Этот пример показывает установившуюся и переходную производительность с 12 импульсами, 1 000 МВт (500 kV-2kA) система передачи HVDC на 50/60 Гц.
Сильвано Казория (Hydro-Quebec)
При моделировании коммутируемого со строкой конвертера базирующиеся системы HVDC можно использовать два типа модели, в зависимости от области значений частот, которые будут представлены:
Подробная модель, такая как та, представленная в power_hvdc12pulse модели, включает подробное представление преобразователя с его степенью электронный тиристорный мост и преобразователь конвертера. Эта модель хорошо подходит для наблюдения гармоник и системы управления динамическая и переходная производительность.
Средняя модель, такая как та, представленная здесь, где преобразователь (мост и преобразователь) представлен эквивалентным источником напряжения, генерирующим среднее напряжение постоянного тока моста и источники переменного тока, генерирующие основной компонент токов, текущих в сеть. Эта модель не представляет гармоники, но динамика, следующая из системы управления и взаимодействия энергосистемы, сохраняется. Эта модель позволяет использовать временной шаг, который выше, чем тот системы управления или сети. Оптимальная производительность однако получена при помощи того же временного шага регуляторов системы управления.
1 000 МВт (500 кВ, 2 кА) соединение DC используется, чтобы передать степень от 500 кВ, 5000 MVA, сеть на 60 Гц к 345 кВ, 10 000 MVA, сеть на 50 Гц. Выпрямитель и инвертор являются средними моделями конвертеров с 12 импульсами, представляющих два моста с 6 импульсными тиристорами, соединенные последовательно. Выпрямитель и инвертор соединяются через 300-километровую строку распределенного параметра и два 0.5 H сглаживание реакторов.
Преобразователь конвертера линейное представление является частью среднего блока модели. Преобразователи касания преобразователя не моделируются и зафиксировали касания, приняты как образцовые входные параметры. В выпрямителе отношение касания (Nprimary/Nsecondary) 0.9 (pu), и в инверторе это 0.96 (pu). Реактивная мощность, требуемая конвертерами, обеспечивается набором батарей конденсаторов плюс 11-е, 13-е и фильтры высоких частот для в общей сложности 600 Mvar на каждой стороне. Обратите внимание на то, что, поскольку никакие гармоники не сгенерированы средним конвертером, моделируют Mvar, мог быть обеспечен полностью батареями конденсаторов.
Два выключателя используются, чтобы применить отказы на сторону AC инвертора и сторону DC выпрямителя. Обратите внимание на то, что, поскольку тиристорные клапаны не присутствуют, Блок управления Увольнения с 12 импульсами более не необходим в средней модели.
Функции Защиты DC реализованы в каждом конвертере. В выпрямителе защита отказа DC обнаружит и обеспечит угол задержки в область инвертора так, чтобы погасить текущий отказ. В инверторе коммутационное управление предотвращением отказа будет обнаруживать отказы AC и уменьшать максимальный угловой предел задержки в порядке уменьшить риск коммутационного отказа. Обратите внимание на то, что коммутационное явление отказа не возможно в средней модели.
Помогать пользователю в идентификации условий, которые могут произвести это явление, которое индикация из модели обеспечивается (сигнал CF_alarm, доступный от блока Селектора Шины выпрямителя и моделей инвертора). Низкие блоки Обнаружения напряжения переменного тока заблокируют защиту отказа DC, когда понижение напряжения переменного тока будет обнаружено. Основной Блок управления инициирует запуск и остановку конвертеров, а также сползание вверх и вниз текущих ссылок.
Описание систем управления предоставлено в Системном Тематическом исследовании Передачи HVDC Руководства пользователя. Угловой порядок увольнения (alpha_ord) вывод контроллера является входом средней модели.
Энергосистема и система управления оба дискретизируются для шага расчета Ts=50 нас. Раздел "Model initialization" модели автоматически устанавливает Ts = 50e-6 в вашей рабочей области MATLAB®. Это также устанавливает средний образцовый временной шаг Ts_avg, равный Ts.
