基于upfc的次同步振蕩抑制方法、裝置及一種發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明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(tǒng)穩(wěn)定與控制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 次同步振蕩屬于系統(tǒng)的振蕩失穩(wěn)，它是由電力系統(tǒng)中一種特殊的機(jī)電耦合作用引 起的，既有可能在受到小擾動(dòng)時(shí)，以相對(duì)長(zhǎng)的時(shí)間，逐步形成發(fā)電機(jī)軸系的增幅扭振；也有 可能出現(xiàn)在發(fā)生大擾動(dòng)時(shí)，短時(shí)間內(nèi)以很大的暫態(tài)扭矩造成發(fā)電機(jī)軸系較大幅度的扭振。 這兩種方式都會(huì)極大的影響系統(tǒng)穩(wěn)定性和供電可靠性，柔性交流輸電（FACTS)技術(shù)是解決 上述問(wèn)題的有效措施之一。
[0003] 1991年美國(guó)西屋科技中心的博士Gyugyi.L首先提出了統(tǒng)一潮流控制器（Unified PlowFlowController,UPFC)的概念，UPFC是FACTS家族中最復(fù)雜也是最有吸引力的一種 補(bǔ)償器，它綜合了許多器件的靈活控制手段，被認(rèn)為是最有創(chuàng)造性，且功能最強(qiáng)大的元件， 它的成功運(yùn)行被稱(chēng)作FACTS技術(shù)發(fā)展的重要里程碑，因而受到了產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界的普遍重 視。傳統(tǒng)的元件功能都是單一的，就需要在該處設(shè)置幾種裝置，增大了安裝、調(diào)試工作量， 同時(shí)設(shè)備的投資也相當(dāng)可觀。UPFC的基本思想正是用一種統(tǒng)一的晶閘管控制裝置，僅僅通 過(guò)控制規(guī)律的變化就能分別或同時(shí)實(shí)現(xiàn)并聯(lián)補(bǔ)償、串聯(lián)補(bǔ)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(lián)補(bǔ)償?shù)撵o止同步補(bǔ)償器 (STATC0M)和串聯(lián)補(bǔ)償?shù)撵o止同步串聯(lián)補(bǔ)償器（SSSC)相結(jié)合組成的新型潮流控制裝置，其 功能是將一個(gè)由換流器產(chǎn)生的幅值和相角均可以連續(xù)變化的交流電壓串聯(lián)加在輸電線相 電壓上，從而實(shí)現(xiàn)線路有功、無(wú)功功率的準(zhǔn)確調(diào)節(jié)，并可以提高輸送能力以及阻尼系統(tǒng)振 蕩。
[0004] 雖然UPFC具有較強(qiáng)的阻尼系統(tǒng)振蕩能力，但與其他控制裝置相比要求更高，設(shè)計(jì) 時(shí)需要考慮更多因素，也使得所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)更為復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種基于UPFC的次同 步振蕩抑制方法、裝置，可對(duì)次同步振蕩進(jìn)行有效抑制，且實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。
[0006] 本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問(wèn)題：
[0007] -種基于UPFC的次同步振蕩抑制方法，通過(guò)在統(tǒng)一潮流控制器UPFC的并聯(lián)側(cè)控 制器或/和串聯(lián)測(cè)控制器的參考信號(hào)中疊加附加控制信號(hào)，從而產(chǎn)生次同步頻率阻尼轉(zhuǎn) 矩；所述附加控制信號(hào)通過(guò)以下方法得到：提取發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速偏差信號(hào)在各扭振模態(tài)下的分 量信號(hào)，將所提取的各分量信號(hào)分別進(jìn)行放大移相及限幅后進(jìn)行疊加；所述放大移相及限 幅的參數(shù)是以發(fā)電機(jī)在其各扭振頻率下的電氣阻尼與機(jī)械阻尼之和最大為優(yōu)化目標(biāo)，通過(guò) 優(yōu)化求解預(yù)先確定。
[0008] -種基于UPFC的次同步振蕩抑制裝置，包括統(tǒng)一潮流控制器UPFC;所述UPFC的 并聯(lián)側(cè)控制器或/和串聯(lián)測(cè)控制器的輸入端接有附加控制信號(hào)生成單元，用于生成附加控 制信號(hào)疊加于所述UPFC的并聯(lián)側(cè)控制器或/和串聯(lián)測(cè)控制器的參考信號(hào)中從而產(chǎn)生次同 步頻率阻尼轉(zhuǎn)矩；所述附加控制信號(hào)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(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速偏差信號(hào)在各扭振模態(tài)下的分 量信號(hào)，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(hào)分別進(jìn)行 放大移相及限幅后進(jìn)行疊加；所述放大移相及限幅模塊的參數(shù)是以發(fā)電機(jī)在其各扭振頻率 下的電氣阻尼與機(jī)械阻尼之和最大為優(yōu)化目標(biāo)，通過(guò)優(yōu)化求解預(yù)先確定。
