同時抑制次同步和低頻振蕩的多通道直流附加阻尼控制裝置及其參數整定方法
2023-05-31 11:17:01 2
同時抑制次同步和低頻振蕩的多通道直流附加阻尼控制裝置及其參數整定方法
【專利摘要】本發明公開了一種同時抑制次同步和低頻振蕩的多通道直流附加阻尼控制裝置及其參數整定方法，其特點是該裝置是基於具有高運算效率和抗擾能力的矩陣束算法辨識直流在孤島運行下的次同步振蕩和低頻振蕩頻率、阻尼，以及系統降階模型，採用根軌跡法設計多通道直流附加阻尼控制器，降低振蕩模式間的相互影響，能夠同時抑制次同步振蕩和低頻振蕩。將發電機轉速信號根據矩陣束算法對系統振蕩特性分析的結果劃分為各類頻段，各頻段所對應的通道均可單獨調節增益、相位、輸出限幅及濾波器參數，進而分別為不同頻段的低頻振蕩和次同步振蕩提供合適的阻尼。該裝置不僅高效易行，而且在高壓直流輸電領域首次實現了直流附加阻尼控制器同時抑制低頻振蕩和次同步振蕩的功能。
【專利說明】同時抑制次同步和低頻振蕩的多通道直流附加阻尼控制裝置及其參數整定方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種同時抑制次同步和低頻振蕩的多通道直流附加阻尼控制裝置及其參數整定方法，屬於高壓直流輸電領域。
【背景技術】
[0002]在智能互動電網的大背景下，強交流與強直流並存已成為「三華」特高壓同步電網的必然選擇。目前，形成了電力系統送端多直流落點局面。這種特殊的系統由若干個大型電廠與送端換流站群聯接構成，極有可能孤島運行。在孤島運行方式下，高壓直流(HVDC)的快速控制引起次同步振蕩的風險增加，並能伴隨因發電機轉子間阻尼不足而引起的低頻振蕩。兩種不同性質振蕩的相互作用，一旦控制不當，就會惡化系統阻尼，甚至造成孤島系統的崩潰(胡云花，趙書強，馬燕峰，等.電力系統低頻振蕩和次同步振蕩統一模型阻尼分析[J].電力自動化設備，2005，25 (7):6-11.)。當前，基於數學模型的嚴格控制理論方法應用於電網實際工程時，複雜拓撲和多變工況的存在，增加了系統建模的難度。因此，利用辨識方法通過非線性時域仿真或現場測量數據直接導出簡單的、精確的系統低階線性化模型，單獨針對次同步振蕩或低頻振蕩設計直流附加控制器(武凌雲，李興源，楊煜，等.基於Prony辨識的次同步阻尼控制器研究[J].電力自動化設備，2007，27 (9):12-17.)。但是，未見有同時抑制次同步振蕩和低頻振蕩的多通道直流附加阻尼控制器裝置的專利文獻和非專利文獻報導。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是針對現有技術的不足而提供一種同時抑制次同步和低頻振蕩的多通道直流附加阻尼控制裝置及其參數整定方法，其特點是該控制裝置採用多通道設計，包含次同步振蕩的抑制通道(II)和低頻振蕩的抑制通道(I )的多通道結構，能夠降低振蕩模式間的相互影響，同時抑制次同步振蕩和低頻振蕩。
[0004]本發明的目的由以下技術措施實現:
[0005]同時抑制次同步振蕩和低頻振蕩的多通道直流附加阻尼控制裝置，其特徵在於該裝置含有次同步振蕩的抑制通道(II)和低頻振蕩的抑制通道(I )的多通道結構，將發電機的轉速信號根據系統次同步振蕩和低頻振蕩特性分析的結果劃分為次同步振蕩頻段和低頻振蕩頻段，各頻段所對應的通道均能單獨調節增益、相位、輸出限幅及濾波器參數，進而分別為不同頻段的 次同步振蕩和低頻振蕩提供合適的阻尼。
