Документация

Описание системы передачи

Пример, описанный в этом разделе, иллюстрирует моделирование серийной компенсации и связанных явлений, таких как подсинхронный резонанс в системе передачи.

Однострочная схема, показанная здесь, представляет трехфазное, 60 Гц, степень передачи энергосистемы на 735 кВ из электростанции, состоящей из шесть 350 генераторов MVA к эквивалентной системе через 600-километровую линию передачи. Линия передачи разделена в две 300-километровых строки, соединенные между шинами B1, B2 и B3.

Чтобы увеличить способность передачи, каждая строка является рядом, компенсированным конденсаторами, представляющими 40% реактивного сопротивления строки. Обе строки являются также шунтом, компенсированным 330 реактивными сопротивлениями шунта Mvar. Оборудование компенсации шунта и ряда расположено в подстанции B2, где 300 MVA-735/230 kV преобразователь питают 230 загрузок kV-250 MW.

Каждый серийный банк компенсации защищен металлически-окисными варисторами (MOV1 и MOV2). Два выключателя строки 1 показывают как CB1 и CB2.

Эта энергосистема доступна в модели power_3phseriescomp. Загрузите эту модель и сохраните ее в вашей рабочей директории как case1, чтобы позволить дальнейшие модификации исходной системе.

Сравните Simscape™ Electrical™ Специализированная модель схемы Энергосистем (Компенсированная Ряду Система (power_3phseriescomp)) с принципиальной схемой выше (Ряд и Шунт Компенсированная Система Передачи). Генераторы моделируются с блоком Simplified Synchronous Machine. Блок Three-Phase Transformer (Two Windings) и блок Three-Phase Transformer (Three Windings) используются, чтобы смоделировать эти два преобразователя. Насыщение реализовано на преобразователе, соединенном в шине B2.

B1, B2 и блоки B3 являются Трехфазными блоками Измерения V-I, взятыми из библиотеки Measurements. Эти блоки переформатированы и даны черный цвет фона, чтобы дать им внешний вид собирательных шин. Они выводят три напряжения строки к земле и три тока строки. Откройте диалоговые окна B1 и B2. Отметьте, как блоки запрограммированы, чтобы вывести напряжения в pu и токи в pu/100 MVA. Заметьте также, что напряжение и текущие сигналы отправляются во внутренние блоки Goto путем определения меток сигнала. Сигналы приняты От блоков в подсистеме Сбора данных.

Отказ применяется на строку 1 на сторону строки батареи конденсаторов. Откройте диалоговые окна блока Three-Phase Fault и Трехфазных блоков CB1 и CB2 Прерывателя. Смотрите, как начальное состояние прерывателя и время переключения задано. Строка к замыканию на землю применяется на фазу A в t = 1 цикл. Два выключателя, которые первоначально закрываются, затем открыты в t = 5 циклов, моделируя обнаружение отказа и время открытия 4 циклов. Отказ устраняется в t = 6 циклов, один цикл после открытия строки.

[0 0 ; 0.0012 1.2; 1 1.45] in pu

Установка начального потока загрузки и получение устойчивого состояния

Прежде, чем выполнить переходные тесты, необходимо инициализировать модель для желаемого потока загрузки. Используйте утилиту потока загрузки Powergui, чтобы получить активный поток энергии 1 500 МВт из машины с терминальным напряжением 1 pu (13,8 кВ).

Откройте блок Powergui и выберите Machine Initialization. Появляется новое окно. В верхнем правом окне у вас есть имя единственной машины, существующей в вашей системе. Его Типом шины должен быть PV Generator, и желаемое Терминальное Напряжение должно уже быть установлено в номинальное напряжение 13800 V. В поле Active Power введите 1500e6 как желаемую выходную мощность. Нажмите кнопку Compute и Apply. Если поток загрузки решен, фазовращатели AB и напряжений машины BC, а также токов, текущих в фазах A, и B обновляются в левом окне. Необходимая механическая энергия управлять машиной отображена в ваттах и в pu, и необходимое напряжение возбуждения E отображено в pu.

Заметьте, что блоки Константа, содержащие эти два значения, уже соединяются с Pm и входными параметрами E блока машины. Если вы открываете диалоговое окно блока Machine, вы видите что начальные условия машины (начальный собственный вес отклонения скорости = 0; внутренняя угловая тета, текущие значения и углы фазы), автоматически передаются в последней строке.

Если поток загрузки выполняется, можно получить соответствующее напряжение и текущие измерения в различных шинах. В блоке Powergui выберите Steady State Voltages и Currents. Можно наблюдать, например, фазовращатели для фазы напряжения в шинах B1, B2, и B3 и текущая строка ввода 1 в шине B1.

Активный поток энергии для фазы строка ввода 1 поэтому

соответствие в общей сложности 464 * 3 = 1 392 МВт для этих трех фаз.

Переходная производительность для повреждения линии

Чтобы ускорить симуляцию, необходимо дискретизировать энергосистему. Шаг расчета задан в блоке Powergui как переменная Ts. Шаг расчета Ts=50e-6 был уже задан в функции Инициализации Model в Коллбэках Model Properties. Шаг расчета Ts также используется в блоке Discrete Integrator энергетического калькулятора MOV, управляющего разрывом.

