CN208939597U - 分布式次同步振荡抑制系统及新能源输电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种分布式次同步振荡抑制系统及新能源输电系统，其中，分布式次同步振荡抑制系统包括：多个次同步振荡抑制装置，分别对应安装在多个新能源电场的出线端与汇流母线之间的输电线路上，用于采集所述输电线路上的电信号，并根据所述电信号分别对所述多个新能源电场的次同步振荡进行抑制；控制装置，用于根据电信号输出分配控制信号，以分配多个次同步振荡抑制装置的出力状况。通过分析各个输电线路的运行状况，进而对各个新能源电场的次同步振荡抑制装置的出力进行统一的调度分配，可以较为准确的并且较为有针对性的对各线路的次同步振荡进行抑制，对各新能源电场进行针对性抑制，抑制效果更好。

Description

分布式次同步振荡抑制系统及新能源输电系统

技术领域

本实用新型涉及新能源技术领域，具体涉及到一种分布式次同步振荡抑制系统及新能源输电系统。

背景技术

基于新能源发电的迅猛发展，中国已成为风电并网容量最大及光伏发展最快的国家。然而随着风电等新能源的大规模并网，除了伴随而来的巨大经济效益外，也给电力系统的安全稳定运行带来了新的问题。在我国的西北、华北、东北等多个风电基地均发现了明显的次同步振荡现象。次同步振荡已经成为我国大型新能源安全、高效运行面临的重要问题。

目前典型的次同步振荡抑制装置主要分为并联型次同步振荡抑制装置和串联型次同步振荡抑制装置两类，在抑制火电次同步振荡方面已取得优异的效果。

但是由于现有的新能源次同步抑制振荡装置，往往集中固定在电源侧或者输电线路中,对所有线路的次同步振荡集中进行抑制，然而，由于各个新能源电场的运行状况存在较大的差别，分布式新能源并网带来的次同步振荡的情况较为复杂，采用现有的次同步振荡抑制技术对分布式新能源电场并网后的次同步振荡进行集中抑制，还需考虑并网线路上的次同步抑制信号分配至各个新能源电场的情况，由于不同的新能源电场产生的次同步振荡的幅值以及频率均有可能不同，在并网后，导致次同步振荡异常复杂，集中式抑制可能导致很多次同步振荡信号无法被抑制，从而导致抑制效果不理想。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于如何改善分布式新能源电场并网带来的次同步振荡的抑制效果。

本实用新型实施例提供了一种分布式次同步振荡抑制系统，用于对分布式新能源电场的次同步振荡进行抑制，包括：多个次同步振荡抑制装置，分别对应安装在多个新能源电场的出线端与汇流母线之间的输电线路上，用于采集输电线路上的电信号，并根据电信号分别对多个新能源电场的次同步振荡进行抑制；控制装置，分别与多个次同步振荡抑制装置通信，用于根据电信号输出分配控制信号，以分配多个次同步振荡抑制装置的出力状况。

可选地，控制装置还用于根据电信号和次同步振荡抑制装置的出力能力调节多个新能源电场的输电线路的潮流。

可选地，分布式次同步振荡抑制系统还包括：通信装置，分别与控制装置和次同步振荡抑制装置连接。

可选地，多个次同步振荡抑制装置通过通信装置进行局部互联。

可选地，在同一新能源电场的出线端的输电线路上串联多个次同步振荡抑制装置；控制装置用于根据电信号，逐一启动多个次同步振荡抑制装置。

可选地，次同步振荡抑制装置还包括：信号采集设备，与输电线路连接，用于采集输电线路上电信号，并在电信号中提取次同步振荡信号；控制设备，与信号采集设备连接，用于根据次同步振荡信号输出阀控信号；换流器，与控制设备连接，用于根据阀控信号输出对应的次同步阻抗信号；变压器，变压器的一次侧绕组串联接入输电线路，变压器的二次侧绕组与换流器的交流输出端连接，用于根据次同步振荡阻抗信号向输电线路中注入次同步振荡阻抗电压。

可选地，换流器包括：H桥换流器。

可选地，H桥换流器包括全桥型H桥换流器或半桥型H桥换流器。

可选地，信号采集设备包括：信号采集单元，与输电线路连接，用于采集输电线路中的电信号；滤波器，与信号采集单元连接，用于对电信号进行滤波得到次同步振荡信号；相位补偿单元，与滤波器连接，用于对次同步振荡信号进行相位补偿。

可选地，次同步振荡抑制装置还包括：旁路开关，并联设置在换流器和变压器之间，用于控制对应的次同步振荡抑制装置投入或退出。

根据第二方面，本实用新型实施例提供了一种新能源输电系统，包括：上述第一方面任意一项描述的分布式次同步振荡抑制系统；多个分布式新能源电场；汇流母线，用于汇集各个分布式新能源电场的出线端的输电线路。

