Описание

Соединение 1000 МВт (500 кВ, 2kA) постоянного тока используется для передачи мощности от сети 500 кВ, 5000 МВА, 60 Гц к сети 345 кВ, 10 000 МВА, 50 Гц.

Выпрямитель и инвертор являются 12-импульсными преобразователями, использующими два последовательно соединенных 6-импульсных тиристорных моста. Выпрямитель и инвертор соединены между собой распределенной линией параметров 300 км и двумя сглаживающими реакторами 0,5 H. Переключатели отводов трансформатора не моделируются и принимаются фиксированные отводы. Откройте два блока трансформаторов в подсистемах выпрямителя и инвертора, чтобы увидеть коэффициенты, применяемые к первичному напряжению: 0,90 на стороне выпрямителя и 0,96 на стороне инвертора. Реактивная мощность, требуемая преобразователями, обеспечивается набором конденсаторных блоков плюс 11-й, 13-й и высокий фильтры общей мощностью 600 Мвар с каждой стороны. Два автоматических выключателя используются для устранения неисправностей на стороне переменного тока инвертора и стороне постоянного тока выпрямителя.

Функции защиты постоянного тока реализованы в каждом преобразователе. В выпрямителе защита от замыкания постоянного тока будет обнаруживать и нагнетать угол задержки в область инвертора, чтобы гасить ток замыкания. В инверторе управление предотвращением отказа коммутации будет обнаруживать неисправности переменного тока и уменьшать предел максимального угла задержки, чтобы уменьшить риск отказа коммутации. Блоки обнаружения низкого напряжения переменного тока блокируют защиту от отказа постоянного тока при обнаружении падения напряжения переменного тока. Главный блок управления инициирует запуск и остановку преобразователей, а также увеличение и уменьшение текущих ссылок. Система питания и система управления дискретизированы на время выборки Ts = 50 мкс. Обратите внимание, что функция «Инициализация модели» модели автоматически устанавливает Ts = 50e-6 в рабочей области MATLAB ®. Описание систем управления приведено в разделе «Пример системы передачи HVDC» Руководства пользователя.

Моделирование

Система запрограммирована на запуск и достижение устойчивого состояния. Затем прикладывают шаги к опорному току выпрямителя и к опорному напряжению инвертора, чтобы наблюдать динамическую характеристику регуляторов. Наконец, инициируется последовательность остановов для выключения питания постоянного тока перед блокированием преобразователей. Запустите моделирование. Откройте области ВЫПРЯМИТЕЛЬ и ИНВЕРТОР (в подсистеме сбора данных) и проверьте напряжение линии постоянного тока на трассе 1 (1pu = 500 кВ) и ток линии постоянного тока (опорные и измеренные значения) на трассе 2 (1pu = 2kA).

Запуск и остановка

В главном устройстве управления преобразователи разблокируются и запускаются посредством изменения опорного тока выпрямителя и инвертора. При t = 0,02 с (т.е. когда преобразователи разблокированы) эталонный ток нарастает до достижения минимального значения 0,1 pu за 0,3 с (0,33 pu/с). В конце этого первого клина (t = 0,32 с) линия постоянного тока заряжается при своем номинальном напряжении, и напряжение постоянного тока достигает установившегося состояния. При t = 0,4 с эталонный ток увеличивается от 0,1 pu до 1 pu (2kA) за 0,18 с (5 pu/с). В конце этой начальной последовательности (t = 0,58 с) постоянный ток достигает устойчивого состояния. Выпрямитель затем управляет током, а инвертор - напряжением. В установившемся состоянии углы альфа-зажигания (след 3) равны 16,5 градуса и 143 градуса соответственно на сторонах ВЫПРЯМИТЕЛЬ и ИНВЕРТОР. Гамма угла затухания (минимальное значение) измеряется на инверторе и показывается на следе 4. В установившемся состоянии минимальное значение находится в диапазоне от 22 до 24 градусов. Режим управления (целое число от 0 до 6) показан в дорожке 4 (0 = заблокировано; 1 = управление током; 2 = управление напряжением; 3 = альфа-минимальное ограничение; 4 = Максимальное ограничение альфа; 5 = принудительный или постоянный альфа; 6 = гамма-контроль). При t = 1.4 с последовательность останова инициируется понижением тока до 0.1 pu. При t = 1,6 с форсированный альфа-сигнал на выпрямителе гасит ток, а при инверторе форсированный альфа-сигнал снижает напряжение постоянного тока. При t = 1,7 с импульсы блокируются в обоих преобразователях.

