基于UPFC的次同步振蕩抑制方法、裝置及一種發電系統制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種基于UPFC的次同步振蕩抑制方法。本發明專利技術通過在統一潮流控制器UPFC的并聯側控制器或/和串聯測控制器的參考信號中疊加附加控制信號，從而產生次同步頻率阻尼轉矩；所述附加控制信號通過以下方法得到：提取發電機轉速偏差信號在各扭振模態下的分量信號，將所提取的各分量信號分別進行放大移相及限幅后進行疊加；所述放大移相及限幅的參數是以發電機在其各扭振頻率下的電氣阻尼與機械阻尼之和最大為優化目標，通過優化求解預先確定。本發明專利技術還公開了一種基于UPFC的次同步振蕩抑制裝置及一種發電系統。本發明專利技術可對次同步振蕩進行有效抑制，且實現簡單。

【技術實現步驟摘要】
基于UPFC的次同步振蕩抑制方法、裝置及一種發電系統
本專利技術涉及一種次同步振蕩抑制方法，尤其涉及一種基于UPFC的次同步振蕩抑制方法、裝置，屬于電力系統穩定與控制

技術介紹
次同步振蕩屬于系統的振蕩失穩，它是由電力系統中一種特殊的機電耦合作用引起的，既有可能在受到小擾動時，以相對長的時間，逐步形成發電機軸系的增幅扭振；也有可能出現在發生大擾動時，短時間內以很大的暫態扭矩造成發電機軸系較大幅度的扭振。這兩種方式都會極大的影響系統穩定性和供電可靠性，柔性交流輸電(FACTS)技術是解決上述問題的有效措施之一。1991年美國西屋科技中心的博士Gyugyi.L首先提出了統一潮流控制器(UnifiedPlowFlowController,UPFC)的概念，UPFC是FACTS家族中最復雜也是最有吸引力的一種補償器，它綜合了許多器件的靈活控制手段，被認為是最有創造性，且功能最強大的元件，它的成功運行被稱作FACTS技術發展的重要里程碑，因而受到了產業界和學術界的普遍重視。傳統的元件功能都是單一的，就需要在該處設置幾種裝置，增大了安裝、調試工作量，同時設備的投資也相當可觀。UPFC的基本思想正是用一種統一的晶閘管控制裝置，僅僅通過控制規律的變化就能分別或同時實現并聯補償、串聯補償、移相等幾種不同功能。UPFC是第三代元件，也是最有力、最全面的晶閘管控制裝置，它是由并聯補償的靜止同步補償器(STATCOM)和串聯補償的靜止同步串聯補償器(SSSC)相結合組成的新型潮流控制裝置，其功能是將一個由換流器產生的幅值和相角均可以連續變化的交流電壓串聯加在輸電線相電壓上，從而實現線路有功、無功功率的準確調節,并可以提高輸送能力以及阻尼系統振蕩。雖然UPFC具有較強的阻尼系統振蕩能力，但與其他控制裝置相比要求更高，設計時需要考慮更多因素，也使得所設計的系統更為復雜。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題在于克服現有技術不足，提供一種基于UPFC的次同步振蕩抑制方法、裝置，可對次同步振蕩進行有效抑制，且實現簡單。本專利技術具體采用以下技術方案解決上述技術問題：一種基于UPFC的次同步振蕩抑制方法，通過在統一潮流控制器UPFC的并聯側控制器或/和串聯測控制器的參考信號中疊加附加控制信號，從而產生次同步頻率阻尼轉矩；所述附加控制信號通過以下方法得到：提取發電機轉速偏差信號在各扭振模態下的分量信號，將所提取的各分量信號分別進行放大移相及限幅后進行疊加；所述放大移相及限幅的參數是以發電機在其各扭振頻率下的電氣阻尼與機械阻尼之和最大為優化目標，通過優化求解預先確定。