本实用新型实施例提供的分布式次同步振荡抑制系统及新能源输电系统，次同步振荡抑制装置分别安装在各新能源电场的送出线路中，通过次同步振荡抑制装置采集输电线路上的电信号，并根据电信号分别对多个新能源电场的次同步振荡进行抑制，并将电信号发送至控制装置，控制装置根据各个信号采集设备采集到的电信号，分析各个输电线路的运行状况，进而对各个输电线路上的次同步振荡抑制装置的出力进行统一的调度分配，可以较为准确的并且较为有针对性的对各线路的潮流进行补偿，不仅灵活度高，而且对各新能源电场的次同步振荡进行针对性的抑制，可以增加次同步振荡的抑制频率范围，抑制效果更好。

附图说明

图1示出了本实用新型实施例中分布式次同步振荡抑制系统的示意图；

图2示出了本实用新型实施例中另一分布式次同步振荡抑制系统示意图；

图3示出了本实用新型实施例中另一分布式次同步振荡抑制系统示意图；

图4示出了本实用新型实施例中通信装置控制逻辑示意图；

图5示出了本实用新型实施例中另一通信装置控制逻辑示意图；

图6示出了本实用新型实施例中的新能源输电系统的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本实用新型实施例提供了一种分布式次同步振荡抑制系统，用于对分布式新能源电场的次同步振荡进行抑制，如图1所示，该系统包括：

多个次同步振荡抑制装置10，分别对应安装在多个新能源电场的出线端与汇流母线之间的输电线路1上，用于分别对多个新能源电场的次同步振荡进行抑制；次同步振荡抑制装置10包括信号采集设备11，与输电线路1连接，用于采集输电线路1上电信号；控制装置20，分别与多个次同步振荡抑制装置10通信，用于根据电信号输出分配控制信号，以分配多个次同步振荡抑制装置10的出力状况。

在本实施例中，分布式的新能源电场经各自的输电线路到达汇流母线进行汇集，出线线路经过长距离输电后送入受端系统。次同步振荡抑制装置分别安装在各新能源电场的出线端和汇流母线之间的输电线路上，通过次同步振荡抑制装置中的信号采集设备采集对应的输电线路中的电信号，并发送至控制装置，控制装置根据各个信号采集设备采集到的电信号，分析各个新能源电场的运行状况，进而对各个输电线路上的次同步振荡抑制装置的出力进行统一的调度分配，可以较为准确的并且较为有针对性的对各线路的潮流进行针对性的补偿，不仅灵活度高，而且对各新能源电场的次同步振荡进行针对性的抑制，可以增加次同步振荡的抑制频率范围，抑制效果更好。

在本实施例中，控制装置20还用于根据电信号和次同步振荡抑制装置10的出力能力调节多个新能源电场的输电线路的潮流。在具体的实施例中，控制装置20可以获取各个次同步振荡抑制装置10发送的输电线路1的电信号以及装置容量信息，结合各个输电线路1以及新能源输电系统的需求，依据最优潮流原则输出调节指令，控制各个次同步振荡抑制装置10的出力状况，进而调节线路潮流。在次同步振荡发生时，信号采集设备11采集到的电信号中包含次同步振荡信号，控制装置20在接收到次同步振荡信号后，根据次同步振荡信号属性(频率、幅值和分布状况)以及次同振荡抑制装置的容量，对各个次同步振荡抑制装置10统一分配潮流控制出力和次同步振荡抑制出力。

在可选的实施例中，如图2所示，次同步振荡抑制装置10可以包括信号采集设备11，与输电线路1连接，用于采集输电线路1上电信号，并在电信号中提取次同步振荡信号；控制设备12，分别与信号采集设备11连接，用于根据次同步振荡信号输出阀控信号；换流器13，与控制设备12连接，用于根据阀控信号输出对应的次同步阻抗信号；变压器14，变压器14的一次侧绕组串联接入输电线路1，变压器14的二次侧绕组与换流器13的交流输出端连接，用于根据次同步振荡阻抗信号向输电线路1中注入次同步振荡阻抗电压。在本实施例中，所称阀控信号可以为控制换流器中电力电子器件开关的脉冲开关信号。

具体的，信号采集设备11可以包括：信号采集单元111，用于采集输电线路1中的电信号。其中，信号采集单元111可以包括电压互感器、电流互感器及功率互感器中的至少一种。采集输电线路1中的电流信号、电压信号或功率信号中的至少一种。由于新能源电场的所发的电频率范围较宽，频率不单一，因此产生的次同步振荡信号频带较宽，采用滤波器112对电信号进行滤波处理，得到次同步振荡信号，在本实施例中，可以采用频带滤波器。相位补偿单元113，用于对次同步振荡信号进行补偿。具体的，以电流为例进行说明，采集到输电线路1上的三相电流，经过坐标变换得到d-q轴坐标系下的电流，通过锁相环获取输电线路1上的电流的相位，依据坐标变换后的电流提取次同步振荡电流并对次同振荡电流进行相位补偿，最终得到输电线路1上的次同步振荡信号。