Система запрограммирована, чтобы запустить и достигнуть устойчивого состояния. Затем шаги применяются на ссылочный ток выпрямителя и на напряжении ссылки инвертора в порядке наблюдать динамический ответ регуляторов. Наконец, последовательность остановки инициируется, чтобы снизить мощность постоянного тока прежде, чем блокировать конвертеры.
Запустите симуляцию, откройте ВЫПРЯМИТЕЛЬ и осциллографы INVERTER (в подсистеме Сбора данных) и наблюдайте линейное напряжение DC относительно трассировки 1 (1pu = 500 кВ) и текущая строка DC (ссылочные и измеренные значения) на трассировке 2 (1pu = 2 кА).
Запуститесь и остановитесь
В Основном Управлении конвертеры разблокированы и запущены путем сползания выпрямителя и текущей ссылки инвертора.
В t = 0,02 с (т.е. когда конвертеры в разблокированном), ссылочный ток сползается, чтобы достигнуть минимального значения 0.1 pu в 0,3 с (0.33 pu/s). В конце этого первого пандуса (t = 0,32 с) строка DC заряжена при ее номинальном напряжении, и напряжение постоянного тока достигает установившийся.
В t = 0,4 с, ссылочный ток сползается от 0.1 pu до 1 pu (2 кА) в 0,18 с (5 pu/s). В конце этой стартовой последовательности (t=0.58 s), постоянный ток достигает устойчивого состояния. ВЫПРЯМИТЕЛЬ затем управляет током, и INVERTER управляет напряжением.
В установившемся альфа-углы увольнения (прослеживают 3) являются 17,7 градусами и 144,5 градусами соответственно на сторонах INVERTER и ВЫПРЯМИТЕЛЕ. Обратите внимание на то, что в подробной модели эти трассировки (16,5 градусов для выпрямителя и 143 градуса для инвертора) не являются измеренными углами задержки увольнения, но соответствующими порядками от регуляторов управления. В подробной модели углы увольнения меньше, потому что регуляторы должны усовершенствовать порядки увольнения на два временных шага в порядке компенсировать задержки, введенные путем взаимодействия через интерфейс входных напряжений переменного тока и вывести импульсы увольнения Блока управления Увольнения с 12 импульсами. Угловым гамма значением исчезновения является вывод средней модели. Это используется в INVERTER и показывается в трассировке 5. В установившемся его значение является 23 градусами.
Режим управления операции (целое число между от 0 до 6) показывают в трассировке 4 (0 = блокированный; 1=Current управление; 2=Voltage управление; 3=Alpha минимальное ограничение; 4=Alpha максимальное ограничение; 5=Forced или постоянная альфа; 6=Gamma управление).
В t = 1,4 с последовательность Остановки инициируется путем сползания вниз тока к 0.1 pu.
В t = 1,6 с Принудительная альфа в Выпрямителе гасит ток, и в Инверторе Принудительная альфа снижает напряжение постоянного тока.
В t = 1,7 с импульсы блокируются в обоих конвертерах.
Переходной процесс текущих и регуляторов напряжения
Проверьте в Основном Управлении, что переключатель "Enable Ref. Current Step" находится в верхнем положении. Этот переключатель используется, чтобы применить шаг на ссылочное напряжение. Также проверьте, что Касательно Шага Напряжения включен в Управлении Инвертором. Запустите симуляцию.
В t=0.7 s,-0.2 шага pu сначала применяются на ссылочный ток (уменьшение от 1 pu до 0.8 pu) и в t=0.8 s, ссылочный ток сбрасывается к его 1 pu исходному значению. Ток стабилизировался приблизительно за 0,1 секунды. Шаги также применяются на ссылочное напряжение инвертора (-0.1 pu / +0.1 pu в t=1.0 s / 1,1 с).
