一種電力系統次同步諧振抑制方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及電力系統電網安全穩定控制，尤其設及電力系統次同步諧振抑制方 法。
【背景技術】
[0002] 在電力系統中，汽輪發電機組經串補接入系統可能引發汽輪機組軸系與電網電氣 系統相互作用的次同步諧振現象。運種電氣-機械諧振現象嚴重時能在短期內損壞發電機 軸系；即使諧振較輕，也會顯著消耗軸的機械壽命。 陽00引 1970年和1971年美國Mohave電站發電機軸系的兩次扭振破壞后，次同步諧振問 題引起廣泛關注。解決次同步諧振的根本措施是在系統規劃階段充分考慮次同步諧振的風 險，從網絡結構避免次同步諧振的發生。國外電網結構較為完善，近年來已現有關于次同步 諧振問題的報道。國內由于能源和負荷分布不平衡，福射狀大容量遠距離火電送出結構較 為常見，在運種網絡結構裝設串補存在次同步諧振的奉獻。國內外先后嘗試過發電機組裝 設極面阻尼繞組、電廠升壓變壓器中性點裝設阻塞濾波器、附加勵磁阻尼控制、可控旁路電 阻、可控串補、動態穩定器等抑制次同步諧振的措施，上述措施均存在一定的局限性，例如 成本高、效果差、實施困難等。
【發明內容】
[0004] 為了克服上述缺陷，本發明提供一種電力系統次同步諧振抑制方法。
[0005] 為了實現上述目的，本發明的技術方案是： 一種電力系統次同步諧振抑制方法，采用靜止無功補償器（SVC)抑制次同步諧振，對 SVC基波電納參考值進行次同步頻率調整，控制其輸出大小和相位適當的模態互補頻率電 流，在機組中產生對應模態的阻尼扭矩，達到抑制次同步諧振的目的，具體包括W下步驟： (1)對SVC母線電壓分解成不同頻率分量，靜止無功補償器的輸出電流為：
① 式中：1|為基波電壓；^份為與SVC特征諧波相關的電壓分量（對于6脈波SVC，p=6); Uui um為與軸系次同步模態頻率互補的電壓分量；B 1，8。1 um，Bpk ±1分別為SVC與Ui， Uw。。，U Pk ±1對應產生同頻率電流的等效電納；Bi , Pk ±1為與Ui產生特征諧波電流對應 的等值電納；和com分別為基波和次同步模態的角頻率；N為軸系次同步模態的數目； 王。15。為其他可忽略的頻率成分； 根據工頻相控原理，有：
② 式中：Td和Tg分別為晶閩管回路的延時和脈沖控制的等效慣性時間常數；B 為基波 電納參考值； (2)在SVC基波電納參考值中加入次同步頻率分量，如下式：
③ 式中:曇1嚇芽口疆曜分別力觀^納參考值的胃流分脂口副步頻率調制分 為初相位； 進而變化如下④ 式中：BiD和B Im分別為基波電納的
直流和次同步分量；黎為初相位；由于式③不是簡 單線性函數，故式④中采用約等于號； (3 >將式④代入式①等號右邊的第一項，并令勤教ii鑛襄讓藥，則有：
⑥ 式⑥中包含=項，分別為基波、次同步頻率和超同步頻率電流分量，同理，對基波電納 的次同步調制還會在特征諧波電流兩側產生對應的分數次諧波電流，進而SVC電流表示 為：
⑧ 式中：為基波電流，為由Ul和Blm決定的次同步和超同步頻率電流:?!和 分別為特征諧波電流及其兩側的分數次諧波電流分量；為除上述分量外的其 他分量。
[0006] (4)對SVC基波電納進行各模態頻率露的適當調制，輸出電流將包括頻率為 的次同步或超同步電流分量，而進入發電機定子的W次同步電流分量為主，他們均 會在機組軸系形成抑制次同步諧振所需的、頻率為懸m的次同步扭矩；控制和調整信號的幅 值和初相位，即可調節次同步或超同步頻率電流和對應扭矩的幅值和相位，從而達到抑制 次同步諧振的目的。
[0007] 本發明的有益效果是：該方法不會影響可控高抗補償無功、抑制電壓波動和限制 過電壓的基本功能，效果明顯，成本低廉。
【具體實施方式】
[0008] 下面結合具體實施例對本發明做進一步的說明。
[0009] 一種電力系統次同步諧振抑制方法，采用靜止無功補償器（SVC)抑制次同步諧振， 對SVC基波電納參考值進行次同步頻率調整，控制其輸出大小和相位適當的模態互補頻率 電流，在機組中產生對應模態的阻尼扭矩，達到抑制次同步諧振的目的，具體包括W下步 驟： (1) 對SVC母線電壓分解成不同頻率分量，靜止無功補償器的輸出電流為：
① 式中：?為基波電壓;^總為與SVC特征諧波相關的電壓分量（對于6脈波SVC，p=6); Uui um為與軸系次同步模態頻率互補的電壓分量；B 1，8。1 um，Bpk ±1分別為SVC與Ui， Uw。。，U Pk ±1對應產生同頻率電流的等效電納；Bi , Pk ±1為與Ui產生特征諧波電流對應 的等值電納；和com分別為基波和次同步模態的角頻率；N為軸系次同步模態的數目； 王。15。為其他可忽略的頻率成分； 根據工頻相控原理，有：
