專利名稱：：發(fā)電機(jī)組次同步阻尼控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)、大型發(fā)電廠，需要汽輪發(fā)電機(jī)組、水輪發(fā)電機(jī)組或有勵(lì)磁裝備的其他機(jī)組的次同步振蕩的抑制應(yīng)用，尤其涉及一種發(fā)電機(jī)組次同步阻尼控制裝置。
背景技術(shù)：
：隨著電力工業(yè)的發(fā)展，大容量電源和遠(yuǎn)距離輸電技術(shù)得到越來越多的應(yīng)用。為了節(jié)省輸電走廊和建設(shè)投資，大容量發(fā)電廠遠(yuǎn)距離向區(qū)域電網(wǎng)供電越來越多采用串聯(lián)補(bǔ)償技術(shù)提高輸送能力。另一方面，直流輸電系統(tǒng)在我國得到廣泛應(yīng)用，交直流混合輸電技術(shù)正在成為三峽送出系統(tǒng)、華中、南方電網(wǎng)的主要高壓輸電網(wǎng)絡(luò)。在串聯(lián)補(bǔ)償技術(shù)和交直流混合輸電技術(shù)應(yīng)用的同時(shí)，由于LC諧振和電力電子非線性元件導(dǎo)致的次同步(頻率在2Hz48Hz)振蕩問題成為危害電網(wǎng)和發(fā)電機(jī)組運(yùn)行安全的新問題和新焦點(diǎn)。如何增加控制措施和控制設(shè)備減少乃至消除次同步振蕩對(duì)電網(wǎng)和發(fā)電廠的危害是當(dāng)前電力行業(yè)的重大技術(shù)課題之一。在發(fā)電機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行過程中，汽輪機(jī)的機(jī)械驅(qū)動(dòng)扭矩與發(fā)電機(jī)的電磁制動(dòng)扭矩保持平衡。在發(fā)生機(jī)電擾動(dòng)時(shí)，汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩和發(fā)電機(jī)電磁制動(dòng)轉(zhuǎn)矩之間失去平衡，造成機(jī)電系統(tǒng)耦合。次同步諧振是機(jī)電系統(tǒng)的一種自激振蕩狀態(tài)，即電網(wǎng)在低于系統(tǒng)同步頻率的一個(gè)或幾個(gè)頻率下與汽輪發(fā)電機(jī)進(jìn)行能量交換。設(shè)電網(wǎng)的電氣振蕩頻率為/:，電網(wǎng)的同步頻率為/w，軸系機(jī)械系統(tǒng)的某階扭振固有頻率為/,。若/,=厶—,，電氣系統(tǒng)將出現(xiàn)負(fù)阻尼的振蕩狀態(tài)，軸系頻率厶所對(duì)應(yīng)的主振型的振幅將逐漸放大，最終使轉(zhuǎn)子損傷，甚至造成毀機(jī)。次同步機(jī)電共振產(chǎn)生的主要原因在于感應(yīng)發(fā)電機(jī)效應(yīng)、機(jī)電扭矩之間相互作用以及作為上述兩種作用疊加結(jié)果的暫態(tài)扭矩放大。因此消除和預(yù)防可能產(chǎn)生次同步機(jī)電共振的上述三個(gè)原因是抑制次同步機(jī)電共振的關(guān)鍵。本專利申報(bào)材料介紹一種發(fā)電機(jī)組次同步阻尼控制裝置SSODC。測量機(jī)端角速度變化量，對(duì)其進(jìn)行帶通濾波分離后分別進(jìn)行比例移相后，疊加輸入勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電壓、電流，以增加對(duì)SSO的阻尼。應(yīng)用此方案抑制扭振相對(duì)于加設(shè)阻塞濾波器或改進(jìn)發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等方案最直接也最經(jīng)濟(jì)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明涉及一種發(fā)電機(jī)組次同歩阻尼控制裝置，可實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)組次同步機(jī)電共振的抑制，避免振蕩對(duì)發(fā)電機(jī)組軸系造成的損傷。裝置通過采集的次同步sso信號(hào)，經(jīng)過控制處理，轉(zhuǎn)變?yōu)閯?lì)磁繞組的勵(lì)磁電壓控制信號(hào)，通過勵(lì)磁繞組產(chǎn)生相應(yīng)的勵(lì)磁電流，形成次同步頻率下的電磁轉(zhuǎn)矩，通過這個(gè)轉(zhuǎn)矩對(duì)次同歩振蕩起到抑制作用。