[0006]所述次同步振蕩的抑制通道(II)是由合理整定的帶通濾波器1、2……n，(III)、校正裝置1、2……n，(IV)和限幅環節1、2……n，(V)串聯而成，以實現抑制次同步振蕩的功倉泛。
[0007]所述低頻振蕩的抑制通道L(I)是由合理整定的帶通濾波器L (III)、校正裝置L(IV)和限幅環節L (V)串聯而成，以實現抑制低頻振蕩的功能。[0008]同時抑制次同步和低頻振蕩的多通道直流附加阻尼控制器裝置的參數整定方法包括以下步驟:
[0009]I)通過矩陣束算法對系統振蕩特性進行分析，確定需要抑制的次同步振蕩和低頻振蕩的振蕩模式；
[0010]2)通過矩陣束算法對系統模型進行辨識，利用保留系統關鍵特性的低階模型代替原來複雜的高階系統模型；
[0011]3)根據步驟I)分析的振蕩模式確定直流附加阻尼控制器中各通道濾波器的帶寬，從而降低模式間的相互影響，分別對不同的振蕩模式提供阻尼，以避免控制器抑制次同步振蕩和低頻振蕩時，對某個模式提供正阻尼，另一模式卻提供負阻尼，甚至激發新的振蕩模式。同時，基於根軌跡法整定控制器的校正裝置的參數。
[0012]帶通濾波器(III)主要採用巴特沃茲濾波器。
[0013]校正裝置(IV)的結構為:
【權利要求】
1.一種同時抑制次同步和低頻振蕩的多通道直流附加阻尼控制裝置，其特徵在於該裝置含有次同步振蕩的抑制通道(II)和低頻振蕩的抑制通道(I)的多通道結構，將發電機的轉速信號根據系統次同步振蕩和低頻振蕩特性分析的結果劃分為次同步振蕩頻段和低頻振蕩頻段，各頻段所對應的通道均能單獨調節增益、相位、輸出限幅及濾波器參數，進而分別為不同頻段的次同步振蕩和低頻振蕩提供合適的阻尼。
2.根據權利要求1所述同時抑制次同步和低頻振蕩的多通道直流附加阻尼控制裝置，其特徵在於次同步振蕩的抑制通道(II)是由合理整定的帶通濾波器1、2……n，(III)、校正裝置1、2……n，(IV)和限幅環節1、2……n，(V)串聯而成，以實現抑制次同步振蕩的功能。
3.根據權利要求1所述同時抑制次同步和低頻振蕩的多通道直流附加阻尼控制裝置，其特徵在於低頻振蕩的抑制通道L( I )是由合理整定的帶通濾波器L (III)、校正裝置L (IV)和限幅環節L (V)串聯而成，以實現抑制低頻振蕩的功能。
4.根據權利要求1所述同時抑制次同步和低頻振蕩的多通道直流附加阻尼控制裝置的參數整定方法，其特徵在於該控制器的參數整定方法包括以下步驟: 1)通過矩陣束算法對系統振蕩特性進行分析，確定需要抑制的次同步振蕩和低頻振蕩的振蕩模式； 2)通過矩陣束算法對系統模型進行辨識，利用保留系統關鍵特性的低階模型代替原來複雜的高階系統模型； 3)根據步驟I)分析的振蕩模式確定直流附加阻尼控制器中各通道濾波器的帶寬，從而降低模式間的相互影響，分別對不同的振蕩模式提供阻尼，以避免控制器抑制次同步振蕩和低頻振蕩時，對某個模式提供正阻尼，另一模式卻提供負阻尼，甚至激發新的振蕩模式。同時，基於根軌跡法整定控制器的校正裝置的參數。 帶通濾波器(III)主要採用巴特沃茲濾波器。 校正裝置(IV)的結構為:
【文檔編號】H02J3/24GK103795070SQ201410020655
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年1月16日 優先權日:2014年1月16日
【發明者】李興源, 趙睿, 李保宏, 劉天琪, 王渝紅, 張英敏, 陳實, 曾琦 申請人:四川大學