Повреждение линии DC в выпрямителе
Деактивируйте шаги, примененные на текущую ссылку и на ссылку напряжения в Основном Управлении и в управлении инвертором соответственно путем установки переключателей в более низком положении.
Защита Отказа DC (DCPROT) в выпрямителе активируется по умолчанию. В блоке DC Fault изменитесь на 1 100 коэффициентов умножения за Время переключения так, чтобы отказ был теперь применен в t = 0,7 с.
Уменьшайте время остановки Симуляции с 2 до 1,4 с. Откройте осциллограф ОТКАЗА, чтобы наблюдать текущий отказ DC. Перезапустите симуляцию.
В приложении отказа постоянный ток быстро увеличивается до 2.63 pu, и напряжение постоянного тока падает на нуль в выпрямителе. Это отбрасывание напряжений постоянного тока замечено Зависимым напряжения текущим ограничителем порядка (VDCOL), который уменьшает ссылочный ток до 0.3 pu в выпрямителе. Постоянный ток все еще продолжает циркулировать в отказе.
В t = 0,77 с, альфа-угол увольнения выпрямителя обеспечен до 166 градусов защитой DC, потому что отбрасывание напряжения постоянного тока обнаруживается (VdL <0.5 pu больше чем для 70 мс). Выпрямитель теперь действует в режиме инвертора. Линейное напряжение DC становится отрицательным, и энергия, сохраненная в строке, возвращена в сеть AC, вызвав быстрое исчезновение отказа, текущего при его следующем пересечении нулем.
Альфа выпущена в t =, 0,82 с и нормальное напряжение постоянного тока и текущий восстанавливаются приблизительно в 0,4 с.
Линия переменного тока к замыканию на землю в инверторе
В блоке DC Fault измените коэффициент умножения 1 за Время переключения к 100, так, чтобы отказ DC был теперь отключен. В блоке A-G Fault изменитесь на 1 100 коэффициентов умножения за Время переключения так, чтобы 6 строк к замыканию на землю циклов были теперь применены в t = 0,7 с.
Низкое обнаружение напряжения переменного тока (LACVD) подсистема в выпрямителе и мерах защиты инвертора и Коммутационном Управлении Предотвращением Отказа (ЦФПРЕВ) в защите инвертора активируется по умолчанию.
Перезапустите симуляцию.
Обратите внимание на то, что колебания на 120 Гц в напряжении постоянного тока и токах, которые обычно наблюдаются во время однофазного отказа с подробной моделью, не существуют в средней модели. Действительно, только фундаментальные компоненты положительной последовательности количеств AC являются значительными в средней модели. VDCOL не действовал бы во время отказа. Система восстанавливается приблизительно в 0,2 с после очистки отказа (см. измеренный Фунт мощности постоянного тока).
Аварийная работа инвертора, следующая из коммутационного неправильного функционирования отказа (CF) из-за отказов AC, правильно не представлена средними образцовыми уравнениями. Чтобы помочь пользователю в идентификации такого условия, сигнал тревоги (CF_alarm) установлен каждый раз, когда начало CF предсказано.
Посмотрите на сигнал CF_alarm в инверторе, инициированном в t = 0,73 с. Откройте блок CF_alarm (в блоке HVDC_CONV_AVG модели инвертора), чтобы исследовать логику.
Посмотрите на сигнал A_min_I осциллографа PROTECTION INVERTER. Этот сигнал контролирует Коммутационное Предотвращение Отказа (ЦФПРЕВ) вывод блока Inverter Protection. Сигнал A_min используется, чтобы уменьшить угловой предел задержки в порядке увеличить коммутационное поле в течение и после отказа.
Наконец, деактивируйте защиту ЦФПРЕВА путем отмены выбора "состояния ON" в диалоговом окне ЦФПРЕВА. Перезапустите симуляцию и наблюдайте различие во время восстановления передачи DC.