所称阀控信号为控制换流器中电子电力开关开闭的信号，具体的，控制设备12可以根据次同步振荡信号产生脉冲开关信号进而控制换流器13中的电力电子开闭例如，IGBT的开，进而得到次同步振荡阻抗信号。

变压器14将该次同步振荡阻抗信号以次同步振荡阻抗电压的形式注入输电线路1中，从而抑制输电线路1中的次同步振荡。在本实施例中，变压器14的一次侧绕组串联接入输电线路，变压器14的二次侧绕组与换流器13的交流输出端连接，由于对分布式次同步振荡抑制装置10对单新能源电场的次同步振荡进行抑制，因此变压器14可以采用较为轻便的变压器，该变压器可以挂装在线路上，例如，可以采用扣装变压器。

在可选的实施例中，如图3所示，分布式次同步振荡抑制系统还可以包括通信装置30，该通信装置30可以分别设置在控制装置20一侧和次同步振荡抑制装置10一侧，使次同步振荡抑制装置10与控制装置20通信，在本实施例中，通信装置30可以采用无线通信，也可以采用有线通信。在本实施例中，为减少成本，可以采用无线通信。在具体的实施例中，在次同步振荡抑制装置10一侧，一个通信装置30可以和多个输电线路1上的次同步振荡装置连接，例如，图4中所示的通信装置控制逻辑示意图，在本实施例中，各个次同步振荡抑制装置之间也可以通过通信装置30进行通信，采用局部互联，控制装置20可以根据次同步振荡信号，逐一启动次同步振荡装置，直至足够抑制次同步振荡。

如输电线路1的次同步振荡较为严重，可能导致对应的次同步振荡抑制装置抑制能力不足，为保证能够较好的抑制该输电线路上的次同步振荡。在可选的实施例中，如图5所示的通信装置控制逻辑示意图，在同一输电线路1上可以串联多个次同步振荡抑制装置10，通信装置30也可以为多个，分别连接在多个串联的次同步振荡抑制装置10之间，各个次同步振荡抑制装置10之间互相通信，在次同步振荡发生时，控制装置20可以控制其中一个次同步振荡抑制装置10启动，其他次同步振荡抑制装置10可以为待启动状态。在该装置最大次同步振荡抑制功能出力后，通过通信装置30与后一个次同步振荡抑制装置10投入，直至能够完全抑制该输电线路1上的次同步振荡。

在可选的实施例中，换流器13可以为H桥换流器，具体的，可以为单H桥换流器，在本实施例中由于多单新能源电场针对的性的进行次同步振荡抑制，单个IGBT器件耐压、耐流能力完全能够满足要求，无需采用如多重化、多电平等复杂的主电路结构。可以使次同步振荡抑制装置10结构简单，重量轻，有利于直接挂装在输电线路1上，相比于集中式的次同步振荡抑制装置可以节省大量的土地资源。在本实施例中，H桥换流器可以采用全桥型H桥换流器，还可以采用半桥型H桥换流器。在本实施例中，也可以采用多H桥级联的紧凑型换流器。多H桥级联的紧凑型换流器也可以满足结构简单、重量轻的要求，以便直接挂装在输电线路1上。

为方便次同步抑制设备的投入与退出，在可选的实施例中，如图2和图3所示，在换流器13和变压器14之间并联设置有旁路开关BRK，次同步振荡抑制装置10具有投入和退出两种状态，具体的，旁路开关BRK并联设置在在换流器13和变压器14之间，变压器可以为扣装变压器，在旁路开关BRK断开时，次同步振荡抑制装置10为投入状态，在旁路开关BRK闭合时，次同步振荡抑制装置10为退出状态。旁路开关BRK包括机械开关和电力电子开关或者并联的机械开关和电力电子开关，具有电流关断及长闭合运行能力。在本实施例中，旁路开关BRK可以与控制装置20连接，通过控制装置20控制旁路开关的闭合和断开。旁路开关BRK也可以与控制设备12连接，由控制设备控制旁路开关的闭合或断开。如次同步振荡抑制装置10需要退出运行，控制装置20或控制设备12可以通过输出控制开关闭合的控制信号控制旁路开关BRK闭合。在本实施例中，控制装置20或控制设备12可以根据信号采集设备采集的电信号对旁路开关BRK进行控制，例如，在采集到次同步振荡信号时，控制开关断开，次同步振荡抑制装置10投入运行，采集到的电信号为输电系统稳定运行信号时，可以控制开关闭合，使次同步振荡抑制装置10退出运行。在本实施例中，控制装置20可以调控控制设备12进而控制旁路开关断开或闭合。

