[发明专利]抑制发电机组次同步谐振的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统稳定与控制技术领域，特别涉及一种抑制次同步谐振的系统和方法，以及储能系统与全控型电力电子变换装置在电力系统运行稳定性控制中的应用。

背景技术

随着远距离大容量输电线路的增加，为了提高远距离输电的输送容量和系统稳定性，电网越来越多的采用固定串联电容补偿、高压直流输电等基于电力电子技术的高速控制装置。然而这类装置在一定条件下可能会引发系统次同步振荡问题，造成机组轴系振荡，影响机组寿命，严重的更可能影响机组和电网的安全稳定运行。

在现有领域中，为了解决系统次同步振荡问题采用了基于静止同步补偿器结构（STATCOM或SVG）的次同步谐振抑制装置。这种次同步谐振抑制装置本质上为一种无功调节或补偿设备，只能通过调整向系统注入的无功功率电流，来实现注入次同步谐振阻尼的目标。

此外，现有技术中这种基于静止同步补偿器结构的装置，为了满足并网运行的要求，需要实时的直流母线电压控制系统，将直流母线电压控制在一个稳定的范围内，这增大了系统控制的复杂性，提高了成本。

本发明的目标在于克服上述缺陷，并且提供一种能够解决系统次同步振荡问题的基于储能系统与全控型电力电子变流设备构成的抑制次同步谐振装置，以及基于该装置的发电机组抑制次同步谐振的控制方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于储能系统与全控型电力电子变流设备构成的抑制次同步谐振系统，以及基于该装置的发电机组抑制次同步谐振的控制方法。通过在发电机组机端加入该系统，在特定次同步谐振模态下提供受控的阻尼负载，达到抑制机组次同步谐振，提高电力系统运行稳定性，降低机组扭矩疲劳的作用。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于抑制发电机组次同步谐振的系统，所述系统包括控制器和次同步谐振抑制装置，所述控制器根据所述发电机组的机端电压或频率信息判断所述发电机组系统的运行模式，并在发生次同步谐振时输出信号至所述次同步谐振抑制装置；所述次同步谐振抑制装置包括全控型变流设备和储能系统，所述全控型变流设备产生并控制电网注入阻尼电流的幅值和相位以抑制次同步谐振。

优选地，所述次同步谐振抑制装置还包括控制子单元。

优选地，所述控制器包括发电机机端电压/频率侦测装置，用于侦测所述发电机端口电压或频率波动。

优选地，所述储能系统为锂电池、钠硫电池、液流电池或飞轮储能系统。

优选地，还包括将所述次同步谐振抑制装置经由母线连接至所述发电机输出端的升压变压器。

优选地，所述全控型变流设备为三相全桥PWM整流逆变器。

优选地，所述全控型变流设备的每一相由两个开关器件及与其并联的钳位二极管串联构成。

优选地，所述全控型变流设备通过IGBT、IGCT、MOSFET或GTO的半导体器件实现。

优选地，所述全控型变流设备三相连接方式为Y型或Δ型。

优选地，所述储能系统的额定功率为2MW~10MW，额定容量为30kWh~1600kWh。

优选地，所述全控型变流设备的额定容量为所述储能系统额定功率的1.5~10倍。

本发明还提供了一种用于抑制发电机组系统的次同步谐振现象的方法，所述系统包括控制器和次同步谐振抑制装置，所述方法包括下列步骤：

a) 通过所述控制器测量发电机组机端电压或频率信号；

b) 对所述发电机组机端电压或频率信号进行滤波，得到仅含有次同步模态的电压或频率信号；

c) 根据所述仅含有次同步模态的机端电压或频率信号对所述发电机组的运行模式判断，如果没有超过稳定限幅则所述次同步谐振抑制装置进入待机模式，若超过稳定限幅，则进入步骤d)；

d) 进行发电机组电压或频率的次同步模态辨识，得到不同次同步模态下的次同步电压或频率数据;

e) 将所述不同次同步模态下的次同步电压或频率数据经处理合成得到的信号输出给所述次同步谐振抑制装置。

优选地，所述次同步谐振抑制装置还包括全控型变流设备，所述全控型变流设备包括的控制子单元对接收自所述控制器产生的合成信号进行进一步处理。

优选地，所述进一步处理包括对并网电压进行锁相、对电流环进行控制以及利用脉宽调制发生器产生将要输出到所述全控型变流设备的触发信号。

优选地，所述次同步谐振抑制装置包括全控型变流设备和储能系统。

优选地，所述储能系统为锂电池、钠硫电池、液流电池或飞轮储能系统。