Static Var Compensator (Phasor Type)

Реализуйте фазорную модель трехфазного статического компенсатора var

Описание

Static Var Compensator (SVC) - это шунтируемое устройство семейства гибких систем передачи переменного тока (ФАКТЫ), использующее силовую электронику для управления степенью и улучшения стабильности переходного процесса в степенях [1]. SVC регулирует напряжение на своих клеммах, управляя количеством реактивной степени, вводимой или поглощаемой из степени. Когда напряжение системы низкое, SVC генерирует реактивную степень (емкость SVC). Когда напряжение системы высокое, оно поглощает реактивную степень (индуктивную SVC). Изменение реактивной степени осуществляется путем переключения трехфазных конденсаторных блоков и индукторных блоков, соединенных со вторичной стороны соединительного трансформатора. Каждая группа конденсаторов включается и выключается тремя тиристорными переключателями (тиристорный коммутируемый конденсатор или TSC). Реакторы или включают-отключают (тиристорный коммутируемый реактор или TSR) или контролируют фазу (тиристорный управляемый реактор или TCR).

Рисунок ниже показывает однолинейную схему статического компенсатора var и упрощённый блок его системы управления.

Однолинейная схема SVC и его Блока системы управления

Система управления состоит из:

Система измерения, измеряющая напряжение положительной последовательности, которое будет управляться. Используется основанная на Фурье система измерений, использующая одноступенчатое среднее значение.
Регулятор напряжения, который использует ошибку напряжения (различие между измеренным напряжением Vm и ссылки напряжением Vref), чтобы определить восприимчивость SVC B, необходимую для поддержания напряжения системы постоянным
Модуль распределения, который определяет TSC (и, в конечном счете, TSR), которые должны быть включены и выведены, и вычисляет угол α включения TCR
Система синхронизации с использованием фазовой автоподстройки (ФАП), синхронизируемой от вторичных напряжений, и импульсный генератор, который отправляет соответствующие импульсы в тиристоры

Блок SVC (Phasor Type) является фазорной моделью, и вы должны использовать его с методом симуляции фазора, активированным блоком Powergui. Может использоваться в трехфазных степенях вместе с синхронными генераторами, двигателями и динамическими нагрузками для выполнения исследований переходной устойчивости и наблюдения влияния СВК на электромеханические колебания и пропускную способность. Эта модель не включает подробные представления силовой электроники, системы измерения или системы синхронизации. Эти системы аппроксимируются скорее простыми передаточными функциями, которые дают правильное представление на основной частоте системы.

Подробная модель SVC, использующая три TSC и один TCR, представлена в power_svc_1tcr3tsc пример.

Характеристика SVC V-I

SVC может работать в двух различных режимах:

В режиме регулирования напряжения (напряжение регулируется в пределах, как объяснено ниже)
В режиме управления var (восприимчивость SVC поддерживается постоянной)

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

Характеристика SVC V-I

Пока чувствительность В SVC остается в пределах максимального и минимального значений восприимчивости, накладываемых общей реактивной степенью блоков конденсаторов (_Bcmax) и блоков реакторов (_Blmax), напряжение регулируется на ссылку напряжении Vref. Однако обычно используется падение напряжения (обычно от 1% до 4% при максимальной выходной реактивной степени), и характеристика V-I имеет наклон, указанный на рисунке. Характеристика V-I описывается следующими тремя уравнениями:

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

где

V	Положительное напряжение последовательности (pu)
Я	Реактивный ток (pu/Pbase) (I > 0 указывает на индуктивный ток)
Xs	Увеличение или падение реактивного напряжения (pu/Pbase)
Bcmax	Максимальная емкостная восприимчивость (pu/Pbase) со всеми TSC в обслуживании, без TSR или TCR
Blmax	Максимальная индуктивная восприимчивость (pu/Pbase) со всеми TSR в обслуживании или TCR при полной проводимости, без TSC
Pbase	Трехфазная базовая степень, заданная в диалоговом окне блока

Динамический ответ SVC

Когда SVC работает в режиме регулирования напряжения, его скорость отклика на изменение напряжения системы зависит от усилений регулятора напряжения (пропорциональная составляющая и интегральная составляющая Ki), падения реактивного напряжения Xs и прочности системы (короткая схема).

Для интегрального регулятора напряжения (Kp = 0), если пренебрегают постоянным временем измерения напряжения Tm и средней временной задержкой Td из-за включения клапана, система с обратной связью, состоящая из SVC и степени, может быть аппроксимирована системой первого порядка, имеющей следующую постоянную времени с обратной связью:

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

где

_Tc	Время замкнутого цикла константа
Ki	Пропорциональная составляющая регулятора напряжения (pu_B/pu_V/s)
Xs	Увеличение реактивного напряжения pu/Pbase
Xn	Эквивалентное реактивное сопротивление степени (pu/Pbase)

Это уравнение демонстрирует, что вы получаете более высокую скорость отклика, когда коэффициент усиления регулятора увеличивается или когда уровень короткой схемы системы уменьшается (более высокие значения Xn). Если вы учитываете задержки из-за системы измерения напряжения и запуска клапана, вы получаете колебательный ответ и, в конечном счете, нестабильность с слишком слабой системой или слишком большим усилением регулятора.