通過產(chǎn)生發(fā)電機(jī)電磁阻尼扭矩實(shí)現(xiàn)抑制汽輪發(fā)電機(jī)組軸系扭振的裝置，包括一個(gè)脈沖量輸入模塊PI、一個(gè)主控模塊CM和模擬量輸出模塊AO;所述脈沖量輸入模塊PI用來檢測機(jī)端角速度變化量，并通過濾波環(huán)節(jié)得到次同步模態(tài)信號(hào)；所述主控模塊CM用于接收脈沖量輸入模塊PI的輸出信號(hào)并對(duì)各模態(tài)信號(hào)分別進(jìn)行并行處理，再疊加生成控制信號(hào)；所述模擬量輸出模塊AO用于接收主控制模塊CM的控制信號(hào)，將其轉(zhuǎn)化為420mA的電流信號(hào)，并將該信號(hào)注入發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)從而產(chǎn)生次同步頻率電磁扭振，通過產(chǎn)生的所述的電磁扭振這個(gè)轉(zhuǎn)矩實(shí)現(xiàn)對(duì)次同歩振蕩的抑制作用。1、PI模塊檢測機(jī)端角速度變化量在本裝置中，采用發(fā)電機(jī)軸速度與標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速差的標(biāo)幺值作為發(fā)電機(jī)組次同步阻尼控制裝置的反饋信號(hào)，稱為機(jī)端角速度變化量，用Affl表示。應(yīng)用非接觸傳感器感應(yīng)隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪產(chǎn)生的脈沖信號(hào)，將脈沖信號(hào)解調(diào)得到機(jī)端角速度變化量，機(jī)端角速度變化量Aw中含有多個(gè)頻率的振動(dòng)分量。2、PI模塊模態(tài)濾波器次同步諧振SSO是外加激勵(lì)扭矩的頻率與軸系的某階固有扭振頻率合拍而產(chǎn)生共振，使主軸的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)迅速增大，從而導(dǎo)致主軸的剪切損壞。所以為了抑制汽輪發(fā)電機(jī)組軸系的扭轉(zhuǎn)共振，就需要對(duì)次同步諧振頻率信號(hào)進(jìn)行抑制。這需要先對(duì)機(jī)端角速度變化量Aw進(jìn)行濾波，得到與轉(zhuǎn)子的固有扭振頻率相應(yīng)的振動(dòng)分量。濾波環(huán)節(jié)包括一個(gè)低通濾波器、一個(gè)高通濾波器和對(duì)各個(gè)次同步模態(tài)信號(hào)分別進(jìn)行濾波的帶通濾波器。低通濾波器傳遞函數(shù)為1十Ww,.+(6'/<^〉高通濾波器傳遞函數(shù)為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>帶通濾波器傳遞函數(shù)為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>分離出各個(gè)扭振模態(tài)信息后，可進(jìn)而實(shí)施獨(dú)立模態(tài)控制。以上濾波器方案在模態(tài)頻率由一定的測量誤差和波動(dòng)范圍時(shí)，能較好的濾出所關(guān)注的模態(tài)頻率信號(hào)，有效的組織其他模態(tài)信號(hào)和噪聲通過，產(chǎn)生的相位偏移適當(dāng)且在模態(tài)頻率波動(dòng)時(shí)變化不大。3、各模態(tài)轉(zhuǎn)速信號(hào)控制處理比例移相是決定SSODC控制效果的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，SSODC控制規(guī)律由主控模塊CM實(shí)現(xiàn)。主控模塊的控制規(guī)律采用分離模態(tài)控制，通過對(duì)發(fā)電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速進(jìn)行采樣、濾波，得到相應(yīng)SSO模態(tài)下的轉(zhuǎn)速信號(hào)后，對(duì)各模態(tài)轉(zhuǎn)速信號(hào)分別進(jìn)行處理，將所有處理后的信號(hào)疊加得到SSODC控制號(hào)。