Гарантируйте, что параметры симуляции устанавливаются можно следующим образом.

Анализ частоты

Одна конкретная характеристика компенсированных ряду систем является существованием подсинхронных режимов (полюса и нули системного импеданса ниже основной частоты). Опасные резонансы могут произойти, если механические режимы скрученности валов турбины/генератора около нулей системного импеданса. Кроме того, высокие подсинхронные напряжения из-за полюсов импеданса на подсинхронных частотах управляют преобразователями в насыщение. Насыщение преобразователя из-за подсинхронных напряжений проиллюстрировано в конце этого тематического исследования. Усиление крутящего момента на тепловой машине проиллюстрировано в другом примере (см. модель power_thermal).

Теперь измерьте импеданс положительной последовательности по сравнению с частотой, замеченной по шине B2.

Раздел Analyze a Simple Circuit объясняет, как блок Impedance Measurement позволяет вам вычислять импеданс линейной системы от ее модели в пространстве состояний. Однако ваша модель case1 содержит несколько нелинейных блоков (машина и насыщение преобразователей). Если вы соединяете блок Impedance Measurement со своей системой, все нелинейные блоки проигнорированы. Это правильно для преобразователя, но вы получаете импеданс системы с отключенной машиной. Прежде, чем измерить импеданс, необходимо поэтому заменить блок машины на эквивалентный линейный блок, имеющий тот же импеданс.

Удалите блок Simplified Synchronous Machine от своей модели case1 и замените его на Трехфазный Исходный блок от библиотеки Electrical Sources. Откройте диалоговое окно блока и установите параметры можно следующим образом, чтобы получить то же значение импеданса (L = 0.22 pu/(6 * 350 MVA) Добротность = 15).

Сохраните свою измененную модель как case1Zf.

Откройте библиотеку Fundamental Blocks/Measurements и скопируйте блок Impedance Measurement в вашу модель. Этот блок используется, чтобы выполнить измерение импеданса. Соедините два входных параметров этого блока между фазой A и фазой B шины B2. Измерение импеданса между двумя фазами дает два раза импеданс положительной последовательности. Поэтому необходимо применить фактор 1/2 к импедансу, чтобы получить правильное значение импеданса. Откройте диалоговое окно и установите коэффициент умножения на 0,5.

В блоке Powergui выберите Impedance Measurement. Новое окно открывается, показывая ваше имя блока Измерения Импеданса. Заполните частотный диапазон путем ввода 0:500. Выберите линейные шкалы, чтобы отобразить значение Z по сравнению с частотным графиком. Нажмите данные о Save к кнопке рабочей области и введите Zcase1 как имя переменной, чтобы содержать импеданс по сравнению с частотой. Кликните по Кнопке отображения.

Когда вычисление закончено, значение и фаза, когда функция частоты отображена в этих двух графиках на окне. Если вы смотрите в своей рабочей области, у вас должна быть переменная под названием Zcase1. Это - матрица 2D столбца, содержащая частоту в столбце 1 и комплексный импеданс в столбце 2.

Импеданс как функция частоты (значение и фаза) показывают здесь.

Можно наблюдать три основных режима: 9 Гц, 175 Гц и 370 Гц. Режим на 9 Гц происходит в основном из-за параллельного резонанса последовательного конденсатора с индукторами шунта. Режимы на 370 Гц и на 175 Гц происходят из-за 600-километровой строки распределенного параметра. Эти три режима, вероятно, будут взволнованы очисткой отказа.

Если вы увеличиваете масштаб импеданса в области на 60 Гц, можно найти уровень короткой схемы системы в шине B2. Необходимо найти значение 58 Ω на уровне 60 Гц, соответствуя трехфазной степени короткой схемы (735 кВ) ² / 58 = 9314 MVA.

Переходная производительность для отказа в шине B2

Настройка выключателей подстанции обычно позволяет очищать отказ в шине, не теряя строки или преобразователи. Вы теперь изменяете свою модель case1, чтобы выполнить с тремя циклами, три фазы к замыканию на землю в шине B2:

Получившиеся формы волны построены здесь.

Подсинхронный режим на 9 Гц, взволнованный очисткой отказа, ясно замечен на фазе напряжение в шине B2 (проследите 1), и конденсаторное напряжение (прослеживают 3). Компонент напряжения на 9 Гц, появляющийся в шине, B2 управляет преобразователем в насыщение, как показано на преобразователе, намагничивающем текущий (прослеживают 5). Поток в фазе A преобразователя построен на трассировке 4. В приложении отказа опускается до нуля напряжение на терминалах преобразователя, и поток останавливается постоянным во время отказа.

При очистке отказа, когда напряжение восстанавливается, преобразователь управляется в насыщение в результате смещения потока, созданного компонентами напряжения на 9 Гц и на 60 Гц. Импульсы преобразователя, намагничивающего текущий, появляются, когда поток превышает свой уровень насыщенности. Этот ток содержит реактивный компонент на 60 Гц, модулируемый на уровне 9 Гц.