Описание

Гидравлическая генераторная установка мощностью 1000 МВт (машинная M1) соединена с центром нагрузки через длинную ЛЭП 500 кВ, 700 км. Центр нагрузки моделируется сопротивлением 5000 МВт. Нагрузка подается удаленным объектом 1000 МВт и локальной генерацией 5000 МВт (машина М2). Система была инициализирована так, что линия несет 950 МВт, что близко к ее загрузке импеданса помпажа (SIL = 977 МВт). В порядок поддержания устойчивости системы после отказов линии электропередачи компенсируется в центре статическим 200-Mvar Var Compensator (SVC). Заметьте, что эта модель SVC является фазорной моделью, действительной только для решения с переходной стабильностью. SVC не имеет модуля демпфирования колебаний степени (POD). Две машины оснащены Гидравлической Турбиной и Регулятором (HTG), Системой возбуждения и Стабилизатором Степени (PSS). Эти блоки расположены в двух подсистемах 'Turbine and Regulator'. Можно выбрать два типа стабилизаторов: типовую модель, использующую степень ускорения (Pa = различие между механической степенью Pm и выходной электроэнергией Peo) и Многодиапазонный стабилизатор, использующий отклонение скорости (dw). Тип стабилизатора может быть выбран путем определения значения (0 = Нет PSS 1 = Pa PSS или 2 = dw MB PSS) в постоянном блоке PSS.

В этом примере мы применяем отказы к системе 500 кВ и наблюдаем влияние PSS и SVC на устойчивость системы.

Симуляция

Примечание: Перед началом примера откройте блок Powergui и заметьте, что была проверена 'Phasor simulation'. Решение фазора намного быстрее, чем подробное решение 'standard'. В этом способе решения дифференциальные уравнения сети заменяются набором алгебраических уравнений на фиксированной частоте, таким образом резко сокращая время симуляции. Это позволяет проводить исследования кратковременной устойчивости мультимашинных систем, как показано ниже.

1. Инициализация

Обратите внимание, что система уже инициализирована для запуска в установившемся режиме. Если вы знакомы с процедурой Load Flow, можно пропустить этот элемент и перейти к шагу 2.

Откройте маску блоков M1 1000 MVA и M2 5000 MVA Synchronous Machine:

На вкладке Load Flow M1 машины параметр 'Generator type' устанавливается на 'PV', что указывает на то, что поток нагрузки будет выполняться с машиной, контролирующей свою активную степень и его терминальное напряжение. Параметр 'Active power generation' устанавливается на 950e6 Вт, и терминальное напряжение определяется маркированным M1 блоком Load Flow Bus и соединяется с клеммами машины.

Параметр 'Generator type' M2 машины установлен на 'swing', что указывает на то, что машина будет использоваться в качестве шины переключения для балансировки степени.

В меню Powergui выберите 'Load Flow'. Появится новое окно. В таблице отображаются сводные данные настроек потока нагрузки. Нажмите кнопку 'Compute', чтобы решить поток нагрузки. Теперь в таблице отображаются настоящие машины активные и реактивные степени.

Нажмите кнопку 'Apply', чтобы применить решение потока нагрузки к модели.

Осмотрите гидравлическую турбину и регулятор (HTG) и систему возбуждения, содержащиеся в двух подсистемах регулятора, чтобы отметить, что начальная механическая степень и напряжение возбуждения были автоматически инициализированы Потоком Нагрузки. Ссылки механические степени и ссылка напряжения для двух машин также были обновлены в двух постоянных блоках, соединенных на входах HTG и системы возбуждения: Pref1 = 0,95 pu (950 MW), Vref1 = 1pu; Pref2 = 0,8091 pu (4046 МВт), Vref2 = 1 pu.

