抑制次同步振蕩的并聯型FACTS裝置的容量估算方法制造方法及圖紙

本發明專利技術屬于電力系統控制技術領域，尤其涉及一種抑制次同步振蕩的發電機端并聯型FACTS裝置的容量估算方法，包括：確定發電機發生穩定的次同步振蕩時次同步電磁轉矩與轉速偏差的相位差；確定發電機發生次同步振蕩時各種情況下最大的次同步電磁轉矩幅值；根據相位差和最大的次同步電磁轉矩幅值，確定將電力系統由負阻尼狀態校正為零阻尼狀態時所需的最小附加次同步阻尼電磁轉矩幅值；確定并聯型FACTS裝置輸出次同步電流與并聯型FACTS裝置注入待研究發電機內部次同步補償電流之間的頻率響應特性；根據最小附加次同步阻尼電磁轉矩計算并聯型FACTS裝置輸出的次同步補償電流，進而作為計算裝置容量的依據。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于電力系統控制
，尤其涉及一種抑制次同步振蕩的并聯型FACTS裝置的容量估算方法。
技術介紹
電力系統次同步振蕩(SubsynchronousOscillation，SSO)是由于系統中機械設備和電氣設備動態特性耦合作用所引發的動態行為。當電力系統發生次同步振蕩時，會在機械系統的軸系和電氣系統的相關變量中產生等幅值甚至增幅的扭振和振蕩。嚴重的電力系統次同步振蕩和軸系扭振會直接導致大型發電機轉子軸系的嚴重破壞，這將對電力系統安全運行造成很大威脅。因此，對于次同步振蕩的抑制十分重要，在待保護的發電機出口安裝并聯型FACTS裝置(如STATCOM，SVC等)是一種有效的方法。用于抑制次同步振蕩的發電機端并聯型FACTS裝置的容量選取是裝置的主電路和控制參數設計的重要依據。目前國內外文獻提出的容量估算方法，主要是依據工程實際經驗，所得的結果往往過于粗略，若選取的容量過小，則達不到有效的抑制效果，若選取的容量過大，則會大大增加成本，經濟性較差。因此，需要一個較為準確的容量估算方法。
技術實現思路
為了解決目前電力系統次同步振蕩抑制技術中發電機端并聯型FACTS抑制裝置容量選取過于粗略而導致裝置容量的浪費或者不足的問題，本專利技術提出了一種用于抑制電力系統次同步振蕩的發電機端并聯型FACTS裝置的容量估算方法，包括：步驟1：確定發電機發生穩定的次同步振蕩時次同步電磁轉矩與轉速偏差的>相位差；步驟2：確定發電機發生次同步振蕩時各種情況下最大的次同步電磁轉矩幅值；步驟3：根據步驟1中的相位差和步驟2中的最大的次同步電磁轉矩幅值，確定將電力系統由負阻尼狀態校正為零阻尼狀態時所需的最小附加次同步阻尼電磁轉矩幅值；步驟4：確定并聯型FACTS裝置輸出次同步電流與并聯型FACTS裝置注入待研究發電機內部次同步補償電流之間的頻率響應特性；步驟5：根據步驟3中的最小附加次同步阻尼電磁轉矩計算步驟4中的并聯型FACTS裝置輸出的次同步補償電流，進而作為計算裝置容量的依據。所述步驟1具體為：建立待研究電力系統的仿真模型，采用頻率掃描法對系統進行小信號測試，確定待研究發電機發生等幅值的次同步振蕩時，發電機次同步電磁轉矩與轉速偏差的相位差。所述步驟2中的最大的次同步電磁轉矩幅值根據通過對建立的電力系統仿真模型進行運行工況和故障測試獲得。所述步驟3中的最小附加次同步阻尼電磁轉矩幅值其中|ΔTe|為最大的次同步電磁轉矩幅值，為發電機次同步電磁轉矩與轉速偏差的相位差。所述步驟4中的頻率響應特性通過頻率掃描法確定并聯型FACTS裝置輸出次同步電流與其注入待研究發電機內部次同步補償電流之間傳遞函數的頻率響應特性獲得，傳遞函數可直接由系統等值計算或仿真得到。所述步驟5包括：根據并聯型FACTS裝置注入待研究發電機內部次同步補償電流與其產生的附加阻尼次同步轉矩的關系，結合步驟3確定的最小附加次同步阻尼轉矩，和步驟4確定的并聯型FACTS裝置輸出次同步電流與并聯型FACTS裝置注入待研究發電機內部的次同步補償電流的幅值和相位的頻率響應特性，確定并聯型FACTS裝置輸出的次同步電流，該電流即可以作為裝置容量的計算依據。所述并聯型FACTS裝置包括靜止無功補償裝置或靜止同步補償裝置。所述頻率掃描法是在電力系統中施加某一個或幾個頻率的擾動分量，獲取在此擾動下電力系統中同一頻率的某一個或幾個電氣量的幅值和相位。本專利技術的有益效果在于：本專利技術提出的控制分析方法，以復轉矩系數法為基礎，物理概念明確，分析計算簡便，有效解決用于抑制電力系統次同步振蕩的發電機端并聯型FACTS裝置的容量估算問題。附圖說明圖1是發電機端并聯型FACTS裝置抑制發電機次同步振蕩的結構原理示意圖。圖2是發電機電磁轉矩矢量關系圖。具體實施方式下面結合附圖，對實施例作詳細說明。圖1是發電機端并聯型FACTS裝置抑制發電機次同步振蕩的結構原理示意圖。圖1中，FACTS裝置并聯在待保護的發電機端口，裝置正常工作時其特性類似一個受控電流源，發出次同步電流Δisub，該電流經外部網絡分流后注入到發電機內部，產生附加阻尼轉矩，使得發電機的合成電磁轉矩的阻尼轉矩分量為正，從而抑制發電機次同步振蕩的發生。