Управление потоком энергии и удаление льда строки Используя управляемый пакетом Модулятор импеданса строки (LIM)

Этот пример показывает, как управление потоком энергии и удаление льда линии передачи могли быть реализованы с помощью технологии Модулятора импеданса строки (LIM).

Технологическое описание

Управляемый Пакетом Модулятор импеданса строки (LIM) является распределенным устройством FACTS, которое имеет возможность увеличения импеданса высоковольтных линий передачи. Используя переключатели, соединенные последовательно с каждым подпроводники пакета, LIM также позволяет концентрировать каждую фазу, текущую в один подпроводник за один раз. Затем возможно удалить лед с каждого подпроводника Джоулевым эффектом, один за другим. Этот пример показывает, как управление потоком энергии и удаление льда строки могли быть реализованы с LIM. Больше информации доступно в газетах в ссылке.

Демонстрация

Этот пример показывает два генератора и 10,000 эквивалентных энергосистем MVA, соединенных тремя линиями передачи на 735 кВ. Строки L1 и L2 обычны 30-и линии передачи 90 км длиной. L3 является 60-километровой длинной линией с двумя переключающимися модулями, установленными в ее средней точке. Строка L3 с этими двумя линейными сегментами формирует компенсационный LIM. Выходные мощности генераторов 1 и 2 соответственно установлены на уровне 2400 и 2 500 МВт. Учитывая их соответствующие загрузки, соединенные на уровне 13,8 кВ ради простоты, каждый из них предоставляет 2 000 МВт, чтобы соединить шиной B1 и B2 соответственно. Строка L2, являющийся намного более длинным, чем L3, его нормальный поток энергии составляет только 1 573 МВт, когда переключатели LIM все закрываются. Потоки энергии на L1 и L3 составляют 415 и 2 404 МВт соответственно. Команда управления импедансом, переданная к LIM, производится генератором сигнала в Блоке управления импеданса LIM. Z cmd сигнализируют о пандусах между 0,5 и 3 с от его минимального значения 1.0 (когда все четыре подпроводника используются) к его максимальному значению 1.642 pu (когда только один подпроводник на пакет используется). Это затем отличается по шагам после t = 4 с. Как показано в подсистеме LIM, интерполяционная таблица сопоставляет 58 комбинаций 24 состояний переключателя к требуемой команде импеданса. Как объяснено в [6], эти комбинации были выбраны, чтобы поддержать отрицательный - и токи нулевой последовательности на уровне, меньшем или равном, чем наблюдаемый, когда все переключатели закрываются. 58 комбинаций переключателя, используемых в этом примере, представляют очень небольшое подмножество 33 752 комбинаций переключателя, обеспеченных парой сегментов BCL. Каждый линейный сегмент представлен разделом Exact-Pi с 14 проводниками. Сопротивления строки, индуктивность и емкости обеспечиваются в power_LineImpedanceModulator_init.m файле. 14x14 импеданс и матрицы проводимости автоматически загружаются в рабочей области (см. Файл/Модель Properties/Callbacks/PreloadFcn).

Запустите этот пример и наблюдайте следующую последовательность событий в Осциллографе 1.

  • В t=0 s, закрываются переключатели всего LIM. Потоки энергии в каждой строке аннотируются в синем в примере рядом с каждой линией передачи.

  • В t=0.5 s, импеданс сигнализирует о пандусах Zcmd от 1 до 1.642 pu как показано желтой трассировкой. Поскольку каждый оценивает Zcmd, интерполяционная таблица обеспечивает соответствующие комбинации переключателя. Комбинации переключателя, переданные к переключающимся модулям, выбираются здесь каждые 0,1 с. Это дает дискретизированному сигналу импеданса Zdisc (пурпурный).

  • В t=3 s, импеданс LIM максимален. Обратите внимание на то, что потоки энергии в L2 (пурпурный) и (синий) L3 почти равны. Потоки энергии в этой точке аннотируются в красном в примере.

  • В t=4 s, импеданс LIM установлен в 1 pu, который закрывает все переключатели. В результате потоки энергии в строках отличаются резко в 1 цикле. Это возмущение обеспечивает синхронные регуляторы генераторов, чтобы реагировать и стабилизировать потоки энергии назад к начальным значениям, преобладающим в t=0 s.

  • В t=5 s, сигнал импеданса LIM возвращается к 1.642 pu, который снова вызывает возмущение потока энергии.

  • В 6,3 с импеданс LIM уменьшается вниз до 1 pu на трех больших шагах.

