Пример, описанный в этом разделе, иллюстрирует моделирование простой системы передачи, содержащей две гидроустановки. Статический компенсатор var (SVC) и стабилизаторы энергосистемы (PSS) используются для улучшения стабильности переходных процессов и демпфирования силовых колебаний системы. Система питания, показанная в этом примере, довольно проста. Однако метод фазорного моделирования позволяет моделировать более сложные электросети.
Если вы не знакомы с SVC и PSS, см. справочные страницы для следующих блоков: Статический компенсатор Var (тип фазора), Общий стабилизатор системы питания и Многополосный стабилизатор системы питания.
Показанная ниже однолинейная схема представляет простую систему передачи 500 кВ.
Система передачи 500 кВ
Гидрогенерационная установка (M1) мощностью 1000 МВт соединена с центром нагрузки по длинной линии электропередачи 500 кВ, 700 км. Центр нагрузки моделируется резистивной нагрузкой 5000 МВт. Нагрузка подается удаленной установкой 1000 МВА и локальной генерацией 5000 МВА (установка М2).
Поток нагрузки был выполнен в этой системе с установкой M1, генерирующей 950 МВт, так что установка M2 производит 4046 МВт. Линия переносит 944 МВт, что близко к ее импедансной нагрузке (SIL = 977 МВт). Для поддержания стабильности системы после отказов шунтирующая линия передачи компенсируется в ее центре статическим компенсатором var 200 Mvar (SVC). SVC не имеет блока гашения колебаний мощности (POD). Две машины оснащены гидравлической турбиной и регулятором (HTG), системой возбуждения и стабилизатором системы питания (PSS).
Эта система доступна в power_svc_pss модель. Загрузите эту модель и сохраните ее в рабочей папке как case1позволяет вносить дальнейшие изменения в исходную систему.
Во-первых, просмотрите две подсистемы турбины и регуляторов, чтобы увидеть, как реализованы HTG и система возбуждения. В системе возбуждения могут быть подключены два типа стабилизаторов: обобщенная модель, использующая мощность ускорения (Pa = разность между механической мощностью Pm и выходной электрической мощностью Peo) и многополосный стабилизатор, использующий отклонение скорости (dw). Эти два стабилизатора являются стандартными моделями библиотеки Simscape > Electrical > Specialized Power Systems > Fundamental Blocks > Machines. Блоки ручного переключения, окруженные синей зоной, позволяют выбрать тип стабилизатора, используемого для обеих машин, или вывести PSS из обслуживания.
SVC является фазорной моделью из библиотеки Simscape > Electrical > Specialized Power Systems > FACTS. Откройте его диалоговое окно и проверьте в параметрах данных питания, что оценка SVC составляет +/- 200 Мвар. В разделе «Параметры управления» можно выбрать либо режим регулирования напряжения, либо режим управления Var (Fixed susceptance Bref). Первоначально SVC устанавливается в режим управления Var с susceptance Bref = 0, что эквивалентно выводу SVC из обслуживания.
Блок прерывателей отказов подключается к шине B1. Вы будете использовать его для программирования различных типов отказов в системе 500 кВ и наблюдения за влиянием PSS и SVC на стабильность системы.
Для запуска моделирования в установившемся состоянии машины и регуляторы были предварительно инициализированы с помощью утилиты инициализации машины блока Powergui. Поток нагрузки был выполнен с машинным M1, определяемым как шина генерации PV (V = 13800 В, P = 950 МВт), и машинным M2, определяемым как качающаяся шина (V = 13800 В, 0 градусов). После того, как поток нагрузки решен, опорные механические мощности и опорные напряжения для двух машин были автоматически обновлены в двух постоянных блоках, соединенных на входах HTG и системы возбуждения: Pref1 = 0,95 pu (950 MW), Vref1 = 1,0 pu; Pref2 = 0,8091 pu (4046 МВт), Vref2 = 1,0 pu.
Проверьте, что основные станции (типа Generic Pa) находятся в рабочем состоянии и что 6-циклическая однофазная неисправность запрограммирована в блоке прерывателей отказов (проверена фаза A, неисправность применена при t = 0,1 с и устранена при t = 0,2 с).
Запустите моделирование и наблюдайте за сигналами в области «Машины». Для этого типа отказов система стабильна без SVC. После устранения неисправности колебание 0,6 Гц быстро гасится. Этот режим колебаний типичен для межареальных колебаний в большой энергосистеме. Первый след в области «Машины» показывает разность углов роторов d_theta1_2 между двумя машинами. Передача мощности максимальна, когда этот угол достигает 90 градусов. Этот сигнал является хорошим показателем стабильности системы. Если d_theta1_2 превысит 90 градусов в течение слишком длительного периода времени, машины потеряют синхронизм и система станет нестабильной. Второй след показывает скорость машины. Обратите внимание, что скорость машины 1 увеличивается во время неисправности, потому что в этот период ее электрическая мощность ниже, чем механическая. При моделировании в течение длительного периода времени (50 секунд) вы также заметите, что скорости машины колеблются вместе с низкой частотой (0,025 Гц) после устранения неисправности. Две платы Pa (Pa типа) способны демпфировать режим 0,6 Гц, но они неэффективны для демпфирования режима 0,025 Гц. Если вместо этого выбрать Multi-Band PSS, вы заметите, что этот тип стабилизатора успешно демпфирует как режим 0,6 Гц, так и режим 0,025 Гц.
Теперь Вы повторите тест, когда две основные станции будут выведены из обслуживания. Перезапустите моделирование. Обратите внимание, что система нестабильна без PSS. Можно сравнить результаты с PSS и без PSS, дважды щелкнув по синему блоку в правой части с меткой «Show impact of PSS for 1-phase fault». Отображаемые формы сигналов воспроизводятся ниже.
Влияние PSS на однофазный отказ
Примечание
Эта система, естественно, нестабильна без PSS. Если устранить неисправность (отменив выбор фазы A в прерывателе неисправности), нестабильность будет медленно нарастать приблизительно на 1 Гц через несколько секунд.
Теперь вы примените трехфазный отказ и будете наблюдать за воздействием SVC для стабилизации сети во время серьезной аварии.
Сначала переведите две PSS (Generic Pa type) в рабочее состояние. Перепрограммируйте блок прерывателя отказа для применения 3-фазного отказа на землю. Убедитесь, что SVC находится в режиме фиксированного контроля с Bref = 0. Запустите моделирование. Взглянув на сигнал d_theta1_2, вы должны заметить, что после устранения неисправности две машины быстро выходят из синхронизации. Чтобы не проводить ненужное моделирование, блок Simulink ® Stop используется для остановки моделирования, когда разность углов достигает 3 * 360 градусов.
Теперь откройте меню блока SVC и измените режим работы SVC на регулирование напряжения. Теперь SVC будет пытаться поддерживать напряжение путем ввода реактивной мощности в линию, когда напряжение ниже опорного напряжения (1,009 pu). Выбранное опорное напряжение SVC соответствует напряжению шины, когда SVC находится в нерабочем состоянии. Поэтому в установившемся состоянии SVC будет плавать и ожидать компенсации напряжения, когда напряжение отходит от своей контрольной уставки.
Перезапустите моделирование и убедитесь, что система теперь стабильна с трехфазным отказом. Можно сравнить результаты с SVC и без SVC, дважды щелкнув синий блок с пометкой «Показать влияние SVC для 3-фазного отказа». Отображаемые формы сигналов воспроизводятся ниже.
Влияние SVC на трехфазный отказ