一種基于UPFC的次同步振蕩抑制裝置，包括統一潮流控制器UPFC；所述UPFC的并聯側控制器或/和串聯測控制器的輸入端接有附加控制信號生成單元，用于生成附加控制信號疊加于所述UPFC的并聯側控制器或/和串聯測控制器的參考信號中從而產生次同步頻率阻尼轉矩；所述附加控制信號生成單元包括依次連接的扭振分量提取模塊、放大移相及限幅模塊，所述扭振分量提取模塊用于提取發電機轉速偏差信號在各扭振模態下的分量信號，所述放大移相及限幅模塊用于將扭振分量提取模塊所提取的各分量信號分別進行放大移相及限幅后進行疊加；所述放大移相及限幅模塊的參數是以發電機在其各扭振頻率下的電氣阻尼與機械阻尼之和最大為優化目標，通過優化求解預先確定。相比現有技術，本專利技術具有以下有益效果：本專利技術通過在UPFC并聯側或/和串聯測控制信號中疊加參數優化的附加控制信號，來產生次同步頻率阻尼轉矩，從而抑制次同步振蕩；本專利技術可有效利用UPFC并聯側和串聯側對次同步振蕩的抑制能力，最大化UPFC的效率，對實際電網的安全穩定運行有著重要的實際意義。附圖說明圖1為具體實施方式中附加控制信號生成單元的結構原理示意圖；圖2為附加控制信號生成單元與UPFC原本控制回路的連接圖。具體實施方式下面結合附圖對本專利技術的技術方案進行詳細說明：本專利技術的基本思路是通過在UPFC并聯側或/和串聯測控制信號中疊加參數優化的附加控制信號，來產生次同步頻率阻尼轉矩，從而抑制次同步振蕩。具體地，本專利技術次同步振蕩抑制裝置，包括統一潮流控制器UPFC；所述UPFC的并聯側控制器或/和串聯測控制器的輸入端接有附加控制信號生成單元，用于生成附加控制信號疊加于所述UPFC的并聯側控制器或/和串聯測控制器的參考信號中從而產生次同步頻率阻尼轉矩；所述附加控制信號生成單元包括依次連接的扭振分量提取模塊、放大移相及限幅模塊，所述扭振分量提取模塊用于提取發電機轉速偏差信號在各扭振模態下的分量信號，所述放大移相及限幅模塊用于將扭振分量提取模塊所提取的各分量信號分別進行放大移相及限幅后進行疊加；所述放大移相及限幅模塊的參數是以發電機在其各扭振頻率下的電氣阻尼與機械阻尼之和最大為優化目標，通過優化求解預先確定?？梢栽赨PFC的并聯側和串聯側的其中一個加裝附加控制信號生成單元，也可以在兩側分別加裝附加控制信號生成單元。上述扭振分量提取模塊可以利用一組并聯的帶通濾波器實現，各帶通濾波器的通帶中心頻率與發電機的各扭振頻率一一對應。所述帶通濾波器優選采用Butterworth(巴特沃茲)濾波器。在UPFC的并聯側或串聯側，發電機轉速偏差信號經扭振分量提取模塊分解為其在各個扭振模態下的分量；放大移相及限幅模塊將各分量信號單獨進行放大、相位補償和限幅，疊加后生成附加控制信號，從而起到改變并聯側電流以產生次同步頻率阻尼轉矩的目的。放大移相及限幅模塊中的放大相位補償環節可寫成傳遞函數，其形式為：式中，K為放大環節的放大倍數，T1、T2、T3、T4為相位補償環節的時間常數，兩個相位補償環節可以保證補償角度的范圍為0度到360度，s為復變量。圖1為UPFC并聯側或串聯側的附加控制信號生成單元的結構原理示意圖，如圖所示，各帶通濾波器將發電機轉速偏差信號Δω中與自身帶通中心頻率相對應的扭振模態分量提取出來，之后分別經放大、相位補償及限幅處理，最后疊加生成信號Sig，輸入UPFC并聯側(串聯側)控制器的輸入端。附加控制信號生成單元與UPFC原控制回路連接關系如圖2所示。