Управление потоком энергии

Как показано в примере, когда переключатели LIM управляются, импеданс строки, L3 прогрессивно увеличивается до точки, где только один переключатель остается закрытым на переключающийся модуль. Только с одним проводником в обслуживании на потоки энергии пакета в строке L2 и L3, почти равняется даже при том, что L2 на 50% более длинен, чем L3. Потоки энергии в строке L1 становятся почти нулем. Это показывает, что LIMs имеет возможность сокращения потоков энергии перегруженных линий передачи. Ступенчатые изменения вне t=4 s показывают, что LIMs может также быстро отличаться импеданс строки при необходимости. Определите объем 2, показывает шине напряжения последовательности B2 и токи последовательности, вытекающие из B2 к строке L3. Это - строка, текущая из компенсационного LIM. Это видно, что для всех используемых комбинаций переключателя, отрицание - и напряжения нулевой последовательности и токи остается ниже, чем начальные значения, полученные со всеми закрытыми переключателями. Следовательно LIMs может управляться, чтобы произвести сползание степени или шаг степени, не увеличиваясь отрицательный - и уровни нулевой последовательности. Определите объем 3, показывает что напряжения через переключатели фазы переключающийся модуль, расположенный на шине сторона B2. Это видно, что переходные напряжения остаются в 35 кВ, который позволяет использование средних устройств переключения напряжения. Максимальное RMS напряжение в установившемся, видимом в t = 3,9 с, 13,4 кВ.

Удаление льда строки

Определите объем 3, также показывает токи переключателя фазы переключающийся модуль, расположенный на шине сторона B2. Со всеми закрытыми переключателями токи переключателя являются первоначально RMS на 465 А. Со всеми кроме одного переключателя, открытого в t=3.9 s, это видно, что переключатель, текущий из подпроводника 2, достигает RMS на 1 533 А. Следовательно, несмотря на то, что поток энергии в строке, L3 уменьшался на 17%, подпроводниковый ток, увеличился на 3,3 фактора. Такой ток является достаточно большим для того, чтобы одновременно удалить лед Джоулевым эффектом с трех подпроводников (один на фазу) в обоих 30-километровых сегментах BCL. Если с первого подпроводника удаляют лед в каждом пакете обоих сегментов BCL, три других комбинации переключателя могут использоваться, чтобы полностью удалить лед с линии передачи. Обратите внимание на то, что таблица комбинации переключателя, предоставленная в примере, подходит для управления потоком энергии. Другие таблицы комбинации переключателя использовались бы, чтобы обеспечить определенную последовательность удаления льда подпроводника и избежать вращения пакета. Обратите внимание на то, что, если бы токи строки первоначально были слишком низкими для достижения уровня удаления льда, возможно, было возможно открыть переключатели одного 30-километрового сегмента только. Меньшее увеличение импеданса, обеспеченное одним сегментом BCL, затем привело бы к более высокому току в подпроводниках, чтобы удалить лед. Кроме того, соответственно к концепции умной энергосистемы, где каждая строка была бы оборудована переключающимися модулями [4-5], импедансом строки, L2 мог быть увеличен, чтобы отклонить еще более актуальный в строку L3.

Ссылки

  1. [1] P. Высокая мода, Дж. Брочу, Г. Сибилл, П. Джирукс и А. О. Барри, "Поток энергии и управление устойчивостью с помощью интегрированного HV управляемый пакетом модулятор импеданса строки", Степень Сделки IEEE Del., издание 25, № 4, стр 2940-2949, октябрь 2010.

  2. [2] P. Высокая мода, "Умная Линия электропередачи и Фотонные концепции антиобледенителя для улучшения способности и надежности линии передачи" Колд Редж. Научная Технол 65 (2011), 13-22 января.

  3. [3] P. Высокая мода, "Переключая модули для экстракции/инжекции степени (без основания или ссылки фазы) от связанной строки HV", Сделка IEEE. Подача электроэнергии, издание 19, No3, стр 1259-1266, июль 2004.

  4. [4] P. Высокая мода, "Переключая аппарат, систему управления и метод для варьирования импеданса строки фазы", Находящийся на рассмотрении патентной заявки, PCT/CA2011/00850, 22 июля 2011.

  5. [5] P. Высокая мода, Дж. Брочу, Б. Франкер, Р. Морин, Д. Х. Нгуен, К. Слимани, А. Турджен и П. ван Дайк, "Умная линия электропередачи (SPL) экспериментальная научно-исследовательская работа", CIGRE 2014.

  6. [6] Дж. Брочу и П. Кутьюр, "Моделирование Потока загрузки Интегрированного управляемого Пакетом Модулятора Импеданса Строки", Сделка IEEE. Подача электроэнергии, принятая и в настоящее время доступная на IEEExplore.