Описание

Компенсатор статического синхронного ряда (SSSC), один из ключевых приборов «ФАКТОВ», состоит из преобразователя с источником напряжения и трансформатора, подключенного последовательно к линии электропередачи. SSSC вводит напряжение переменной величины в квадратуре с током линии, тем самым эмулируя индуктивное или емкостное реактивное сопротивление. Это эмулированное переменное реактивное сопротивление последовательно с линией может затем влиять на передаваемую электроэнергию. SSSC используется для гашения колебаний мощности в электросети после трехфазного сбоя.

Электросеть состоит из двух электроподстанций и одного главного центра нагрузки на автобусных B3. Первая электроподстанция (M1) имеет рейтинг 2100 МВА, представляющий 6 машин по 350 МВА, а другая (M2) имеет рейтинг 1400 МВА, представляющий 4 машины по 350 МВА. Центр нагрузки приблизительно 2200 МВт моделируется с использованием модели динамической нагрузки, где активная и реактивная мощность, поглощаемая нагрузкой, является функцией напряжения системы. Подстанция M1 генерации соединена с этой нагрузкой двумя линиями передачи L1 и L2. L1 имеет длину 280 км и L2 разбивается на два отрезка по 150 км с целью моделирования трехфазного разлома (с помощью прерывателя разлома) в средней точке линии. Подстанция M2 генерации также соединена с нагрузкой 50-километровой линией (L3). Когда SSSC обходится, поток мощности к этой основной нагрузке выглядит следующим образом: поток 664 МВт на L1 (измеренный на шине B2), поток 563 МВт на L2 (измеренный на B4) и поток 990 МВт на L3 (измеренный на B3).

SSSC, расположенный на автобусной B1, последовательно связан с линейными L1. Он имеет номинальный уровень 100MVA и способен нагнетать до 10% номинального напряжения системы. Этот SSSC является фазорной моделью типичного трехуровневого SSSC PWM. Если вы откроете диалоговое окно SSSC и выберете «Display Power data», вы увидите, что наша модель представляет SSSC, имеющий номинальное напряжение линии постоянного тока 40 кВ с эквивалентной емкостью 375 uF. На стороне переменного тока его суммарный эквивалентный импеданс составляет 0,16 pu на 100 МВА. Этот импеданс представляет реактивное сопротивление утечки трансформатора и фазовый реактор моста IGBT реального ШИМ SSSC.Для того, чтобы опорное напряжение впрыскиваемого SSSC, как правило, устанавливается контроллером гашения колебаний мощности (POD), выход которого соединен с входом Vqref SSSC. POD-контроллер состоит из активной системы измерения мощности, общего коэффициента усиления, фильтра нижних частот, фильтра верхних частот промывки, компенсатора выводов и выходного ограничителя. Входами в контроллер POD являются напряжение шины при B2 и ток, протекающий в L1. Посмотрите под маской, чтобы увидеть, как построен контроллер.

Моделирование

1. Динамический отклик SSSC

Сначала мы проверим динамический отклик нашей модели. Откройте блок «Step Vqref» (красный блок таймера, подключенный к входу «Vqref» контроллера POD). Этот блок должен быть запрограммирован на изменение опорного напряжения Vqref следующим образом: Изначально Vqref имеет значение 0 pu; при t = 2 с Vкреф устанавливается в -0,08 pu (SSSC индуктивный); затем при t = 6 с устанавливают Vqref равным 0,08 pu (SSSC емкостной). Дважды щелкните по блоку контроллера POD и установите для параметра статуса POD значение «off». Это приведет к отключению контроллера POD. Кроме того, убедитесь, что во время моделирования выключатель не будет работать (не следует выбирать параметры «Переключение фаз A, B и C»).

Запустите моделирование и посмотрите на Scope1. На первом графике отображается сигнал Vqref (пурпурная дорожка) вместе с измеренным введенным SSSC напряжением. На втором графике показан активный поток питания (P_B2) на линии L1, измеренный на шине B2. Видно, что регулятор SSSC очень хорошо следит за опорным сигналом Vqref. В зависимости от введенного напряжения поток энергии на линии изменяется от 575 до 750 МВт. В реальной системе опорный сигнал Vqref обычно изменяется гораздо более постепенно, чтобы избежать колебаний, которые мы видим на передаваемой мощности (сигнал P_B2). Дважды щелкните по блоку SSSC и выберите «Display Control parameters». Измените значение параметра «Maximum rate of change for Vqref (pu/s)» с 3 на 0,05. Повторно запустите моделирование. Колебание мощности на активной мощности теперь должно быть очень малым.

2. Демпфирующее силовое колебание SSSC

Теперь мы сравним работу нашего SSSC с управлением POD и без него. Откройте блок «Step Vqref» и умножьте на 1000 временной вектор, чтобы отключить вариации Vqref. Дважды щелкните по выключателю и выберите параметры «Переключение фаз A, B и C» для моделирования трехфазного отказа. Время перехода должно быть установлено следующим образом: [20/60 30/60] + 1; это означает, что неисправность будет применена через 1,33 с и будет длиться в течение 10 циклов. Выполните моделирование и наблюдайте колебания мощности на линии L1 (второй график на Scope1) после трехфазного сбоя.

Теперь выполните второе моделирование с работающим контроллером POD. Дважды щелкните по блоку «POD Controller» и установите для параметра статуса POD значение «on». Запустите моделирование. Взглянув еще раз на второй график Scope1 (сигнал P_B2), можно увидеть, что SSSC с контроллером POD является очень эффективным инструментом для гашения колебаний мощности. Чтобы увидеть рисунок, показывающий сравнение операции SSSC с элементом управления POD и без него, дважды щелкните синий блок в правом нижнем углу модели.