本实用新型实施例还提供了一种新能源输电系统，如图6所示，包括多个分布式新能源电场100，汇流母线200，用于汇集各个分布式新能源电场的出线端的输电线路；在多个分布式新能源电场100与汇流母线200之间的输电线路上分别安装有上述实施例描述的分布式次同步振荡抑制装置300。在汇流母线的出线端的线路上连接有受电端400。在本实施例中，新能源电场可以包括风电场和光伏电场。

各分散的新能源电场经各自的输电线路到达汇流母线，汇流母线的出线端的线路经过长距离输电后送入受端系统。次同步振荡抑制装置分别安装在各新能源的送出线路中，通过次同步振荡抑制装置中的信号采集设备采集对应的输电线路中的电信号，并发送至控制装置，控制装置根据各个信号采集设备采集到的电信号，分析各个输电线路的运行状况，进而对各个输电线路上的次同步振荡抑制装置的出力进行统一的调度分配，可以较为准确的并且较为有针对性的对各线路的潮流进行补偿，不仅灵活度高，而且对各新能源电场的次同步振荡进行针对性的抑制，可以增加次同步振荡的抑制频率的范围，抑制效果更好。

虽然结合附图描述了本实用新型的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (11)

1.一种分布式次同步振荡抑制系统，用于对分布式新能源电场的次同步振荡进行抑制，其特征在于，包括：

多个次同步振荡抑制装置，分别对应安装在多个新能源电场的出线端与汇流母线之间的输电线路上，用于采集所述输电线路上的电信号，并根据所述电信号分别对所述多个新能源电场的次同步振荡进行抑制；

控制装置，分别与所述多个次同步振荡抑制装置通信，用于根据所述电信号输出分配控制信号，以分配所述多个次同步振荡抑制装置的出力状况。

2.如权利要求1所述的分布式次同步振荡抑制系统，其特征在于，

所述控制装置还用于根据所述电信号和所述次同步振荡抑制装置的出力能力调节多个新能源电场的输电线路的潮流。

3.如权利要求1所述的分布式次同步振荡抑制系统，其特征在于，还包括：

通信装置，分别与所述控制装置和所述次同步振荡抑制装置连接。

4.如权利要求3所述的分布式次同步振荡抑制系统，其特征在于，所述多个次同步振荡抑制装置通过所述通信装置进行局部互联。

5.如权利要求3所述的分布式次同步振荡抑制系统，其特征在于，

在同一新能源电场的出线端的输电线路上串联多个次同步振荡抑制装置；

所述控制装置用于根据所述电信号，逐一启动所述多个次同步振荡抑制装置。

6.如权利要求1-5任意一项所述的分布式次同步振荡抑制系统，其特征在于，所述次同步振荡抑制装置还包括：

信号采集设备，与所述输电线路连接，用于采集所述输电线路上电信号，并在所述电信号中提取次同步振荡信号；

控制设备，与所述信号采集设备连接，用于根据所述次同步振荡信号输出阀控信号；

换流器，与所述控制设备连接，用于根据所述阀控信号输出对应的次同步振荡阻抗信号；

变压器，所述变压器的一次侧绕组串联接入所述输电线路，所述变压器的二次侧绕组与所述换流器的交流输出端连接，用于根据所述次同步振荡阻抗信号向所述输电线路中注入次同步振荡阻抗电压。

7.如权利要求6所述的分布式次同步振荡抑制系统，其特征在于，所述换流器包括：H桥换流器。

8.如权利要求7所述的分布式次同步振荡抑制系统，其特征在于，所述H桥换流器包括全桥型H桥换流器或半桥型H桥换流器。

9.如权利要求6所述的分布式次同步振荡抑制系统，其特征在于，所述信号采集设备包括：

信号采集单元，与所述输电线路连接，用于采集输电线路中的电信号；

滤波器，与所述信号采集单元连接，用于对所述电信号进行滤波得到次同步振荡信号；

相位补偿单元，与所述滤波器连接，用于对所述次同步振荡信号进行相位补偿。

10.如权利要求6所述的分布式次同步振荡抑制系统，其特征在于，所述次同步振荡抑制装置还包括：

旁路开关，并联设置在所述换流器和所述变压器之间，用于控制对应的所述次同步振荡抑制装置投入或退出。

11.一种新能源输电系统，其特征在于，包括：

如权利要求1-10任意一项所述的分布式次同步振荡抑制系统；

多个分布式新能源电场；

汇流母线，用于汇集各个所述分布式新能源电场的出线端的输电线路。