Параметры

Параметры SVC сгруппированы в две категории: Power Data и Control Parameters. Используйте список Отобразить (Display), чтобы выбрать группу параметров, которую вы хотите визуализировать.

Вкладка «степень»

Ignore negative-sequence current

SVC моделируется трехпроводной системой с использованием двух источников тока. SVC не генерирует ток нулевой последовательности, но может генерировать токи отрицательной последовательности во время несбалансированной операции системы. Восприимчивость SVC к отрицательной последовательности принята идентичной ее значению положительной последовательности, определяемому значением B, вычисленным регулятором напряжения.

Установите этот флажок, чтобы игнорировать ток отрицательной последовательности. Выбран параметр по умолчанию.

Nominal voltage and frequency

Номинальное линейное напряжение в Vrms и номинальная системная частота в hertz. По умолчанию это [500e3, 60].

Three-phase base power

Трехфазная базовая степень, в VA, используется для определения следующих параметров в pu: падение реактивного напряжения Xs, усиление Kp и Ki регулятора напряжения PI и эталонная восприимчивость Bref. Эта базовая степень также используется для нормализации выходного сигнала восприимчивости B. По умолчанию это 200e6.

Reactive power limits

Максимальные реактивные степени SVC при напряжении 1 pu, в изменениях. Введите положительное значение для емкостной реактивной степени Qc (переменные, генерируемые SVC) и отрицательное значение для индуктивной реактивной степени Q1 (переменные, поглощенные SVC). По умолчанию это [200e6, -200e6].

Average time delay due to thyristor valves firing

Средняя задержка времени, симулирующая несимметричное изменение основного тока тиристора, когда модуль распределения отправляет порядок переключения на импульсный генератор. Поскольку импульсы должны быть синхронизированы с тиристорными коммутационными напряжениями, эта задержка обычно изменяется между 0 и 1/2 циклом. Предлагаемое среднее значение составляет 4 мс. По умолчанию это 4e-3.

Вкладка Контроллер

Mode

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

Reference voltage Vref

Этот параметр недоступен, когда параметру Mode задано значение Var control (Fixed susceptance Bref) или когда External выбран.

Опорное напряжение, в pu, используемое регулятором напряжения. По умолчанию это 1.0.

External

Когда External выбран, Simulink^® вход с именем Vref появляется на блоке, что позволяет управлять опорным напряжением от внешнего сигнала (в pu). Поэтому параметр Reference voltage недоступен. Выбран параметр по умолчанию.

Droop Xs

Этот параметр недоступен, когда параметру Mode задано значение Var control (Fixed susceptance Bref).

Падение реактивного напряжения, в pu/Pbase, определяющее наклон характеристики V-I. По умолчанию это 0.03.

Voltage regulator gains

Этот параметр недоступен, когда параметру Mode задано значение Var control (Fixed susceptance Bref).

Пропорциональный коэффициент усиления (pu of B )/( pu of V) и интегральная составляющая, в pu_B/pu_V/s, регулятора напряжения. По умолчанию это [0 300].

Susceptance Bref

Этот параметр недоступен, когда параметру Mode задано значение Voltage regulation.

Эталонная восприимчивость, в pu/Pbase, когда SVC работает в режиме var control. По умолчанию это 0.0.

Входы и выходы

A B C

Три терминала SVC.

Vref

Вход Simulink опорного сигнала напряжения.

Этот вход видим только, когда проверяется параметр External control of reference voltage Vref.

m

Выходной вектор Simulink, содержащий шесть внутренних сигналов SVC. Эти сигналы являются либо векторами напряжений и токов (комплексными сигналами), либо сигналами управления. К ним можно получить индивидуальный доступ с помощью блока Bus Selector. Они, по порядку:

Сигнал	Группа сигналов	Имена сигналов	Определение
1-3	Степень Iabc (cmplx)	Ia (pu) Ib ( pu) Ic (pu)	Токи фазора Ia, Ib, Ic, вытекающие в SVC (pu)
4	Контроль	Vm (pu)	Значение положительной последовательности измеренного напряжения (pu)
5	Контроль	B (pu)	SVC posceptance output от регулятора напряжения (pu). Положительное значение указывает, что SVC является емкостным.
6	Контроль	Q (pu)	Выход реактивной степени SVC (pu). Положительное значение указывает на индуктивную операцию.

Примеры

The power_svc пример иллюстрирует статический компенсатор var (SVC), используемый для регулирования напряжения в системе 500 кВ, 3000 МВА. Когда напряжение системы низкое, SVC генерирует реактивную степень (емкость SVC), а когда напряжение системы высокое, она поглощает реактивную степень (индуктивная SVC).

Ссылки

[1] Н. Г. Хингорани, Л. Гюги, "Понимание ФАКТОВ; Концепции и технология гибких систем передачи переменного тока, "IEEE^® Книга прессы, 2000

См. также

Статический синхронный компенсатор (тип фазора)

Введенный в R2006a

Документация