主控模塊CM中控制規(guī)律的實(shí)現(xiàn)分為以下四點(diǎn)1)、對(duì)各模態(tài)SSO信號(hào)的比例移相處理。2)、對(duì)各模態(tài)SSO信號(hào)進(jìn)行比例移相處理后，分別限值。對(duì)模態(tài)一SSO信號(hào)，通過限幅1環(huán)節(jié)進(jìn)行處理，對(duì)模態(tài)二SSO信號(hào)，通過限幅2環(huán)節(jié)進(jìn)行處理，對(duì)模態(tài)三SSO信號(hào)，通過限幅3環(huán)節(jié)進(jìn)行處理，其中，對(duì)各個(gè)單一模態(tài)的限值作用為可選。3)、將各模態(tài)SSO信號(hào)進(jìn)行比例、移相、限值處理后進(jìn)行疊加。SSODC的控制作用是由各模態(tài)信號(hào)線性疊加共同實(shí)現(xiàn)。4)、疊加生成的SSODC信號(hào)進(jìn)行輸出限值。4、控制參數(shù)的自適應(yīng)措施系統(tǒng)運(yùn)行方式的多變導(dǎo)致一些對(duì)SSO有關(guān)鍵影響的參數(shù)，如軸系機(jī)械阻尼、總串補(bǔ)度等有較大的變動(dòng)范圍。為了實(shí)現(xiàn)控制參數(shù)的自適應(yīng)性，把握SSODC的阻尼控制效果與運(yùn)行方式參量(機(jī)組出力、串補(bǔ)度、重要線路的投切等)及對(duì)應(yīng)的最佳比例移相環(huán)節(jié)參數(shù)之間的關(guān)系特征。將各模態(tài)的比例移相環(huán)節(jié)參數(shù)K、Tl、T2、T3、T4作為定值，放入主控模塊(CM)的不同定值區(qū)，根據(jù)SSODC的阻尼控制效果與運(yùn)行方式參量的對(duì)應(yīng)關(guān)系，取得目前機(jī)組的運(yùn)行情況信息，自動(dòng)切換到相應(yīng)的定值區(qū)。參數(shù)經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)，可達(dá)到在考慮勵(lì)磁頂值、對(duì)常規(guī)勵(lì)磁功能的影響、控制參數(shù)范圍的魯棒性等約束條件下，使得SSODC控制參數(shù)能在所涵蓋的運(yùn)行方式下盡量提高模態(tài)阻尼，保證各個(gè)扭振模態(tài)具有足夠的穩(wěn)定裕度。5、控制信號(hào)輸出模擬量輸出模塊(AO)輸出控制信號(hào)送往勵(lì)磁系統(tǒng)，疊加到勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的原控制信號(hào)上。對(duì)于晶閘管控制的整流橋勵(lì)磁系統(tǒng)，控制量為晶閘管的開關(guān)角度，SSODC的輸出刻意轉(zhuǎn)換這個(gè)調(diào)度，控制整流橋在勵(lì)磁繞組上產(chǎn)生次同歩頻率電壓和電流，進(jìn)而形成次同歩頻率的電磁轉(zhuǎn)矩，對(duì)軸系的SSO起到阻尼作用。SSODC產(chǎn)生的附加控制信號(hào)可根據(jù)實(shí)際情況在AVR輸出處或在PSS接入處與原有控制信號(hào)進(jìn)行組合。該裝置能夠?qū)崟r(shí)、準(zhǔn)確測量并解調(diào)出汽輪發(fā)電機(jī)組的模態(tài)扭振信號(hào)，通過控制信號(hào)作用到勵(lì)磁系統(tǒng)，增加發(fā)電機(jī)組的次同步阻尼。隨著大容量汽輪發(fā)電機(jī)組和遠(yuǎn)距離大容量輸電技術(shù)的應(yīng)用，在機(jī)組和電網(wǎng)中發(fā)生次同步振蕩SSO的情況越來越嚴(yán)重，發(fā)電機(jī)組次同步阻尼控制裝置是抑制次同歩振蕩的一個(gè)有效手段。本裝置實(shí)現(xiàn)了對(duì)發(fā)電機(jī)組次同步阻尼的控制，對(duì)解決發(fā)電廠和電網(wǎng)的次同步振蕩問題具有重大意義。