一种statcom与tcsc联合抑制次同步振荡的方法
【专利摘要】本发明公开了电力系统控制领域中一种STATCOM与TCSC联合抑制次同步振荡的方法。技术方案是，首先确定STATCOM的动作限值和TCSC的调整策略，然后提取出发电机的模态转速，取最大值；提取发电机端电流，获得待补偿电流的参数，判断是否满足STATCOM的动作条件，满足动作条件，则通过状态标志位的复位和置位来实现STATCOM与TCSC的协调控制。STATCOM根据动作指令和待补偿电流参数，利用PWM调制技术生成目标电流。TCSC依据调整命令和调整策略，对触发角或者阻抗参考值进行微调。最终TCSC调整到合适状态，STATCOM闭锁，次同步振荡得到抑制。本发明提出的次同步振荡联合抑制方法，充分发挥了STATCOM和TCSC装置的性能优势，能快速、根本性地抑制次同步振荡问题。
【专利说明】—种STATCOM与TCSC联合抑制次同步振荡的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电力系统控制领域，具体涉及一种STATCOM与TCSC联合抑制次同步振荡的方法。
【背景技术】
[0002]固定串联电容补偿技术是提高线路输送容量，增强系统稳定性的非常经济的方式，但当线路串补度不合理时，会引起发电机的次同步振荡问题。美国Mohave电厂两起发电机组转子损坏事故使这一问题得到电力工作者的高度重视，提出了多种抑制方法，其中包括装设 STATCOM(Static Compensator) > TCSC(Thyristor Controlled SeriesCapacitor)装置。STATCOM并联接在系统中，通常等效为一个电流源，响应速度快，利用先进的PWM调制技术，可生成任意所需的波形，在进行次同步振荡抑制时，生成次同步电流，抵消发电机端的次同步电流，起到抑制作用；TCSC串联在线路中，通过控制晶闸管的触发角，改变其等效电抗，从而改变系统的谐振频率，使其不再与发电机的模态扭振频率互补，从根本上抑制由固定串补度不合理所引起的次同步振荡问题。
[0003]现有文献在研究次同步振荡问题时，都只单独考虑一种FACTS(FleXible AcTransmission System)装置的抑制效果，很少考虑多种FACTS装置的联合作用。STATCOM和TCSC在抑制次同步振荡方面都有各自的优势:STATC0M装置响应速度快，TCSC装置能从根本上消除次同步振荡引起的条件，若能将两者联合起来，既能提高响应速度，又能从根本上使次同步振荡得到抑制，但目前还未见有相关的研究成果。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于，提出一种STATCOM与TCSC联合抑制次同步振荡的方法，充分发挥STATCOM和TCSC各自的性 能优势，使系统次同步振荡问题能够快速地并从根本上得到解决。
[0005]本发明的技术方案是，一种STATCOM与TCSC联合抑制次同步振荡的方法，其特征在于该方法包括下列步骤:
步骤1:确定STATCOM动作限值；
步骤2:确定TCSC调整策略；
步骤3:复位STATCOM状态标志位；设置STATCOM装置的状态标志位
_^￡|及=O，处于次冋步振汤抑制功能闭锁状态；
步骤4:提取模态转速；
步骤5:求模态转速的最大值；
步骤6:获取待补偿电流参数；对发电机端的电流进行FFT分析，得到频率与发电机最大模态转速频率互补的电流分量的幅值及相位；
步骤7:判断是否满足STATCOM动作条件，若满足条件，执行步骤8 ;否则跳到步骤10 ； 步骤8: STATCOM和TCSC的协调控制；步骤9: STATCOM生成目标电流；
步骤10:STATCOM闭锁，TCSC不再进行调整 ；Mag — O。
[0006]所述的TCSC调整策略为，根据TCSC的控制方法，采用不同的微调方式。若TCSC采用的是定触发角控制(开环控制)，对触发角的指令值进行微调；若TCSC采用的是定阻抗控制，对阻抗指令值进行微调。触发角微调量可设置为+1.，阻抗的微调量可设置为
>xl%，其中为TCSC基波等效电抗， 为TCSC结构中电容的容抗值。微调量可
tKjiCO
根据系统的实际情况设置成其他合适的值。
[0007]所述的判断是否满足STATCOM动作条件，其判断准则是，当&肌 > 仏时，STATCOM
动作；否则STATCOM次同步振荡抑制功能闭锁。 为最大模态转速，I力设定的STATCOM动作限值。`