Ступенчатая реакция регуляторов тока и напряжения

Убедитесь в главном элементе управления, что переключатель «Enable Ref. Current Step» находится в верхнем положении. Этот переключатель используется для применения шага к опорному напряжению. Также убедитесь, что шаг опорного напряжения включен в управлении инвертором. При t = 0,7 с сначала прикладывают шаг -0,2 pu к опорному току (уменьшение от 1 pu до 0,8 pu), а при t = 0,8 c сбрасывают опорный ток до его исходного значения 1 pu. Ток стабилизируется приблизительно за 0,1 секунды. Шаги также прикладываются к опорному напряжению инвертора (-0,1 pu/+ 0,1 pu при t = 1,0 с/1,1 с).

Отказ линии постоянного тока на выпрямителе

Деактивизируйте шаги, выполняемые на репере тока и репере напряжения в главном управлении и в управлении инвертором соответственно, установив переключатели в более низкое положение. В блоке «Отказ постоянного тока» измените на 1 коэффициент умножения 100 при переключении таким образом, чтобы отказ теперь применялся при t = 0,7. Сократите время остановки моделирования с 2 до 1,4. По умолчанию активируется защита от отказа постоянного тока (DCPROT) в выпрямителе. Откройте область FAULT для наблюдения за током отказа постоянного тока. Перезапустите моделирование.

При подаче отказа ток постоянного тока быстро увеличивается до 2,3 pu, и напряжение постоянного тока падает до нуля на выпрямителе. Это падение напряжения постоянного тока наблюдается с помощью ограничителя зависимого от напряжения тока (VDCOL), который уменьшает опорный ток до 0,3 pu в выпрямителе. Постоянный ток продолжает циркулировать в случае неисправности. Затем при t = 0,77 с угол альфа-зажигания выпрямителя принудительно доводится до 166 градусов защитой постоянного тока, так как обнаруживается падение напряжения постоянного тока (VdL < 0,5 pu в течение более 70 мс). Выпрямитель теперь работает в инверторном режиме. Напряжение в линии постоянного тока становится отрицательным, и энергия, накопленная в линии, возвращается в сеть переменного тока, вызывая быстрое истечение тока повреждения при следующем пересечении нуля. Затем альфа высвобождается при t = 0,87 с и нормальное напряжение постоянного тока и ток восстанавливаются приблизительно через 0,4 с.

Отказ линии переменного тока на землю инвертора

В блоке «Отказ постоянного тока» измените коэффициент умножения 1 при переключении на 100, чтобы устранить отказ постоянного тока. В блоке A-G Fault (отказ A-G) измените на 1 коэффициент умножения на 100 при переключении таким образом, чтобы 6 циклов отказа линии к земле теперь применялись при t = 0,7. Подсистема обнаружения низкого напряжения переменного тока (LACVD) в защитах выпрямителя и инвертора и управление предотвращением отказов коммутации (CFPREV) в защите инвертора активируются по умолчанию. Перезапустите моделирование.

Обратите внимание на колебания 120 Гц в напряжении постоянного тока и токах во время сбоя. Когда неисправность устраняется при t = 0,8 с, VDCOL работает и уменьшает опорный ток до 0,3 pu. Система восстанавливается приблизительно через 0,35 с после устранения неисправности. LACVD обнаруживает неисправность и блокирует защиту от неисправности постоянного тока, которая не должна обнаруживать неисправность постоянного тока, даже если напряжение линии постоянного тока падает. Посмотрите на выход CFPREV (A_min_I), который уменьшает предел максимального угла задержки, чтобы увеличить запас коммутации во время и после неисправности. Теперь деактивируйте защиту CFPREV, отменив выбор «ON State» в диалоговом окне CFPREV. Перезапустите моделирование и проверьте разницу во времени восстановления передачи постоянного тока. Следует отметить, что отказ коммутации теперь происходит во время восстановления. Отказ коммутации является результатом отказа входного клапана принять постоянный ток до того, как напряжение коммутации изменит свою полярность. Симптомами являются нулевое напряжение постоянного тока на пораженном мосту, вызывающее увеличение постоянного тока со скоростью, определяемой главным образом индуктивностью цепи постоянного тока.