2. Однофазный отказ - Влияние PSS - Нет SVC

Откройте диалоговое окно SVC и заметьте, что SVC установлен для работы в режиме «Var control (fixed susceptance)» с Bref = 0. Установка нуля Bref эквивалентна выводу SVC из обслуживания. Проверьте также, что два PSS (тип Pa) находятся в обслуживании (значение = 1 в постоянном блоке PSS) Запустите симуляцию и наблюдайте сигналы на возможностях 'Machines'. Для этого типа отказа система является стабильной без SVC. После устранения отказа колебание 0,8 Гц быстро демпфируется. Этот режим колебаний типичен для межсекционных колебаний в большой степени. Первый след на возможностях 'Machine' показывает различие углов d_theta1_2 ротора между двумя машинами. Передача степени максимальна, когда этот угол достигает 90 степеней. Этот сигнал является хорошим показателем устойчивости системы. Если d_theta1_2 превышает 90 степени в течение слишком длительного периода времени, машины потеряют синхронность, и система остается нестабильной. Вторая трассировка показывает скорости машины. Заметьте, что скорость машины 1 увеличений во время отказа, потому что в течение этого периода ее электрическая степень ниже, чем его механическая степень. Симулируя в течение длительного периода времени (50 секунд), вы также заметите, что скорости машины колеблются вместе на низкой частоте (0,025 Гц) после устранения отказа. Два PSS (Pa type) успешно увлажняют режим 0,8 Гц, но они неэффективны для демпфирования режима 0,025 Гц. Если вы выберете вместо этого Multi-Band PSS (значение = 2 в постоянном блоке PSS), вы заметите, что этот тип стабилизатора успешно увлажняет и режим 0,8 Гц, и режим 0,025 Гц.

Теперь повторите тест с двумя PSS вне обслуживания (значение = 0 в постоянном блоке PSS). Перезапустите симуляцию. Заметьте, что система нестабильна без PSS. Вы можете сравнить результаты с PSS и без него, дважды нажатие по 2-му синему блоку на правой оси. Можно также сравнить результаты, полученные с двумя методами решения 'Detailed' и 'Phasor', дважды кликнув по первому синему блоку на правой грани.

Примечание: Эта система естественно нестабильна без PSS, даже для небольших нарушений порядка. Например, если вы удалите отказ (путем отмены выбора фазы A в Fault Breaker) и примените шаг Pref 0,05 pu к машине 1, нестабильность будет медленно нарастать через несколько секунд.

3. Трехфазный отказ - Влияние SVC - Два PSS в эксплуатации

Теперь вы примените 3-фазный отказ и наблюдаете влияние SVC для стабилизации сети во время тяжелой аварийной ситуации. Поместите два PSS (тип Pa) в рабочее состояние (значение = 1 в постоянном блоке PSS. Перепрограммируйте блок 'Fault Breaker' в порядок, чтобы применить отказ от 3 фазы до земли. Проверьте, что SVC находится в фиксированном режиме восприимчивости с Bref = 0. Запустите симуляцию. Глядя на сигнал d_theta1_2, вы должны заметить, что две машины быстро выпадают из синхронизма после устранения отказа. В порядок не преследовать ненужную симуляцию, блок Simulink ® 'Stop' используется, чтобы остановить симуляцию, когда различие угла достигает 3 * 360degrees.

Теперь откройте меню блоков SVC и смените режим работы SVC на 'Регулирование напряжения'. Теперь SVC будет пытаться поддерживать напряжение, впрыскивая реактивные степени на линию, когда напряжение ниже, чем ссылка напряжение (1.009 pu). Выбранное опорное напряжение SVC соответствует напряжению шины с SVC вне обслуживания. Поэтому в установившемся состоянии SVC будет 'плавающим' и ожидает компенсации напряжения, когда напряжение отклоняется от его ссылки установленной точки.

Перезапустите симуляцию и заметьте, что система теперь стабильна с 3-фазным отказом. Вы можете сравнить результаты с SVC и без него, дважды нажатие по 3-му синему блоку на правой оси.

Ссылка

[1] D.Jovcic, G.N.Pillai «Аналитическое моделирование динамики TCSC» Транзакции IEEE ® по поставке степени, том 20, выпуск 2, апрель 2005, стр. 1097-1104