圖l.l、圖1.2、圖1.3示意了機(jī)端傳感器測量的脈沖信號(hào)及經(jīng)解調(diào)得到的機(jī)端角速度變化量Aw信號(hào)，其中圖1.1為轉(zhuǎn)子做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，傳感器輸出的均勻脈沖波；圖1.2為轉(zhuǎn)子存在振動(dòng)時(shí)，傳感器輸出為疏密相間的脈沖波；圖1.3為將脈沖量解調(diào)得到機(jī)端角速度變化量A^;圖2為PI模塊模態(tài)濾波示意圖；圖3為主控模塊CM控制規(guī)律實(shí)現(xiàn)示意圖；圖4為CM中實(shí)現(xiàn)控制規(guī)律的邏輯圖；圖5.1、圖5.2和圖5.3示意了在外加激勵(lì)信號(hào)，激發(fā)機(jī)組扭振，未施加SSODC作用，檢測解調(diào)得到各個(gè)模態(tài)的采樣值。其中圖5.1為模態(tài)一機(jī)端角速度變化值A(chǔ)^1;圖5.2為模態(tài)二機(jī)端角速度變化值A(chǔ)^2;圖5.3為模態(tài)三機(jī)端角速度變化值A(chǔ)^3;圖6.1、圖6.2和圖6.3示意了在外加激勵(lì)信號(hào)，激發(fā)機(jī)組扭振，施加SSODC作用，檢測解調(diào)得到各個(gè)模態(tài)的采樣值，其中圖6.1為模態(tài)一機(jī)端角速度變化值A(chǔ)^1;圖6.2為模態(tài)二機(jī)端角速度變化值A(chǔ)^2;圖6.3為模態(tài)三機(jī)端角速度變化值A(chǔ)^3;圖7為SSODC抑制效果對(duì)比示意圖；圖8為SSODC裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為發(fā)電機(jī)組次同步阻尼控制裝置接線示意圖。具體實(shí)施方式下面根據(jù)附圖表和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。本裝置的工作過程為采集機(jī)端角速度變化量,通過模態(tài)濾波解調(diào)出機(jī)端各模態(tài)角速度變化瞬時(shí)值，獲取各個(gè)扭振模態(tài)的振蕩分量。經(jīng)過比例移相處理和通道限幅后，得到相應(yīng)模態(tài)的控制信號(hào)，相加后形成總的控制輸出，經(jīng)總的限幅后疊加到勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的原控制信號(hào)上，控制整流橋在勵(lì)磁繞組上產(chǎn)生次同步頻率電壓和電流，進(jìn)而形成次同步頻率的電磁轉(zhuǎn)矩，通過這個(gè)轉(zhuǎn)矩對(duì)次同步振蕩起到抑制作用。裝置結(jié)構(gòu)如圖8所示，裝置實(shí)際應(yīng)用接線如圖9所示。1、PI模塊檢測機(jī)端角速度變化量應(yīng)用非接觸傳感器感應(yīng)隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪產(chǎn)生的脈沖信號(hào)。每個(gè)齒經(jīng)過傳感器時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)。當(dāng)轉(zhuǎn)子做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，脈沖串位置反映了各齒在齒輪圓周上的排列位置。傳感器輸出的為均勻的脈沖波，其基本頻率為S申N(S為轉(zhuǎn)速頻率，N為齒輪齒數(shù))，如圖1.1。當(dāng)轉(zhuǎn)子存在振動(dòng)時(shí)，各脈沖的位置發(fā)生了變化，振動(dòng)使得脈沖信號(hào)發(fā)生了相位移，輸出為疏密相間的脈沖波，如圖1.2。提取這種相位移，就得到振動(dòng)的一組采樣值，上面的脈沖串?dāng)y帶了軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的全部信息。應(yīng)用以下公式，則可將脈沖量解調(diào)得到機(jī)端角速度變化量。100*;r*t/,+A/3000+Aw*&=0其中dt為實(shí)測齒輪兩齒間形成的脈沖周期與標(biāo)準(zhǔn)脈沖周期之差。Aw即為機(jī)端角速度變化量。脈沖波解調(diào)后獲得角速度變化量如圖1.3所示。設(shè)轉(zhuǎn)子發(fā)生單一頻率的簡諧扭振時(shí),某一截面的角位移為式中a為振動(dòng)角頻率，a和e為該截面處的振幅和初相位。