Static Var Compensator (Phasor Type)

Реализуйте модель фазовращателя трехфазного статического компенсатора var

Библиотека

Simscape / Электрический / Специализированные Энергосистемы / FACTS / основанные на силовой электронике Факты

Описание

Статический компенсатор var (SVC) является устройством шунта Гибких Систем Передачи AC (FACTS) семейство, использующее силовую электронику, чтобы управлять потоком энергии и улучшить переходную устойчивость относительно энергосистем [1]. SVC регулирует напряжение на своих терминалах путем управления суммой реактивной мощности, введенной в или поглощенный от энергосистемы. Когда системное напряжение является низким, SVC производит реактивную энергию (емкостный SVC). Когда системное напряжение высоко, оно поглощает реактивную мощность (индуктивный SVC). Изменение реактивной мощности выполняется путем переключения трехфазных батарей конденсаторов и банков индуктора, соединенных на вторичной стороне связывающегося преобразователя. Каждая батарея конденсаторов включена и выключена тремя тиристорными переключателями (Тиристорный Переключаемый конденсатор или TSC). Реакторы или переключают релейные (Тиристорный Коммутируемый Реактор или TSR) или управляют фазой (Тиристорный Управляемый Реактор или TCR).

Фигура ниже показов однострочная схема статического компенсатора var и упрощенная блок-схема его системы управления.

Однострочная схема SVC и его блок-схема системы управления

Система управления состоит из

Система измерения, измеряющая напряжение положительной последовательности, которым будут управлять. Используется основанная на Фурье система измерения с помощью одного цикла рабочее среднее значение.
Регулятор напряжения, который использует ошибку напряжения (различие между измеренным напряжением Vm и ссылочным напряжением Vref), чтобы определить реактивную проводимость SVC B, должен был сохранить системное напряжение постоянным
Модуль распределения, который определяет TSCs (и в конечном счете TSRs), который должен быть переключен в и, и вычисляет угол увольнения α TCRs
Синхронизирующаяся система с помощью замкнутого цикла фазы (PLL), синхронизируемый на вторичных напряжениях и импульсном генераторе, которые отправляют соответствующие импульсы в тиристоры

Блок SVC (Phasor Type) является моделью фазовращателя, и необходимо использовать его с методом симуляции фазовращателя, активированным блоком Powergui. Это может использоваться в системах трехфазного питания вместе с синхронными генераторами, двигателями и динамическими нагрузками, чтобы выполнить переходные исследования устойчивости и наблюдать удар SVC на электромеханических колебаниях и способности передачи. Эта модель не включает подробные представления силовой электроники, системы измерения или системы синхронизации. Эти системы аппроксимированы скорее простыми передаточными функциями, которые дают к правильному представлению на основной частоте системы.

Подробная модель SVC использование трех TSCs и одного TCR предоставлена в power_svc_1tcr3tsc пример.

Характеристика SVC V-I

SVC может управляться в двух различных режимах:

В режиме регулирования напряжения (напряжение отрегулировано в определенных рамках, как объяснено ниже),
В режиме управления var (реактивная проводимость SVC сохранена постоянной),

Когда SVC управляется в режиме регулирования напряжения, он реализует следующую характеристику V-I.

SVC V-I характеристика

Пока реактивная проводимость SVC B остается в максимальных и минимальных значениях реактивной проводимости, наложенных общей реактивной мощностью батарей конденсаторов _(Bcmax) и реакторных банков _(Blmax), напряжение отрегулировано при ссылочном напряжении Vref. Однако свисание напряжения обычно используется (обычно между 1% и 4% в максимальной реактивной мощности выход), и характеристике V-I указали на наклон в фигуре. Характеристика V-I описана следующими тремя уравнениями:

$V = {\begin{array}{l} V_{касательно} + X s \cdot I & если SVC находится в области значений регулирования (- B c_{\max} < B < B l_{\max}) \\ - \frac{I}{B c_{\max}} & если SVC является полностью емкостным (B = B c_{\max}) \\ \frac{I}{B l_{\max}} & если SVC является полностью индуктивным (B = B l_{\max}), \end{array}$

где

V	Положительное напряжение последовательности (pu)
I	Реактивный ток (pu/Pbase) (I> 0 указывает на индуктивный ток),
Xs	Клонитесь или наклоните реактивное сопротивление (pu/Pbase)
Bcmax	Максимальная емкостная реактивная проводимость (pu/Pbase) со всем TSCs в обслуживании, никаким TSR или TCR
Blmax	Максимальная индуктивная реактивная проводимость (pu/Pbase) со всем TSRs в обслуживании или TCRs при полной проводимости, никаком TSC
Pbase	Трехфазная основная степень задана в диалоговом окне блока

SVC динамический ответ

Когда SVC действует в режиме регулирования напряжения, его скорость ответа к изменению системного напряжения зависит от усилений регулятора напряжения (пропорциональное усиление, Kp и интеграл получают Ки), реактивное сопротивление свисания Xs и системная сила (уровень короткой схемы).

Для регулятора напряжения целочисленного типа (Kp = 0), если TM постоянной времени измерения напряжения и средним Td с временной задержкой из-за увольнения клапана пропускают, система с обратной связью, состоящая из SVC и энергосистемы, может быть аппроксимирована системой первого порядка, имеющей следующую постоянную времени с обратной связью:

_Tc = 1 / (Ki (Xs + Xn))

где

_Tc	Постоянная времени замкнутого цикла
Ki	Пропорциональное усиление регулятора напряжения (pu_B/pu_V/s)
Xs	Наклонное реактивное сопротивление pu/Pbase
Xn	Эквивалентное реактивное сопротивление энергосистемы (pu/Pbase)

Это уравнение демонстрирует, что вы получаете более быструю скорость ответа, когда усиление регулятора увеличено или когда системный уровень короткой схемы уменьшается (более высокие значения Xn). Если вы учитываете задержки из-за системы измерения напряжения и увольнения клапана, вы получаете колебательный ответ и, в конечном счете, нестабильность со слишком слабой системой или слишком большим усилением регулятора.