圖2是發電機電磁轉矩矢量關系圖。圖2中，Δδ表示發電機角位移增量，Δω表示發電機角速度增量，ΔTe為發電機發生次同步振蕩各種情況下最大的次同步電磁轉矩，表示發電機次同步電磁轉矩與轉速偏差的相位差，ΔT′e1和ΔT′e2分別為裝置發出不同的次同步電流時產生的附加次同步阻尼轉矩，兩種情況下的合成次同步電磁轉矩分別為ΔTe1和ΔTe2。由于正常工作時，抑制裝置的端電壓基本保持不變，因此裝置的容量可以由裝置發出的次同步電流來確定，確定裝置所需次同步電流的基本步驟是：步驟1：建立待研究電力系統的仿真模型，采用頻率掃描法對系統進行小信號測試，確定待研究發電機發生等幅值的次同步振蕩時，發電機次同步電磁轉矩與轉速偏差的相位差步驟2：根據仿真模型對待研究的電力系統進行運行工況和故障測試，確定待研發電機發生次同步振蕩各種情況下最大的次同步電磁轉矩幅值|ΔTe|；步驟3：根據步驟1中次同步電磁轉矩與轉速偏差的相位差和步驟2中最大的次同步電磁轉矩幅值|ΔTe|確定將待研究電力系統由負阻尼狀態校正為零阻尼狀態時所需的與轉速偏差同相位的最小附加次同步阻尼轉矩幅值，這可以附圖2來說明：在裝置投入之前，次同步電磁轉矩ΔTe位于第四象限，其阻尼轉矩為負，發電機將發生次同步振蕩；發電機端并聯型FACTS裝置投入后，合成的電磁轉矩應該位于第一象限，這樣才能有效抑制次同步振蕩的發生。為使裝置的容量利用率最大化，控制器的設計應使注入到發電機內部的次同步電流產生的附加次同步阻尼轉矩與轉速偏差同相位，即產生純阻尼轉矩，因此，在圖2中附加轉矩矢量在Δω軸的方向。又由于ΔTe的大小和方向已經確定，故合成電磁轉矩矢量的端點在虛線AB上移動。當合成電磁轉矩的矢量位于Δδ軸的方向時(ΔTe1)，發電機處于臨界阻尼狀態，對應的附加電磁轉矩最小(ΔT′e1)，對應的電流即是裝置應發出的最小電流；步驟4：確定裝置輸出電流Δisub與注入待研發電機內部的補償電流Δiinj之間傳遞函數G(s)的頻率響應特性。對于簡單系統，G(s)可以直接由系統等值計算；對于復雜大系統，G(s)可以由仿真得到；步驟5：根據并聯型FACT本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于抑制電力系統次同步振蕩的發電機端并聯型FACTS裝置的容量估算方法，其特征在于，包括：步驟1：確定發電機發生穩定的次同步振蕩時次同步電磁轉矩與轉速偏差的相位差；步驟2：確定發電機發生次同步振蕩時各種情況下最大的次同步電磁轉矩幅值；步驟3：根據步驟1中的相位差和步驟2中的最大的次同步電磁轉矩幅值，確定將電力系統由負阻尼狀態校正為零阻尼狀態時所需的最小附加次同步阻尼電磁轉矩幅值；步驟4：確定并聯型FACTS裝置輸出次同步電流與并聯型FACTS裝置注入待研究發電機內部次同步補償電流之間的頻率響應特性；步驟5：根據步驟3中的最小附加次同步阻尼電磁轉矩計算步驟4中的并聯型FACTS裝置輸出的次同步補償電流，進而作為計算裝置容量的依據。

【技術特征摘要】
1.一種用于抑制電力系統次同步振蕩的發電機端并聯型FACTS裝置的容
量估算方法，其特征在于，包括：
步驟1：確定發電機發生穩定的次同步振蕩時次同步電磁轉矩與轉速偏差的
相位差；
步驟2：確定發電機發生次同步振蕩時各種情況下最大的次同步電磁轉矩幅
值；
步驟3：根據步驟1中的相位差和步驟2中的最大的次同步電磁轉矩幅值，
確定將電力系統由負阻尼狀態校正為零阻尼狀態時所需的最小附加次同步阻尼
電磁轉矩幅值；
步驟4：確定并聯型FACTS裝置輸出次同步電流與并聯型FACTS裝置注入
待研究發電機內部次同步補償電流之間的頻率響應特性；
步驟5：根據步驟3中的最小附加次同步阻尼電磁轉矩計算步驟4中的并聯
型FACTS裝置輸出的次同步補償電流，進而作為計算裝置容量的依據。
2.根據權利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟1具體為：建立待研
究電力系統的仿真模型，采用頻率掃描法對系統進行小信號測試，確定待研究
發電機發生等幅值的次同步振蕩時，發電機次同步電磁轉矩與轉速偏差的相位
差。
3.根據權利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟2中的最大的次同步
電磁轉矩幅值根據通過對建立的電力系統仿真模型進行運行工況和故障測試獲
得。
4.根據權利要求1所述方法，其特征在于...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張劍，肖湘寧，羅超，陸晶晶，
申請(專利權)人：華北電力大學，江蘇省電力公司電力經濟技術研究院，
類型：發明
國別省市：北京;11