发明奖项目公示-电机系闵勇.docxVIP

2015年高等学校科学研究优秀成果奖（科学技术）推荐项目公示推荐奖种：技术发明奖 推荐单位：清华大学项目名称大型互联电网阻尼特性在线分析与控制技术及应用主要完成单位：清华大学主要完成人：闵勇、陆超、谢小荣、陈磊、韩英铎、徐飞项目简介：动态稳定是电力系统稳定的主要类别之一。阻尼强弱是影响系统动态稳定性的重要因素，阻尼不足时电力系统的动态稳定性变差，严重时将发生持续甚至发散的振荡，导致系统无法维持正常运行甚至崩溃。我国电力系统阻尼特性弱化的现象十分普遍，并且由于对阻尼特性分析、监测和调控的手段不足，一方面在运行方式的制定中常常因为对阻尼特性的保守性估计制约了对关键断面输电能力的充分利用，严重影响系统运行的经济性；另一方面，近十多年来在我国电力系统的实际运行中因阻尼不足引发的系统低频振荡与次同步振荡时有发生，对系统运行的安全性带来巨大威胁。本项目在国家973、自然科学基金等项目的资助下，通过系统性的研究和实践，建立了基于量测的复杂互联电网阻尼特性在线分析与自适应控制技术方法体系并在实际系统中成功应用，为电力系统动态稳定问题的分析、预警和控制提供了新的完整的解决方案，并取得了良好的应用效果。主要创新性理论及技术发明成果如下：（1）为解决模型和参数不准确导致阻尼特性分析结果可信度不高的难题，发明了完全基于量测的电力系统全过程阻尼特性在线分析和预警技术。针对正常运行状态，提出了基于类噪声信号的适应于极低信噪比情况的振荡模态参数综合辨识方法和在线闭环辨识方法，实现了正常运行状态下的对系统阻尼特性的实时评估。针对振荡状态，提出了基于振荡能量的低频振荡分析方法，实现了动态过程中振荡源的快速定位和阻尼特性的实时评估。（2）发明了基于广域量测信息的电力系统在线自适应阻尼控制技术，解决了传统PSS等局域阻尼控制方法难以兼顾局部振荡模式和全局振荡模式的难题，避免了系统模型和参数不准确带来的控制效果劣化的问题，具有对不同运行方式和扰动位置及类型自适应的能力。提出了广域阻尼控制中随机时滞系统的建模与稳定性分析方法，形成了基于响应的广域协调自适应阻尼控制综合设计体系，提出了广域闭环阻尼控制系统的防误和测试关键技术，并在实际电网成功投运了国际上首个广域阻尼控制系统。（3）针对多机系统、多振荡模式和机网运行方式多变条件下的次同步振荡抑制难题，发明了多模式、全工况优化鲁棒阻尼控制方法，发明了基于同步发电机定、转子振荡能量协同耗散的次同步振荡阻尼控制方法及装备核心技术，研制了同步发电机转子侧附加励磁阻尼控制器（SEDC）和定子侧机端次同步阻尼控制器（GTSDC），并首次将它们成功应用于次同步振荡抑制的工程实践。推广应用情况：a)类噪声辨识方法及其数据处理技术已在南方电网、华中电网、四川电网等调度系统成功应用，振荡频率辨识误差小于5%、阻尼辨识误差小于10%，实现了不间断的低频振荡弱阻尼实时预警，克服了原有Prony等方法仅能振荡后告警的局限性。b)基于振荡能量的低频振荡分析方法成功应用于华中电网、南方电网的在线安全分析系统，在电网发生功率振荡后能快速准确的定位振荡源，辅助系统运行人员采取有效措施快速平息振荡，有效降低了系统持续振荡导致停电事故的风险，同时上述技术还应用于新疆、西藏电网调度日常运行及扰动分析中，在多次振荡事件的分析中均取得良好的效果。c)在实际电网中成功运行了国际上首个广域闭环阻尼控制系统，同步测量南方电网四个省区振荡信息，实时控制高肇和兴安直流功率，抑制其区间低频振荡。现场试验与计算结果表明，该系统可提高南方电网主要低频振荡模式阻尼比2-3倍，提升西电东送极限500MW 以上，相当于节省500kV线路建设费用约5亿元。并陆续应用于南方电网云广特高压直流工程、溪洛渡和糯扎渡直流输电工程，成为其高压直流输电工程保护控制系统的标准配置。以相关广域控制技术和软硬件平台为基础的系列化广域稳控装置已在国内南方、东北、华北、华中、四川等多家电网公司得到应用，共计340余套，应用效果和经济效益显著。d)多模式次同步振荡的优化阻尼控制技术最早在上都电厂得到工程应用，这也是我国第一个电厂侧解决次同步谐振的应用工程，获得了显著的经济效益：送电极限提高40%，2008至2010年的发电收入增加14.5亿元，利润增加3.7亿元。目前，次同步振荡控制与保护装备已应用于国内10个大型火电厂30台机组，投产后全面取代国外同类进口技术和产品。曾获科技奖励情况1）基于广域信息的多回直流自适应协调控制技术研究与实施,2008年中国电力科学技术奖一等奖，中国电机工程学会2）采用附加励磁阻尼控制和扭振保护抑制次同步谐振的研究及工程应用,2009年中国电力科学技术奖一等奖，中国电机工程学会主要知识产权证明目录发明专利，一种同步发电机空载电势相量的纯电气测