[0008]所述的STATCOM和TCSC的协调控制，其方法是:向STATCOM发送动作指令及待补偿电流参数；若~ =0，需同时向TCSC发送调整命令，根据步骤2确定的调整策略进行调整，且将STATCOM状态标志置位，Fhg = I ;否则不向TCSC发送调整命令。
[0009]所述的STATCOM生成目标电流，其方法是，将频率为尤?，幅值为Je，相位为fU的正弦电流波U作为调制波，进行PWM调制，得到满足要求的开关动作信号。Xat' 贫 分别为待补偿电流的频率、幅值和相位。当STATCOM除担当次同步振荡抑制功能外，还具有其他的功能(如无功补偿)时，只需将U = U作为调制波，其中
为其他功能的电流指令。
[0010]本发明提出的次同步振荡联合抑制方法，充分发挥了 STATCOM和TCSC装置的性能优势:STATC0M可对超限的次同步频率分量快速响应，起到“治标”的作用，抑制次同步振荡发散速度，为TCSC调整到合适运行状态赢得时间；TCSC通过将指令值调到合适值，使系统频率发生偏移，从根本上消除次同步振荡发生的条件，起到“治本”的作用；两者的协调通过标志位Flag的复位和置位来实现。该方法可减少STATCOM装置作用时间，提高装置寿命，且能快速、根本性地抑制次同步振荡问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是TCSC及STATCOM结构示意图。
[0012]图2是用于实例分析的简单系统结构图。
[0013]图3是STATCOM与TCSC联合抑制次同步振荡方法流程图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
[0015]图1中是TCSC和STATCOM装置的结构示意图。TCSC装置电容支路的容抗值为Xco -VCfiJ0C0) = I/(2jff/0t:0) , f0为工频50HZ (或60HZ)，TCR支路由双向反并联晶闸管
和电感串联而成。两反向晶闸管为Tl和T2，电感值为L。通过控制Tl和T2的触发角，可调节TCSC的等效电抗。TCSC两端电压为％，电流为L，TCR支路电流为&，电容支路电
流力Ic对Mtac和U进行FFT分解，可分别得到其有效值和相角:U1cbc、Jtat和之、_。TCSC的基波等效阻抗为I.=^sin(贫-φ ,阻抗系数*a。STATCOM通过电感
#!:【CO
Ls并联接入系统中，输出电压为％?，电流为4?，接入点电压力％
[0016]图2是用于实例分析的简单系统结构图。发电机G通过串补线路与无穷大系统相连，线路串补由固定串补Xc和可控串补TCSC组成，STATCOM接在发电机端，等效为
一个电流源。设发电机G有!!个模态，模态频率为_，则对应的次同步频率为fifO _ ?|.τ?ο -fifO _ ,记为0I ο
[0017]图3是STATCOM与TCSC联合抑制次同步振荡方法的流程图，fiag为STACOM装置
的状态标志位，用于协调STACOM和TCSC的控制。当系统受到扰动，且线路串补度不合理时，会引起次同步振荡问题，STATCOM与TCSC联合抑制次同步振荡方法的基本步骤是。
[0018]步骤1:确定STATCOM的动作限值。为了保证发电机转子的安全，转子轴系上
都安装了模态监视报警装置，当模态转速超过整定值时，会对转子构成疲劳累积，报警装置动作。为了能快速判断是否发生次同步振荡，STATCOM动作限值份一应该满足:`
,其中是正常情况下，所有模态转速的最大值；想猶，则为所有模态转速的报警限值。为了方便应用，可将设成如__=0-1，则= 0 。如果需要，可根据实际情况，对该值进行调整。
[0019]步骤2:确定TCSC调整策略。若TCSC为定触发角控制，微调量可设置为+T ;若TCSC为定阻抗控制，微调量可设置为为阻抗系数。
[0020]步骤3:复位STATCOM状态标志位。^g = O，STATCOM未动作，不进行次同步振荡抑制。
[0021]步骤4:提取模态转速。对发电机的转速C?进行信号采集，再对转速偏差量Km = m-ma进行模态滤波，提取出各个模态量。
[0022]步骤5:求模态转速的最大值。比较模态转速大小，求取出最大值，设
Mf - Cf
?W3E2 --