② 式中：Td和Tg分別為晶閩管回路的延時和脈沖控制的等效慣性時間常數；B 為基波 電納參考值； (2) 在SVC基波電納參考值中加入次同步頻率分量，如下式：
③ 式中：，和'分別為基波電納參考值的直流分量和次同步頻率調制分量； 為初相位； 進而變化如下
④ 式中：BiD和B Im分別為基波電納的直流和次同步分量；蕾為初相位；由于式③不是簡 單線性函數，故式④中采用約等于號； (3) 將式④代入式①等號右邊的第一項，并令各麓餐鐘i鑛議，則有：
⑥ 式⑥中包含=項，分別為基波、次同步頻率和超同步頻率電流分量，同理，對基波電納 的次同步調制還會在特征諧波電流兩側產生對應的分數次諧波電流，進而SVC電流表示 為：
⑧ 式中：| 1為基波電流，為由Ul和Blm決定的次同步和超同步頻率電流；!自總和 分別為特征諧波電流及其兩側的分數次諧波電流分量；為除上述分量外的其 他分量。 陽010] (4)對SVC基波電納進行各模態頻率iim的適當調制，輸出電流將包括頻率為 的次同步或超同步電流分量，而進入發電機定子的W次同步電流分量為主，他們均 會在機組軸系形成抑制次同步諧振所需的、頻率為霞的次同步扭矩；控制和調整信號的幅 值和初相位，即可調節次同步或超同步頻率電流和對應扭矩的幅值和相位，從而達到抑制 次同步諧振的目的。
[0011] 本發明的技術方案不限于上述具體實施例的限制，凡是根據本發明的技術方案做 出的技術變形，均落入本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種電力系統次同步諧振抑制方法，其特征在于：采用靜止無功補償器（SVC)抑制 次同步諧振，對SVC基波電納參考值進行次同步頻率調整，控制其輸出大小和相位適當的 模態互補頻率電流，在機組中產生對應模態的阻尼扭矩，達到抑制次同步諧振的目的，具體 包括以下步驟： (1) 對SVC母線電壓分解成不同頻率分量，靜止無功補償器的輸出電流為：式中：?為基波電壓；_丨為與SVC特征諧波相關的電壓分量（對于6脈波SVC，p=6); u?i ωηι為與軸系次同步模態頻率互補的電壓分量ωηι，Βρ1?±1分別為SVC與w，ιι ω1 ωηι，u pk±1對應產生同頻率電流的等效電納；^ pk ±1為與ι產生特征諧波電流對應的等 值電納；ω 1和com分別為基波和次同步模態的角頻率；N為軸系次同步模態的數目； 為其他可忽略的頻率成分； 根據工頻相控原理，有：② 式中：1和T s分別為晶閘管回路的延時和脈沖控制的等效慣性時間常數；B 1>rcf為基波 電納參考值； (2) 在SVC基波電納參考值中加入次同步頻率分量，如下式：③ 式中：U^分別為基波電納參:考值的直流1分量和次同步頻率調制分量； 為初相位； 進而變化如下④ JS-? 式中辦。和Β 1ηι分別為基波電納的直流和次同步分量；為初相位；由于式③不是簡 單線性函數，故式④中采用約等于號； (3) 將式④代入式①等號右邊的第一項，并令％ = 鮮，則有：⑤ 式⑤中包含三項，分別為基波、次同步頻率和超同步頻率電流分量，同理，對基波電納 的次同步調制還會在特征諧波電流兩側產生對應的分數次諧波電流，進而SVC電流表示 為：⑥ 式中為基波電流，Ik^為由Ul和Blm決定的次同步和超同步頻率電流；和 分別為特征諧波電流及其兩側的分數次諧波電流分量為除上述分量外的其 他分量。 (4)對SVC基波電納進行各模態頻率· "的適當調制，輸出電流將包括頻率為g f 1? 的次同步或超同步電流分量，而進入發電機定子的以次同步電流分量為主，他們均會在機 組軸系形成抑制次同步諧振所需的、頻率為· "的次同步扭矩；控制和調整信號的幅值和初 相位，即可調節次同步或超同步頻率電流和對應扭矩的幅值和相位。
【專利摘要】本發明公開了一種電力系統次同步諧振抑制方法，采用靜止無功補償器（SVC）抑制次同步諧振，對SVC基波電納參考值進行次同步頻率調整，控制其輸出大小和相位適當的模態互補頻率電流，在機組中產生對應模態的阻尼扭矩，達到抑制次同步諧振的目的。該方法不會影響可控高抗補償無功、抑制電壓波動和限制過電壓的基本功能，效果明顯，成本低廉。
【IPC分類】H02J3/18, H02J3/38, H02J3/00
【公開號】CN105633945
【申請號】CN201410610956
【發明人】晁杰, 職承波, 郎海濤, 朱曉艷, 王光輝, 楊照軍
【申請人】國家電網公司, 溫縣供電有限責任公司
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2014年11月4日