如果以穩(wěn)定轉(zhuǎn)速工作的轉(zhuǎn)子,當(dāng)其受到周期性激振力矩時(shí),轉(zhuǎn)子的扭振包含不同頻率和幅值的簡諧分量，這時(shí)有--0)=+IXsinKf+《)軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的角速度為軸的平均角速度與扭振角速度的迭加w=+X!4%cos(^y+《)則機(jī)端角速度變化量A=J]4acos(J+A)k式中分別表示第K個(gè)振動(dòng)分量的對(duì)應(yīng)參數(shù)。機(jī)端角速度變化量Aw中含有多個(gè)頻率的振動(dòng)分量。次同步諧振SSO是外加激勵(lì)扭矩的頻率與軸系的某階固有扭振頻率合拍而產(chǎn)生共振，使主軸的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)迅速增大，從而導(dǎo)致主軸的剪切損壞。所以為了抑制汽輪發(fā)電機(jī)組軸系的扭轉(zhuǎn)共振，就需要對(duì)次同步諧振頻率信號(hào)進(jìn)行抑制。這需要先對(duì)機(jī)端角速度變化量Aw進(jìn)行濾波，得到與轉(zhuǎn)子的固有扭振頻率相應(yīng)的振動(dòng)分量。4、PI模塊模態(tài)濾波器由1得軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)端角速度變化量為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>對(duì)于多模態(tài)SSO，采用模態(tài)濾波器從Aw信號(hào)中分離出各個(gè)扭振模態(tài)信息，濾波器如圖2所示。其中低通濾波器傳遞函數(shù)為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>高通濾波器傳遞函數(shù)為外)=^^帶通濾波器傳遞函數(shù)為=_^￡__l+(由別)2__l+0/)2分離出各個(gè)扭振模態(tài)信息后，可進(jìn)而實(shí)施獨(dú)立模態(tài)控制。以上濾波器方案在模態(tài)頻率由一定的測量誤差和波動(dòng)范圍時(shí)，能較好的濾出所關(guān)注的模態(tài)頻率信號(hào)，有效的組織其他模態(tài)信號(hào)和噪聲通過，產(chǎn)生的相位偏移適當(dāng)且在模態(tài)頻率波動(dòng)時(shí)變化不大。5、各模態(tài)轉(zhuǎn)速信號(hào)控制處理比例移相是決定SSODC控制效果的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，SSODC控制規(guī)律由主控模塊(CM)實(shí)現(xiàn)。主控模塊的控制規(guī)律采用分離模態(tài)控制，通過對(duì)發(fā)電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速進(jìn)行采樣、濾波，得到相應(yīng)SSO模態(tài)下的轉(zhuǎn)速信號(hào)后，對(duì)各模態(tài)轉(zhuǎn)速信號(hào)分別進(jìn)行處理，將所有處理后的信號(hào)疊加得到SSODC控制號(hào)。如圖3所示。CM中控制規(guī)律的實(shí)現(xiàn)分為以下四點(diǎn)1)、對(duì)各模態(tài)SSO信號(hào)的比例移相處理。增益/移相環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)為1+7>(1+7>J對(duì)模態(tài)一角速度變化量Awl，通過增益/移相環(huán)節(jié)1進(jìn)行處理，對(duì)模態(tài)二角速度變化量A2，通過增益/移相環(huán)節(jié)2進(jìn)行處理，對(duì)模態(tài)三角速度變化量A份3，通過增益/移相環(huán)節(jié)3進(jìn)行處理，其中K為比例系數(shù)Tl為超前時(shí)間常數(shù)T3為超前時(shí)間常數(shù)T2為滯后時(shí)間常數(shù)T4為滯后時(shí)間常數(shù)2)、對(duì)各模態(tài)SSO信號(hào)進(jìn)行比例移相處理后，分別限值。對(duì)模態(tài)一SSO信號(hào)，通過限幅l環(huán)節(jié)進(jìn)行處理，對(duì)模態(tài)二SSO信號(hào)，通過限幅2環(huán)節(jié)進(jìn)行處理，對(duì)模態(tài)三SSO信號(hào)，通過限幅3環(huán)節(jié)進(jìn)行處理，其中，對(duì)各個(gè)單一模態(tài)的限值作用為可選。