[0009] 相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0010] 本發(fā)明通過(guò)在UPFC并聯(lián)側(cè)或/和串聯(lián)測(cè)控制信號(hào)中疊加參數(shù)優(yōu)化的附加控制信 號(hào)，來(lái)產(chǎn)生次同步頻率阻尼轉(zhuǎn)矩，從而抑制次同步振蕩；本發(fā)明可有效利用UPFC并聯(lián)側(cè)和 串聯(lián)側(cè)對(duì)次同步振蕩的抑制能力，最大化UPFC的效率，對(duì)實(shí)際電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行有著重 要的實(shí)際意義。
【附圖說(shuō)明】
[0011] 圖1為【具體實(shí)施方式】中附加控制信號(hào)生成單元的結(jié)構(gòu)原理示意圖；
[0012] 圖2為附加控制信號(hào)生成單元與UPFC原本控制回路的連接圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明：
[0014] 本發(fā)明的基本思路是通過(guò)在UPFC并聯(lián)側(cè)或/和串聯(lián)測(cè)控制信號(hào)中疊加參數(shù)優(yōu)化 的附加控制信號(hào)，來(lái)產(chǎn)生次同步頻率阻尼轉(zhuǎn)矩，從而抑制次同步振蕩。
[0015] 具體地，本發(fā)明次同步振蕩抑制裝置，包括統(tǒng)一潮流控制器UPFC;所述UPFC的并 聯(lián)側(cè)控制器或/和串聯(lián)測(cè)控制器的輸入端接有附加控制信號(hào)生成單元，用于生成附加控制 信號(hào)疊加于所述UPFC的并聯(lián)側(cè)控制器或/和串聯(lián)測(cè)控制器的參考信號(hào)中從而產(chǎn)生次同步 頻率阻尼轉(zhuǎn)矩；所述附加控制信號(hào)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(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速偏差信號(hào)在各扭振模態(tài)下的分量 信號(hào)，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(hào)分別進(jìn)行放 大移相及限幅后進(jìn)行疊加；所述放大移相及限幅模塊的參數(shù)是以發(fā)電機(jī)在其各扭振頻率下 的電氣阻尼與機(jī)械阻尼之和最大為優(yōu)化目標(biāo)，通過(guò)優(yōu)化求解預(yù)先確定。
[0016] 可以在UPFC的并聯(lián)側(cè)和串聯(lián)側(cè)的其中一個(gè)加裝附加控制信號(hào)生成單元，也可以 在兩側(cè)分別加裝附加控制信號(hào)生成單元。
[0017] 上述扭振分量提取模塊可以利用一組并聯(lián)的帶通濾波器實(shí)現(xiàn)，各帶通濾波器的通 帶中心頻率與發(fā)電機(jī)的各扭振頻率--對(duì)應(yīng)。所述帶通濾波器優(yōu)選采用Butterworth(巴 特沃茲）濾波器。
[0018] 在UPFC的并聯(lián)側(cè)或串聯(lián)側(cè)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速偏差信號(hào)經(jīng)扭振分量提取模塊分解為其 在各個(gè)扭振模態(tài)下的分量；放大移相及限幅模塊將各分量信號(hào)單獨(dú)進(jìn)行放大、相位補(bǔ)償和 限幅，疊加后生成附加控制信號(hào)，從而起到改變并聯(lián)側(cè)電流以產(chǎn)生次同步頻率阻尼轉(zhuǎn)矩的 目的。
[0019] 放大移相及限幅模塊中的放大相位補(bǔ)償環(huán)節(jié)可寫(xiě)成傳遞函數(shù)，其形式為：
[0020]
[0021] 式中，K為放大環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)，1\、T2、T3、T4為相位補(bǔ)償環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)，兩個(gè)相 位補(bǔ)償環(huán)節(jié)可以保證補(bǔ)償角度的范圍為〇度到360度，s為復(fù)變量。
[0022] 圖1為UPFC并聯(lián)側(cè)或串聯(lián)側(cè)的附加控制信號(hào)生成單元的結(jié)構(gòu)原理示意圖，如圖所 示，各帶通濾波器將發(fā)電