Описание

Для передачи мощности от системы 230 кВ, 2000 МВА, 50 Гц к другой идентичной системе переменного тока используется межсоединение преобразователя напряжения с принудительной коммутацией 200 МВА (+/- 100 кВ постоянного тока). Выпрямитель и инвертор являются трехуровневыми преобразователями VSC с нейтральной точкой (NPC), использующими закрытые IGBT/Diodes. Переключение синусоидальной широтно-импульсной модуляции (SPWM) использует однофазную треугольную несущую волну с частотой 27-кратной основной частоты (1350 Гц). Наряду с преобразователями станция включает со стороны переменного тока: понижающий трансформатор Yg-D, фильтры переменного тока, конвертерный реактор; а на стороне постоянного тока - конденсаторы, фильтры постоянного тока. Переключатели отводов трансформатора и характеристики насыщения не моделируются. Шунтирующие AC-фильтры 40 Мвар являются 27-м и 54-м высокочастотными фильтрами, настроенными вокруг двух доминирующих гармоник. 0,15 п.у. конвертерный реактор с 0,15 шт. реактивное сопротивление утечки трансформатора обеспечивает сдвиг выходного напряжения VSC по фазе и амплитуде относительно точки общей связи (PCC) системы переменного тока (шина B1 для станции 1 и B2 для станции 2) и позволяет управлять выходом активной и реактивной мощности преобразователя. Конденсаторы постоянного тока резервуара подключены к клеммам VSC. Они оказывают влияние на динамику системы и пульсацию напряжения на стороне постоянного тока. Фильтры высокочастотной блокировки настроены на 3-ю гармонику, т.е. основную гармонику, присутствующую в напряжениях положительного и отрицательного полюсов. Выпрямитель и инвертор соединены между собой кабелем протяженностью 75 км (т.е. 2 секции) и двумя сглаживающими реакторами 8 мЧ. Автоматический выключатель используется для наложения трехфазного замыкания на землю на стороне инвертора переменного тока. Трехфазный программируемый блок источника напряжения используется в системе станции 1 для применения проволочек напряжения.

Система дискретного управления генерирует три синусоидальных модулирующих сигнала, которые являются опорным значением фазных напряжений моста. Амплитуда и фаза модулирующих сигналов могут быть рассчитаны для управления либо потоком реактивной и реальной мощности переменного тока в PCC, либо потоком реактивной мощности в PCC и полюсном напряжении постоянного тока. Также можно было бы управлять амплитудой напряжения переменного тока в PCC, но эта опция не включена в нашу модель. Описание системы управления приведено в тематическом исследовании «VSC-Based HVDC Link» Руководства пользователя. Энергосистема и система управления и дискретизированы в течение типового времени Ts_Power=7.406e-6 s и Ts_control=74.06e-6 s соответственно. Они кратны периоду носителя. Обратите внимание, что функция «Инициализация модели» модели автоматически устанавливает эти два примера времени в рабочей области MATLAB ®.

Моделирование

Два моделирования позволят изучить реакцию системы на:

1) Шаги по ссылкам регуляторов, и

2) Незначительные и сильные возмущения на сторонах переменного тока.

Стационарный режим - ступенчатая реакция регуляторов напряжения питания (P&Q) и постоянного тока

Система запрограммирована на запуск и достижение устойчивого состояния. Затем последовательно воздействуют на эталонную активную и реактивную мощность выпрямителя; опорное напряжение постоянного тока инвертора. Наблюдается динамическая реакция регуляторов. Запустите моделирование. Откройте АВТОБУСНЫЕ B1 STATION_1 И DC_SIDE_STATION_2 объемы (в соответствующих подсистемах Сбора данных). Осмотрите на станции 1 активную мощность на трассе 2 (1 п.у. = 200 МВт) и реактивную мощность (эталонные и измеренные значения) на трассе 3 (1 п.у. = 200 Мвар); на станции 2: напряжение постоянного тока (опорное и измеренное значения) на трассе 2 (1 п.у. = 200 кВ).

При t = 1,5 с, а -0,1 п.е. шаг сначала прикладывается к опорной активной мощности (уменьшение от 1 п.у. до 0,9 pu). Мощность стабилизируется приблизительно за 0,3 секунды. Шаги также прикладываются к опорной реактивной мощности выпрямителя (от 0 до -0,1 п.у.) при t = 2,0 с и к опорному напряжению постоянного тока инвертора (уменьшение от 1 п.у. до 0,95 п.у.) при t = 2,5 с. Обратите внимание на динамику регуляторов и на то, как они более или менее взаимно влияют. Схема управления пытается разъединить отклики активной и реактивной мощности.

Возмущения на стороне переменного тока

Деактивируйте шаги, примененные к трем ссылкам, изменив коэффициенты умножения на 100 в время шага. В подсистеме «Трехфазный программируемый источник напряжения» в системе переменного тока 1 измените значение параметра «Изменение времени» на «Амплитуда». Проверьте, что источник теперь запрограммирован на шаг -0,1 п.е. по величине напряжения при t = 1,5 с, на время 7 циклов. В блоке «Трехфазный отказ» измените на 1 коэффициент умножения во времени перехода. Трехфазный отказ 6 циклов будет применен при t = 2,1 с на станции 2 PCC (шина B2). Перезапустите моделирование.

После провала напряжения переменного тока на станции 1 отклонение активной и реактивной мощности от пре-возмущения составляет менее 0,09 п.е. и 0,2 п.у. соответственно. Время восстановления менее 0,3 с и снова достигается устойчивое состояние. Далее следует второе возмущение. Во время серьезного трехфазного отказа на станции 2 передаваемая мощность постоянного тока почти останавливается, и напряжение постоянного тока имеет тенденцию к увеличению (1,2 п.е.), поскольку емкость стороны постоянного тока чрезмерно заряжается. Специальная функция (Override to DC Voltage Control Override) в активном управлении мощностью (на станции 1) пытается ограничить напряжение постоянного тока в пределах фиксированного диапазона (см. маску контроллера). Система хорошо восстанавливается после сбоя в пределах 0,5 с. Можно наблюдать превышение активной мощности (1,33 п.е. в станции 1) и демпфированные колебания (около 10 Гц) в реактивной мощности.

Влияние контроля баланса напряжения постоянного тока

Откройте область VOLTAGE_BALANCE_CONTROL_STATION_2. Наконец, откройте диалоговое окно управления на Station 2 и убедитесь в том, что установлен флажок DC Voltage Balance. Цель контроля за балансом напряжения постоянного тока состоит в том, чтобы минимизировать отсутствие равновесия напряжения (сигнал Udc_0_mean = сумма положительных и отрицательных напряжений полюса). Способ создания дисбаланса заключается в использовании неравных значений емкости в положительном и отрицательном полюсах (например, Cp, деленное на 2). Сначала проверьте сигнал Udc_0_mean, активировав, а затем деактивировав регулятор баланса постоянного тока. Обратите внимание, что эта функция реагирует относительно медленно.