3)、將各模態(tài)SSO信號(hào)進(jìn)行比例、移相、限值處理后進(jìn)行疊加。SSODC的控制作用是由各模態(tài)信號(hào)線性疊加共同實(shí)現(xiàn)。4)、疊加生成的SSODC信號(hào)進(jìn)行輸出限值。4、控制參數(shù)的自適應(yīng)措施系統(tǒng)運(yùn)行方式的多變導(dǎo)致一些對(duì)SSO有關(guān)鍵影響的參數(shù)，如軸系機(jī)械阻尼、總串補(bǔ)度等有較大的變動(dòng)范圍。為了實(shí)現(xiàn)控制參數(shù)的自適應(yīng)性，把握SSODC的阻尼控制效果與運(yùn)行方式參量(機(jī)組出力、串補(bǔ)度、重要線路的投切等)及對(duì)應(yīng)的最佳比例移相環(huán)節(jié)參數(shù)之間的關(guān)系特征。將各模態(tài)的比例移相環(huán)節(jié)參數(shù)K、Tl、T2、T3、T4作為定值，放入主控模塊(CM)的不同定值區(qū)，根據(jù)SSODC的阻尼控制效果與運(yùn)行方式參量的對(duì)應(yīng)關(guān)系，取得目前機(jī)組的運(yùn)行情況信息，自動(dòng)切換到相應(yīng)的定值區(qū)。參數(shù)經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)，可達(dá)到在考慮勵(lì)磁頂值、對(duì)常規(guī)勵(lì)磁功能的影響、控制參數(shù)范圍的魯棒性等約束條件下，使得SSODC控制參數(shù)能在所涵蓋的運(yùn)行方式下盡量提高模態(tài)阻尼，保證各個(gè)扭振模態(tài)具有足夠的穩(wěn)定裕度。6、控制信號(hào)輸出模擬量輸出模塊(AO)輸出控制信號(hào)送往勵(lì)磁系統(tǒng)，疊加到勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的原控制信號(hào)上。對(duì)于晶閘管控制的整流橋勵(lì)磁系統(tǒng)，控制量為晶間管的開關(guān)角度，SSODC的輸出刻意轉(zhuǎn)換這個(gè)調(diào)度，控制整流橋在勵(lì)磁繞組上產(chǎn)生次同步頻率電壓和電流，進(jìn)而形成次同歩頻率的電磁轉(zhuǎn)矩，對(duì)軸系的SSO起到阻尼作用。SSODC產(chǎn)生的附加控制信號(hào)可根據(jù)實(shí)際情況在AVR輸出處或在PSS接入處與原有控制信號(hào)進(jìn)行組合。以國內(nèi)某電廠600MW汽輪發(fā)電機(jī)組為例。已知汽輪發(fā)電機(jī)組機(jī)電系統(tǒng)特征頻率如下:<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>PI模塊采集機(jī)端角速度變化值A(chǔ)w，經(jīng)模態(tài)濾波，得到三個(gè)次同步模態(tài)A"1、A"2、模態(tài)濾波過程如圖2所示，低通濾波器參數(shù)設(shè)置為％=2;r40高通濾波器參數(shù)設(shè)置為=2;r10帶通濾波器1的參數(shù)設(shè)置為《,,=2;r.l6，wfll=2;r.26，^2=2tt-30帶通濾波器2的參數(shù)設(shè)置為w=2;r.26，wfll=2;r.l6，wS2=2;r-30帶通濾波器3的參數(shù)設(shè)置為％=2;r'30，^^2;r.16，％2=2^26為驗(yàn)證SSODC的抑制效果，對(duì)汽輪機(jī)組軸系外加一激勵(lì)信號(hào)，使其產(chǎn)生次同歩振蕩，不施加SSODC控制作用。激勵(lì)信號(hào)為26.1HZ,幅值相當(dāng)于30%額定勵(lì)磁電壓，持續(xù)時(shí)間10s。經(jīng)PI模塊檢測濾波后，得到三個(gè)模態(tài)的角速度變化值如圖5.1、圖5.2、圖5.3所示。其中圖5.1為模態(tài)一A"1采樣值；圖5.2為模態(tài)二A^2采樣值;圖5.3為模態(tài)三Aw3采樣值；橫坐標(biāo)為時(shí)間，記錄時(shí)間為60S?？v坐標(biāo)為角速度變化值的標(biāo)幺值。