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(shù)整定方法
【專利摘要】本發(fā)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(shù)整定方法，其特點(diǎn)是該裝置是基于具有高運(yùn)算效率和抗擾能力的矩陣束算法辨識直流在孤島運(yùn)行下的次同步振蕩和低頻振蕩頻率、阻尼，以及系統(tǒng)降階模型，采用根軌跡法設(shè)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(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速信號根據(jù)矩陣束算法對系統(tǒng)振蕩特性分析的結(jié)果劃分為各類頻段，各頻段所對應(yīng)的通道均可單獨(dú)調(diào)節(jié)增益、相位、輸出限幅及濾波器參數(shù)，進(jìn)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(lǐng)域首次實(shí)現(xiàn)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(shù)整定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)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(shù)整定方法，屬于高壓直流輸電領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在智能互動電網(wǎng)的大背景下，強(qiáng)交流與強(qiáng)直流并存已成為“三華”特高壓同步電網(wǎng)的必然選擇。目前，形成了電力系統(tǒng)送端多直流落點(diǎn)局面。這種特殊的系統(tǒng)由若干個大型電廠與送端換流站群聯(lián)接構(gòu)成，極有可能孤島運(yùn)行。在孤島運(yùn)行方式下，高壓直流(HVDC)的快速控制引起次同步振蕩的風(fēng)險增加，并能伴隨因發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子間阻尼不足而引起的低頻振蕩。兩種不同性質(zhì)振蕩的相互作用，一旦控制不當(dāng)，就會惡化系統(tǒng)阻尼，甚至造成孤島系統(tǒng)的崩潰(胡云花，趙書強(qiáng)，馬燕峰，等.電力系統(tǒng)低頻振蕩和次同步振蕩統(tǒng)一模型阻尼分析[J].電力自動化設(shè)備，2005，25 (7):6-11.)。當(dāng)前，基于數(shù)學(xué)模型的嚴(yán)格控制理論方法應(yīng)用于電網(wǎng)實(shí)際工程時，復(fù)雜拓?fù)浜投嘧児r的存在，增加了系統(tǒng)建模的難度。因此，利用辨識方法通過非線性時域仿真或現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)直接導(dǎo)出簡單的、精確的系統(tǒng)低階線性化模型，單獨(dú)針對次同步振蕩或低頻振蕩設(shè)計直流附加控制器(武凌云，李興源，楊煜，等.基于Prony辨識的次同步阻尼控制器研究[J].電力自動化設(shè)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(xiàn)和非專利文獻(xiàn)報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)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(shù)整定方法，其特點(diǎn)是該控制裝置采用多通道設(shè)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(jié)構(gòu)，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(fā)明的目的由以下技術(shù)措施實(shí)現(xiàn):
[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，其特征在于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(jié)構(gòu)，將發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速信號根據(jù)系統(tǒng)次同步振蕩和低頻振蕩特性分析的結(jié)果劃分為次同步振蕩頻段和低頻振蕩頻段，各頻段所對應(yīng)的通道均能單獨(dú)調(diào)節(jié)增益、相位、輸出限幅及濾波器參數(shù)，進(jìn)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(huán)節(jié)1、2……n，(V)串聯(lián)而成，以實(shí)現(xiàn)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(huán)節(jié)L (V)串聯(lián)而成，以實(shí)現(xiàn)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(shù)整定方法包括以下步驟:
[0009]I)通過矩陣束算法對系統(tǒng)振蕩特性進(jìn)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(tǒng)模型進(jìn)行辨識，利用保留系統(tǒng)關(guān)鍵特性的低階模型代替原來復(fù)雜的高階系統(tǒng)模型；
[0011]3)根據(jù)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(fù)阻尼，甚至激發(fā)新的振蕩模式。同時，基于根軌跡法整定控制器的校正裝置的參數(shù)。
[0012]帶通濾波器(III)主要采用巴特沃茲濾波器。
[0013]校正裝置(IV)的結(jié)構(gòu)為:
【權(quán)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，其特征在于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(jié)構(gòu)，將發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速信號根據(jù)系統(tǒng)次同步振蕩和低頻振蕩特性分析的結(jié)果劃分為次同步振蕩頻段和低頻振蕩頻段，各頻段所對應(yīng)的通道均能單獨(dú)調(diào)節(jié)增益、相位、輸出限幅及濾波器參數(shù)，進(jìn)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(jù)權(quán)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，其特征在于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(huán)節(jié)1、2……n，(V)串聯(lián)而成，以實(shí)現(xiàn)抑制次同步振蕩的功能。
3.根據(jù)權(quán)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，其特征在于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(huán)節(jié)L (V)串聯(lián)而成，以實(shí)現(xiàn)抑制低頻振蕩的功能。
4.根據(jù)權(quán)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(shù)整定方法，其特征在于該控制器的參數(shù)整定方法包括以下步驟: 1)通過矩陣束算法對系統(tǒng)振蕩特性進(jìn)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(tǒng)模型進(jìn)行辨識，利用保留系統(tǒng)關(guān)鍵特性的低階模型代替原來復(fù)雜的高階系統(tǒng)模型； 3)根據(jù)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(fù)阻尼，甚至激發(fā)新的振蕩模式。同時，基于根軌跡法整定控制器的校正裝置的參數(shù)。 帶通濾波器(III)主要采用巴特沃茲濾波器。 校正裝置(IV)的結(jié)構(gòu)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(yōu)先權(quán)日:2014年1月16日
【發(fā)明者】李興源, 趙睿, 李保宏, 劉天琪, 王渝紅, 張英敏, 陳實(shí), 曾琦 申請人:四川大學(xué)