高压直流输电附加次同步振荡阻尼控制器参数优化方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号(10)授权公告号CNCN103208795103208795B(45)授权公告日2014.10.08(21)申请号201310086580.6(22)申请日2013.03.18(73)专利权人华北电力大学地址102206北京市昌平区朱辛庄北农路2号(72)发明人徐衍会(74)专利代理机构北京众合诚成知识产权代理有限公司11246代理人黄家俊(51)Int.Cl.H02J1/00(2006.01)审查员金海琴权权利要求书1页利要求书1页说明书5页说明书5页附图8页附图8页(54)发明名称高压直流输电附加次同步振荡阻尼控制器参数优化方法(57)摘要本发明公开了属于高压输电技术领域的一种高压直流输电附加次同步振荡阻尼控制器参数优化方法。其过程为：以对汽轮发电机组轴系进行模态分析为基础，计算轴系各次同步振荡模态的可观测度与可控度，在利用超前滞后环节进行相位校正的基础上，协调优化多模态高压直流输电次同步振荡阻尼控制器中各个模态的放大倍数，以更有效地抑制高压直流输电引起的汽轮发电机组多模态次同步振荡现象。该方法能够在汽轮发电机组发生多模态次同步振荡时提供有效的阻尼控制，保障大型汽轮发电机组轴系的安全。CN103208795BCN10328795BCN103208795B权利要求书1/1页1.一种高压直流输电附加次同步振荡阻尼控制器参数优化方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)对汽轮发电机组轴系进行模态分析，分析方法如下：由矩阵Δy＝C′Δz+DΔu，得到模态可控性矩阵B’和模态可观测性矩阵C’；式中Δz为解耦状态向量，Δy为输出向量，Δu为控制向量，Λ为对角阵，D为控制矩阵，B’称为模态可控性矩阵，C’称为模态可观测性矩阵，ψnj为左模态矩阵元素，Φin为右模态矩阵元素，bj为控制矩阵元素，ci为输出矩阵元素；(2)计算各个模态的可控度与可观测度；可观测度与可控度计算方法如下：采用下式计算各个次同步振荡模态的可控度bci和可观测度coj；(3)实测汽轮发电机转子转速和电磁转矩，并进行模态滤波；(4)计算电磁转矩相位滞后，并进行相位补偿；(5)基于各模态的可观测度与可控度协调优化次同步振荡阻尼控制器放大倍数；所述放大倍数kn的优化，其计算方法如下：k1bc1co1＝k2bc2co2＝…＝knbcncon。2CN103208795B说明书1/5页高压直流输电附加次同步振荡阻尼控制器参数优化方法技术领域[0001]本发明属于高压输电技术领域，特别涉及一种高压直流输电附加次同步振荡阻尼控制器参数优化方法。尤其涉及火力发电厂大型汽轮发电机组、高压直流输电引起的电力系统次同步振荡而提供一种基于可观测度与可控度的多模态次同步振荡阻尼控制器参数的优化方法，适用于生产实践。背景技术[0002]我国煤炭资源主要蕴藏在西部，而大量电力负荷位于东部地区，这使得“西电东送”战略成为我国电力发展的方针政策。由于高压直流输电(High-VoltageDirectCurrent，HVDC)技术在远距离输电上的优越性，使得其在世界范围内被广泛应用。在我国内蒙、山西、陕西等煤炭基地的大型火力发电厂由于本地负荷较低，这种发电机组通过高压直流对电网输电将成为我国电网普遍的一种输电模式。在一定条件下由于机网动态耦合作用，高压直流输电可以引起轴系扭振不稳定问题，因为不像串联电容补偿那样存在谐振电路，所以称为次同步振荡。[0003]汽轮发电机是火力发电厂的重要设备，高压直流输电在一定条件下会引起次同步振荡，严重威胁汽轮发电机组的安全。国内外多次发生次同步振荡导致轴系损坏的恶性事故，造成了巨大的经济损失。采取有效的次同步振荡阻尼控制方法，具有重大的经济和社会效益。[0004]目前常用的一种抑制次同步振荡的方法是附加次同步阻尼控制器，这在一定程度上缓解了次同步振荡所带来的问题，但是我国部分发电厂大型火电机组出现了即使采取高压直流输电附加次同步振荡阻尼控制器后，依然出现轴系扭转振荡，甚至发现发电机组轴系出现了裂纹，暴露了当前次同步阻尼控制器抑制效果欠佳、缺乏高效的参数设计等问题。发明内容[0005]本发明针对目前多模态次同步振荡缺乏高效的阻尼控制方法的不足，提出了一种高压直流输电附加次同步振荡阻尼控制器参数优化方法，其中模态可观测度和可控度是设计次同步振荡阻尼控制器的关键技术，其特征在于，所述方法包括以下步骤：[0006](1)对汽轮发电机组轴系进行模态分析；[0007](a)将汽轮发电机组轴系方程线性化，得到多质量块弹簧模型；[0008][0009][0010][0011]式中，忽略了汽轮机机械功率变化和转子间的互阻尼。Δδi和Δωi分别为转子角位移和角速度增量，Hi为转子惯性时间常数，ΔTei为电气转矩增量