由圖可知，26.1HZ模態(tài)扭振信號(hào)幅值最大，其他兩個(gè)模態(tài)扭振信號(hào)可基本忽略不計(jì)。將各個(gè)扭振模態(tài)的振蕩分量經(jīng)過比例移相處理和通道限幅后，得到相應(yīng)模態(tài)的控制信號(hào)，控制規(guī)律示意圖如圖3所示。圖4為主控模塊(CM)中實(shí)現(xiàn)控制規(guī)律的邏輯圖。其中比例/移相1的參數(shù)設(shè)置為k=120,T1=T3=-0.01928,T2=T4=0.01928比例/移相2的參數(shù)設(shè)置為k=-200,T1=T3=-0.002852,T2=T4=0.002852比例/移相3的參數(shù)設(shè)置為:k=150,T1=T3=-0.01270,T2=T4=0.01270對(duì)汽輪機(jī)組軸系外加一激勵(lì)信號(hào)，使其產(chǎn)生次同步振蕩，同時(shí)施加SSODC控制作用。激勵(lì)信號(hào)為26.1HZ,幅值相當(dāng)于30。/。額定勵(lì)磁電壓，持續(xù)時(shí)間10s。激勵(lì)信號(hào)結(jié)束后加入SSODC的控制作用，持續(xù)時(shí)間10s.經(jīng)PI模塊檢測濾波后，得到三個(gè)模態(tài)的角速度變化值如圖6.1、圖6.2、圖6.3所示。其中圖6.1為模態(tài)一Aw!采樣值；圖6.2為模態(tài)二A"2采樣值；圖6.3為模態(tài)三AW3采樣值；橫坐標(biāo)為時(shí)間，記錄時(shí)間為60S?？v坐標(biāo)為角速度變化值的標(biāo)幺值。由于施加的外激信號(hào)為26.1HZ,26.1HZ模態(tài)扭振信號(hào)幅值最大，其他兩個(gè)模態(tài)扭振信號(hào)可基本忽略不計(jì)。所以暫不考慮模態(tài)一、模態(tài)三，對(duì)比在施加SSODC控制作用之前，與施加控制作用之后，模態(tài)二26.1HZ的抑制效果。如圖7所示?？梢悦黠@看出有SSODC作用時(shí)的A"值曲線包絡(luò)線比沒有SSODC作用時(shí)的Aw值曲線包絡(luò)線的收斂性質(zhì)好，即軸系扭振的抑制效果好。由以上實(shí)施方式，可知本發(fā)明能夠?qū)崟r(shí)、準(zhǔn)確測量并解調(diào)出汽輪發(fā)電機(jī)組的模態(tài)扭振信號(hào)，通過控制信號(hào)作用到勵(lì)磁系統(tǒng)，增加發(fā)電機(jī)組的次同歩阻尼。隨著大容量汽輪發(fā)電機(jī)組和遠(yuǎn)距離大容量輸電技術(shù)的應(yīng)用，在機(jī)組和電網(wǎng)中發(fā)生次同步振蕩SSO的情況越來越嚴(yán)重，發(fā)電機(jī)組次同步阻尼控制裝置是抑制次同步振蕩的一個(gè)有效手段。本裝置實(shí)現(xiàn)了對(duì)發(fā)電機(jī)組次同步阻尼的控制，對(duì)解決發(fā)電廠和電網(wǎng)的次同步振蕩問題具有重大意義。權(quán)利要求1、一種通過產(chǎn)生發(fā)電機(jī)電磁阻尼扭矩實(shí)現(xiàn)抑制汽輪發(fā)電機(jī)組軸系扭振的裝置，包括一個(gè)脈沖量輸入模塊(PI)、一個(gè)主控模塊(CM)和模擬量輸出模塊(AO)；其特征為，所述脈沖量輸入模塊(PI)用來檢測機(jī)端角速度變化量，并通過濾波環(huán)節(jié)得到次同步模態(tài)信號(hào)；所述主控模塊(CM)用于接收脈沖量輸入模塊(PI)的輸出信號(hào)并對(duì)各模態(tài)信號(hào)分別進(jìn)行并行處理，再疊加生成控制信號(hào)；所述模擬量輸出模塊(AO)用于接收主控制模塊(CM)的控制信號(hào)，將其轉(zhuǎn)化為4～20mA的電流信號(hào)，并將該信號(hào)注入發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)從而產(chǎn)生次同步頻率電磁扭振，通過產(chǎn)生的所述的電磁扭振這個(gè)轉(zhuǎn)矩實(shí)現(xiàn)對(duì)次同步振蕩的抑制作用。