[0023]步骤6:获取待补偿电流参数。提取发电机端的电流七对其进行FFT分解，得到频率为V的电流分量的幅值Js和相位。待补偿电流为+fe)。[0024]步骤7:判断是否满足STATCOM动作条件，若满足条件，执行步骤8 ;否则跳到步骤10。比较《_与》?*的大小，如果0_>气《 ,满足动作条件，转入下一步；否则执行步骤10。
[0025]步骤8:STATCOM和TCSC的协调控制。向STATCOM发送动作指令及、<、9m的值；若11￡吸=0，同时向TCSC发送调整命令，否则不向TCSC发送调整命令。得到调整命令后，TCSC对指令参考值进行调整。若TCSC采用定触发角控制，对触发角参考值OW进行调整，微调量设置为+1.,调整后，触发角参考值为<^ = ?^/+1 ;若TCSC采用定阻抗控制，调整阻抗系数参考值《W,微调量设置力1%，调整后，阻抗系数参考值= +1%。TCSC调整完成后，将STATCOM状态标志置位，Flag = I。
[0026]步骤9:STATCOM生成目标电流。将幅值为、频率为?〖、相位力的正弦电流波U作为调制波，进行PWM调制，得到满足要求的开关动作信号。当STATCOM除担当次同步抑制功能外，还具有其他的功能(如无功补偿)时，只需将U = Ufieftir作为调制波，其中为其他功能的电流指令。
[0027]步骤10:STATCOM闭锁，TCSC不再进行调整。当TCSC触发角(或者等效阻抗)调整到合适值后，系统次同步振荡问题得到很好地抑制，模态转速分量很小，低于STATCOM的动作设定值Os?,此时TCSC维持调整后的指令参考值，STACOM不再产生次同步振荡补偿电流，細=0。
[0028]以上所述 ，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种STATCOM与TCSC联合抑制次同步振荡的方法，其特征在于该方法包括下列步骤: 步骤1:确定STATCOM动作限值； 步骤2:确定TCSC调整策略； 步骤3:复位STATCOM状态标志位；设置STATCOM装置的状态标志位~=0，处于次同步振荡抑制功能闭锁状态； 步骤4:提取模态转速； 步骤5:求模态转速的最大值； 步骤6:获取待补偿电流参数；对发电机端的电流进行FFT分析，得到频率与发电机最大模态转速频率互补的电流分量的幅值及相位； 步骤7:判断是否满足STATCOM动作条件，若满足条件，执行步骤8 ;否则跳到步骤10 ； 步骤8: STATCOM和TCSC的协调控制；步骤9: STATCOM生成目标电流；步骤10:STATC0M闭锁，TCSC不再进行调整，flag 。
2.根据权利要求1所述的一种STATCOM与TCSC联合抑制次同步振荡的方法，其特征在于:所述的TCSC调整策略为，根据TCSC的控制方法，采用不同的微调方式，若TCSC采用的是定触发角控制(开环控制)，对触发角的指令值进行微调；若TCSC采用的是定阻抗控制，对阻抗指令值进行微调，触发角微调量可设置为，阻抗的微调量可设置为.
3.根据权利要求1所述的一种STATCOM与TCSC联合抑制次同步振荡的方法，其特征在于:所述的判断是否满足STATCOM动作条件，其判断准则是，当U ^^时，STATCOM动作；否则STATCOM次同步振荡抑制功能闭锁为最大模态转速，为设定的STATCOM动作限值。
4.根据权利要求1所述的一种STATCOM与TCSC联合抑制次同步振荡的方法，其特征在于:所述的STATCOM和TCSC的协调控制，其方法是:向STATCOM发送动作指令及待补偿电流参数；若/^祖=0，需同时向TCSC发送调整命令，根据步骤2确定的调整策略进行调整，且将STATCOM状态标志置位，;否则不向TCSC发送调整命令。
5.根据权利要求1所述的一种STATCOM与TCSC联合抑制次同步振荡的方法，其特征在于:所述的STATCOM生成目标电流，其方法是，将频率为尤》，幅值为1 相位为贫.的正弦电流波匕作为调制波，进行PWM调制，得到满足要求的开关动作信号，^4?、!祖'分别为待补偿电流的频率、幅值和相位，当STATCOM除担当次同步振荡抑制功能外，还具有其他的功能(如无功补偿)时，只需将作为调制波，其中为其他功能的电流指令。
【文档编号】H02J3/18GK103475011SQ201310441098
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月25日 优先权日:2013年9月25日
【发明者】陈甜妹, 肖湘宁, 郭春林, 杨琳, 张剑, 罗超 申请人:华北电力大学