一种次同步振荡抑制和保护装置控制输入信号的获取方法

摘要

本发明涉及一种次同步振荡抑制和保护装置控制输入信号的获取方法，该方法以次同步振荡抑制和保护装置接入点的三相交流母线电压V_abc(t)作为输入电压信号，该输入电压信号经过Clarke变换为两相正交静止坐标信号V_α(t)、V_β(t)，两相正交静止坐标信号经过数字锁相环环节输出相位误差信号Ph_err；相位误差信号经过滤波环节分离出发电机组轴系扭振模态信号作为次同步振荡抑制和保护装置的控制输入信号。本发明提出采用次同步振荡抑制和保护装置接入点的母线交流电压为源信号，通过数字锁相环和数字处理技术得到机组轴系扭振模态信号，成本较低且易于实现，可就地为装置提供可靠的控制输入信号。

主权项

一种次同步振荡抑制和保护装置控制输入信号的获取方法，其特征在于：该方法以次同步振荡抑制和保护装置接入点的三相交流母线电压V_abc(t)作为输入电压信号，该输入电压信号经过Clarke变换为两相正交静止坐标信号V_α(t)、V_β(t)，两相正交静止坐标信号V_α(t)和V_β(t)经过数字锁相环环节输出相位误差信号Ph_err；相位误差信号Ph_err经过滤波环节分离出发电机组轴系扭振模态信号作为次同步振荡抑制和保护装置的控制输入信号；所述数字锁相环环节包括比例‑积分环节、积分环节和反馈环节，其具体步骤如下：设电网同步频率为f₀＝50Hz，同步相角为β＝ω₀t＝2πf₀t，三相交流母线电压为：$\left\{\begin{array}{c}{v}_a=V_m\sin \left(\beta \right)\\ v_b=V_m\sin (\beta -\frac{2\pi }{3})\\ v_c=V_m\sin (\beta +\frac{2\pi }{3})\end{array}\right.$用向量形式表示：v_abc＝[v_a v_b v_c]^TC为克拉克Clarke变换矩阵，C^‑1为逆变换矩阵：$C=\frac{2}{3}\left[\begin{array}{ccc}1& -\frac{1}{2}& -\frac{1}{2}\\ 0& \frac{\sqrt{3}}{2}& -\frac{\sqrt{3}}{2}\\ \frac{1}{2}& \frac{1}{2}& \frac{1}{2}\end{array}\right],$$C^{-1}=\left[\begin{array}{ccc}1& -\frac{1}{2}& 1\\ -\frac{1}{2}& \frac{\sqrt{3}}{2}& 1\\ -\frac{1}{2}& -\frac{\sqrt{3}}{2}& 1\end{array}\right]$三相交流母线电压静止坐标下向量表示为：v_αβ0＝[v_α(t) v_β(t) v₀(t)]^T由Clarke变换得到交流母线电压静止坐标下向量为v_αβ0＝Cv_abc＝[V_msin(β) ‑V_mcos(β) 0]^T v_abc＝C^‑1v_αβ0三相交流母线电压V_abc(t)作为输入电压信号，经过锁相环得到输入电压信号的相位值θ，再经过锁相环的反馈环节sin(θ)和cos(θ)，得到这两个三角函数的反馈信号Vsin(θ)和Vcos(θ)，Vsin(θ)与输入信号v_α(t)乘积，Vcos(θ)与输入信号v_β(t)乘积，乘积之和作为比例‑积分环节的输入信号，比例‑积分环节的输入信号v_PI为：$v_{\mathrm{PI}}=[V_m\sin \left(\beta \right)-V_m\cos \left(\beta \right)]\left[\begin{array}{c}{V}_m^{-1}\cos \left(\theta \right)\\ V_m^{-1}\sin \left(\theta \right)\end{array}\right]=\sin \left(\beta \right)\cos \left(\theta \right)-\cos \left(\beta \right)\sin \left(\theta \right)$锁相环能够准确跟踪输入电压信号的相位值，三相正序电压信号经过锁相环得到输入电压的相位值为θ＝π+β，比例‑积分环节的输入信号为0；比例‑积分环节的传递函数为：其中GP为比例系数，GI为积分系数，s拉普拉斯算子，通过下式得到相位误差信号Ph_err：${\mathrm{Ph}}_{\mathrm{err}}=(\mathrm{GP}+\frac{\mathrm{GI}}{s})v_{\mathrm{PI}}+2\pi f_0$相位误差信号Ph_err再经过积分环节得到输入电压信号的相位值