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過產(chǎn)生發(fā)電機(jī)電磁阻尼扭矩實(shí)現(xiàn)抑制汽輪發(fā)電機(jī)組軸系扭振的裝置，其特征為，采用發(fā)電機(jī)軸速度與標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速差的標(biāo)幺值作為發(fā)電機(jī)組次同步阻尼控制裝置的反饋信號(hào)，稱為機(jī)端角速度變化量，用Aw表示，所述的脈沖量輸入模塊(PI)檢測機(jī)端角速度變化量Aw的過程采用非接觸測齒原理，將傳感器的脈沖信號(hào)解調(diào)為扭角位移信號(hào)。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過產(chǎn)生發(fā)電機(jī)電磁阻尼扭矩實(shí)現(xiàn)抑制汽輪發(fā)電機(jī)組軸系扭振的裝置，所說脈沖量輸入模塊(PI)的濾波環(huán)節(jié)包括一個(gè)低通濾波器、一個(gè)高通濾波器和對(duì)各個(gè)次同歩模態(tài)信號(hào)分別進(jìn)行濾波的帶通濾波器。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過產(chǎn)生發(fā)電機(jī)電磁阻尼扭矩實(shí)現(xiàn)抑制汽輪發(fā)電機(jī)組軸系扭振的裝置，在主控制模塊(CM)中，所述的對(duì)各模態(tài)信號(hào)分別進(jìn)行處理是通過增益/移相環(huán)節(jié)對(duì)各模態(tài)信號(hào)分別進(jìn)行比例移相處理，其中，比例移相的控制參數(shù)可在線修改，具有自適應(yīng)性。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過產(chǎn)生發(fā)電機(jī)電磁阻尼扭矩實(shí)現(xiàn)抑制汽輪發(fā)電機(jī)組軸系扭振的裝置，在主控制模塊(CM)中，對(duì)各模態(tài)信號(hào)分別進(jìn)行比例移相處理后得到的值進(jìn)行線性疊加，并對(duì)疊加后的信號(hào)進(jìn)行高低限值處理，生成SSODC控制信號(hào)。6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過產(chǎn)生發(fā)電機(jī)電磁阻尼扭矩實(shí)現(xiàn)抑制汽輪發(fā)電機(jī)組軸系扭振的裝置，其特征為，所述模擬量輸出模塊(AO)輸出控制信號(hào)送往勵(lì)磁系統(tǒng)，疊加到勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的原控制信號(hào)上，對(duì)于晶閘管控制的整流橋勵(lì)磁系統(tǒng)，控制量為晶閘管的開關(guān)角度，SSODC控制信號(hào)的輸出轉(zhuǎn)換這個(gè)調(diào)度，控制整流橋在勵(lì)磁繞組上產(chǎn)生次同步頻率電壓和電流，進(jìn)而形成次同歩頻率的電磁轉(zhuǎn)矩，對(duì)軸系的SSO起到阻尼作用，對(duì)次同步振蕩起到抑制作用。全文摘要本發(fā)明涉及一種發(fā)電機(jī)組次同步阻尼控制裝置。包括對(duì)機(jī)端角速度變化量進(jìn)行檢測并進(jìn)行濾波處理的脈沖量輸入模塊(PI)，檢測并解調(diào)出各次同步模態(tài)SSO信號(hào)；對(duì)各模態(tài)轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)行分別處理，再疊加生成控制信號(hào)的控制模塊(CM)；輸出控制信號(hào)送往勵(lì)磁系統(tǒng)的模擬量輸出模塊(AO)。裝置通過采集的SSO信號(hào)，經(jīng)過控制處理，轉(zhuǎn)變?yōu)閯?lì)磁繞組的勵(lì)磁電壓控制信號(hào)，通過勵(lì)磁繞組產(chǎn)生相應(yīng)的勵(lì)磁電流，形成次同步頻率下的電磁轉(zhuǎn)矩，通過這個(gè)轉(zhuǎn)矩對(duì)次同步振蕩起到抑制作用。文檔編號(hào)H02J3/38GK101277018SQ200810057039公開日2008年10月1日申請(qǐng)日期2008年1月29日優(yōu)先權(quán)日2008年1月29日發(fā)明者濤張,李元盛,李國寶,李英偉,梁新艷,焦邵華,謝小榮,郭錫玖申請(qǐng)人:北方聯(lián)合電力有限責(zé)任公司;四方電氣(集團(tuán))有限公司;清華大學(xué)