上述同步振蕩抑制裝置中，放大移相及限幅模塊中的各參數(例如各扭振模態信號的放大系數、相位補償時間常數等)直接決定了次同步振蕩的抑制效果，且參數之間會產生相互影響，因此有必要對這些參數進行協調優化。對這些參數進行優化時，可采用現有的遺傳優化算法、蟻群優化算法、粒子群優化算法等優化算法，但無論采用何種優化算法，優化目標函數是能否獲得最優解的核心。本專利技術所使用的優化目標是使得發電機在其各扭振頻率下的電氣阻尼與機械阻尼之和最大。以遺傳優化算法同時優化并聯側和串聯側的放大移相及限幅模塊參數為例，其具體內容如下：(1)根據UPFC系統的實際情況，選取合適的優化變量，本實施例中選擇并聯側的放大倍數和相位補償時間常數、串聯側的放大倍數和相位補償時間常數。(2)設定遺傳算法優化的目標函數，采用測試信號法獲得各個扭振頻率下的電氣阻尼，與根據電機參數計算得到的機械阻尼求和，以電氣阻尼與機械阻尼之和最大作為優化目標；本實施例中所采用的目標函數具體如下：st.其中，αi表示為發電機所有的m個扭振模態中的第i個扭振模態所賦予的權重；Ki為第i個扭振模態的評價，用來衡本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于UPFC的次同步振蕩抑制方法，其特征在于，通過在統一潮流控制器UPFC的并聯側控制器或/和串聯測控制器的參考信號中疊加附加控制信號，從而產生次同步頻率阻尼轉矩；所述附加控制信號通過以下方法得到：提取發電機轉速偏差信號在各扭振模態下的分量信號，將所提取的各分量信號分別進行放大移相及限幅后進行疊加；所述放大移相及限幅的參數是以發電機在其各扭振頻率下的電氣阻尼與機械阻尼之和最大為優化目標，通過優化求解預先確定。

【技術特征摘要】
1.一種基于UPFC的次同步振蕩抑制方法，其特征在于，通過在統一潮流控制器UPFC的并聯側控制器或/和串聯側控制器的參考信號中疊加附加控制信號，從而產生次同步頻率阻尼轉矩；所述附加控制信號通過以下方法得到：提取發電機轉速偏差信號在各扭振模態下的分量信號，將所提取的各分量信號分別進行放大移相及限幅后進行疊加；所述放大移相及限幅的參數是以發電機在其各扭振頻率下的電氣阻尼與機械阻尼之和最大為優化目標，通過優化求解預先確定；所述優化求解的優化目標函數具體如下：st.其中，αi表示為發電機所有的m個扭振模態中的第i個扭振模態所賦予的權重；Ki為第i個扭振模態的評價，用來衡量該模態的穩定程度，其值等于該模態下電氣阻尼系數和機械阻尼系數之和；Kimin是第i個扭振模態的評價值下限；W為懲罰因子，C為一較大正常數。2.如權利要求1所述基于UPFC的次同步振蕩抑制方法，其特征在于，利用一組并聯的帶通濾波器提取電機轉速信號中在各扭振模態下的分量信號，各帶通濾波器的通帶中心頻率與發電機的各扭振頻率一一對應。3.如權利要求1或2所述基于UPFC的次同步振蕩抑制方法，其特征在于，所述優化求解使用遺傳優化算法或蟻群優化算法。4.一種基于UPFC的次同步振蕩抑制裝置，其特征在于，包括統一潮流控制器UPFC；所述UPFC的并聯側控制器或/和串聯側控制器的輸入端接有附加控制信號生成單元，用于生成附加控制信號疊加于所述UPFC的并聯側控制器或/和串聯側控制器的參考信號中從而產生...

【專利技術屬性】
技術研發人員：黃俊輝，高山，楊曉梅，王海潛，趙欣，謝珍建，陸軍，祁萬春，季杭為，江溯帆，蔡暉，吳晨，喬黎偉，李琥，王旭，楊林，汪惟源，竇飛，
申請(專利權)人：江蘇省電力公司電力經濟技術研究院，東南大學，
類型：發明
國別省市：江蘇;32