Параметры

Параметры SVC сгруппированы в двух категориях: Power Data и Control Parameters. Используйте поле списка Display, чтобы выбрать, какую группу параметров вы хотите визуализировать.

Вкладка степени

Ignore negative-sequence current

SVC моделируется трехпроводной системой с помощью двух текущих источников. SVC не генерирует текущей нулевой последовательности, но это может сгенерировать токи отрицательной последовательности во время несбалансированной работы системы. Реактивная проводимость отрицательной последовательности SVC принята, чтобы быть идентичной его значению положительной последовательности, как определено значением B, вычисленным регулятором напряжения.

Выберите это поле, чтобы проигнорировать текущую отрицательную последовательность. Значение по умолчанию выбрано.

Nominal voltage and frequency

Номинальная линия к линейному напряжению в Vrms и номинальная системная частота в герц. Значением по умолчанию является [500e3, 60].

Three-phase base power

Трехфазная основная степень, в ВА, используемом, чтобы задать следующие параметры в pu: наклоните реактивное сопротивление Xs, Кп усилений и Ки из регулятора PI напряжения и ссылочная реактивная проводимость Bref. Эта основная степень также используется, чтобы нормировать сигнал реактивной проводимости выхода B. Значением по умолчанию является 200e6.

Reactive power limits

Максимальные реактивные мощности SVC при 1 pu напряжении, в Варе. Введите положительное значение для емкостного Qc реактивной мощности (Вар, сгенерированный SVC) и отрицательная величина для индуктивной реактивной мощности Ql (Вар, поглощенный SVC). Значением по умолчанию является [200e6, -200e6].

Average time delay due to thyristor valves firing

Средняя задержка, симулирующая не мгновенное изменение тиристорного основного тока, когда модуль распределения отправляет переключающийся заказ к импульсному генератору. Поскольку импульсы должны синхронизироваться с тиристорными коммутационными напряжениями, эта задержка обычно варьируется между 0 и 1/2 цикл. Предложенное среднее значение составляет 4 мс. Значением по умолчанию является 4e-3.

Вкладка контроллера

Mode

Задает режим работы SVC. Выберите Voltage regulation (значение по умолчанию) или Var control (Fixed susceptance Bref).

Reference voltage Vref

Этот параметр не доступен, когда параметр Mode устанавливается на Var control (Fixed susceptance Bref) или когда External выбран.

Ссылочное напряжение, в pu, используемом регулятором напряжения. Значением по умолчанию является 1.0.

External

Когда External выбран, вход Simulink^® под названием Vref появляется на блоке, позволяя вам управлять ссылочным напряжением от внешнего сигнала (в pu). Параметр Reference voltage поэтому недоступен. Значение по умолчанию выбрано.

Droop Xs

Этот параметр не доступен, когда параметр Mode устанавливается на Var control (Fixed susceptance Bref).

Наклоните реактивное сопротивление, в pu/Pbase, задав наклон характеристики V-I. Значением по умолчанию является 0.03.

Voltage regulator gains

Этот параметр не доступен, когда параметр Mode устанавливается на Var control (Fixed susceptance Bref).

Пропорциональное усиление, в (pu B) / (pu V), и интегральное усиление, в pu_B/pu_V/s, регулятора напряжения. Значением по умолчанию является [0 300].

Susceptance Bref

Этот параметр не доступен, когда параметр Mode устанавливается на Voltage regulation.

Ссылочная реактивная проводимость, в pu/Pbase, когда SVC действует в режиме управления var. Значением по умолчанию является 0.0.

Вводы и выводы

A B C

Три терминала SVC.

Vref

Вход Simulink ссылочного сигнала напряжения.

Этот вход отображается только, когда Внешнее управление ссылочного напряжения параметр Vref проверяется.

m

Выходной вектор Simulink, содержащий шесть внутренних сигналов SVC. Эти сигналы являются любой напряжением и текущими фазовращателями (комплексные сигналы) или управляющие сигналы. К ним можно индивидуально получить доступ при помощи блока Селектора Шины. Они в порядке:

Сигнал	Группа сигнала	Имена сигнала	Определение
1-3	Степень Iabc (cmplx)	Ia (pu) Ib(pu) Ic(pu)	Текущий Ia Phasor, Ib, Ic, текущий в SVC (pu)
4	Управление	Vm (pu)	Значение положительной последовательности измеренного напряжения (pu)
5	Управление	B (pu)	Реактивная проводимость SVC выход регулятора напряжения (pu). Положительное значение указывает, что SVC является емкостным.
6	Управление	Q (pu)	Реактивная мощность SVC вывела (pu). Положительное значение указывает на индуктивную операцию.

Примеры

power_svc пример иллюстрирует, что статический компенсатор var (SVC) раньше регулировал напряжение на 500 кВ, 3000 систем MVA. Когда системное напряжение является низким, SVC производит реактивную энергию (емкостный SVC) и когда системное напряжение высоко, это поглощает реактивную мощность (индуктивный SVC).

Ссылки

[1] Н. Г. Хингорэни, Л. Гюгий, “Изучая FACTS; Концепции и Технология Гибких Систем Передачи AC”, книга IEEE^® Press, 2000

Документация