其中：j表示机组不同的模态，j＝1，2，…m，K_{v_j}为对应模态的浮动增益，Δω_j为对应模态的转速偏差；

N_j为第j模态对应的分段函数的总段数，

为第j模态对应的各段系数，

为第j模态对应的各段转速偏差设置值。

9.如权利要求2所述的优化扭振抑制效果的方法，其特征在于：所述各模态的浮动增益与固定增益的数值呈比例关系，即K_{v_j}＝k_j*K_{c_j}，其中j表示机组不同的模态，j＝1，2，…m，K_{v_j}为对应模态的浮动增益，k_j为对应模态的比例系数；K_{c_j}为模态j对应的固定增益。

10.如权利要求1中所述的优化扭振抑制效果的方法，其特征在于：

所述滤波环节包括高通滤波器和低通滤波器，滤出转速偏差中关注频率段内的信号；

所述模态分离环节由本模态的带通滤波器及其他模态的带阻滤波器组成；

所述移相环节由至少两个超前滞后环节组成，以消除滤波环节、模态分离环节对转速偏差造成的相位移动。

11.一种优化扭振抑制效果的附加阻尼控制器，其特征在于，包括：信号接收单元、浮动/固定增益选择单元、滤波单元、模态分离单元、移相单元、输出单元及浮动增益计算单元；

所述信号接收单元，用于从机组机端电气量监测装置接收实时监测机组机端电压V_t、电流I_t，从转速测量装置接收转速偏差信号；

所述浮动/固定增益选择单元，用于判别V_t、I_t信号是否出现大的扰动；如果出现大的扰动，则启动浮动增益计算单元计算输出增益，否则使用固定增益作为输出增益；

所述转速偏差信号通过滤波单元、模态分离单元得到各模态转速偏差，所述各模态转速偏差进入移相单元经过移相处理后进入输出单元；

所述输出单元，将输入信号乘以输出增益后得到附加阻尼控制器的输出；所述附加阻尼控制器的输出传入振荡抑制执行装置，对机组次同步振荡进行抑制。

12.如权利要求11所述的附加阻尼控制器，其特征在于，所述浮动增益计算单元，根据各模态转速偏差计算出各模态对应的附加阻尼控制器所需的浮动增益，或根据各模态固定增益计算浮动增益。

13.如权利要求11所述的附加阻尼控制器，其特征在于，所述浮动/固定增益选择单元中判别V_t、I_t信号是否出现大的扰动方法是：

如果V_t变化量Δv大于设定值ΔV_{t_set}且I_t变化量Δi大于设定值ΔI_{t_set}，则判定V_t、I_t信号出现大的扰动，启动浮动增益计算。

14.如权利要求11所述的附加阻尼控制器，其特征在于：所述浮动/固定增益选择单元中，对各模态转速偏差Δω_j进行判断，其中j表示机组不同的模态，j＝1，2，…m；当某个模态转速偏差小于对应的预设偏差定值Δω_{j_set}后，延时T_OFF关闭浮动增益计算单元，转为使用固定增益作为输出增益。

15.如权利要求12所述的附加阻尼控制器，其特征在于：所述根据各模态转速偏差计算出各模态对应的附加阻尼控制器所需的浮动增益，浮动增益

其中K_{v_1}、K_{v_2}…K_{v_m}为各个模态对应的浮动增益，f(Δω₁)、f(Δω₂)…、f(Δω_m)为各个模态对应的浮动增益计算函数，Δω₁、Δω₂…、Δω_m为各模态转速偏差。

16.如权利要求15所述的附加阻尼控制器，其特征在于：

所述各个模态对应的浮动增益计算函数采用比例函数，浮动增益与转速偏差呈比例关系，即K_{v_j}＝k_j*Δω_j，其中j表示机组不同的模态，j＝1，2，…m，k_j为对应模态的比例系数，K_{v_j}为对应模态的浮动增益，Δω_j为对应模态的转速偏差。

17.如权利要求15所述的附加阻尼控制器，其特征在于：所述各个模态对应的浮动增益计算函数采用分段函数，浮动增益与转速偏差呈分段关系：

其中：j表示机组不同的模态，j＝1，2，…m，K_{v_j}为对应模态的浮动增益，Δω_j为对应模态的转速偏差；

N_j为第j模态对应的分段函数的总段数，

为第j模态对应的各段系数，

为第j模态对应的各段转速偏差设置值。

18.如权利要求15所述的附加阻尼控制器，其特征在于：所述各个模态对应的浮动增益计算函数采用分段比例函数，浮动增益在转速偏差不同的分段内与转速偏差呈不同的比例关系，即：

其中：j表示机组不同的模态，j＝1，2，…m，K_{v_j}为对应模态的浮动增益，Δω_j为对应模态的转速偏差；

N_j为第j模态对应的分段函数的总段数，

为为第j模态对应的各段系数，

为第j模态对应的各段转速偏差设置值。

19.如权利要求12所述的附加阻尼控制器，其特征在于：所述各模态的浮动增益与固定增益的数值呈比例关系，即K_{v_j}＝k_j*K_{c_j}，其中j表示机组不同的模态，j＝1，2，…m，K_{v_j}为对应模态的浮动增益，k_j为对应模态的比例系数；K_{c_j}为模态j对应的固定增益。

20.如权利要求1中所述的附加阻尼控制器，其特征在于：

所述滤波单元，包括高通滤波器和低通滤波器，滤出转速偏差中关注频率段内的信号；

所述模态分离单元由本模态的带通滤波器及其他模态的带阻滤波器组成；

所述移相单元由至少两个超前滞后环节组成，以消除滤波单元、模态分离单元对转速偏差造成的相位移动。

Images