Описание

Соединение постоянного тока мощностью 1000 МВт (500 кВ, 2kA) используется для передачи степени 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 6-импульсных тиристорных моста, соединенных последовательно. Выпрямитель и инвертор соединены между собой через распределенную линию параметров 300 км и два реактора сглаживания 0,5 H. Преобразователи отводов трансформатора не моделируются, и приняты фиксированные отводы. Откройте два блока трансформаторов в подсистемах выпрямителя и инвертора, чтобы увидеть коэффициенты, приложенные к первичному напряжению: 0,90 на стороне выпрямителя и 0,96 на стороне инвертора. Реактивная степень, требуемая преобразователями, обеспечивается набором конденсаторных блоков плюс 11-й, 13-й и высокочастотные фильтры на общей сложности 600 Мвар с каждой стороны. Два выключателя используются для устранения неисправностей на стороне переменного тока инвертора и стороне постоянного тока выпрямителя.

В каждом конвертере реализованы функции защиты постоянного тока. В выпрямителе защита от отказа постоянного тока обнаруживает и заставляет угол задержки входить в область инвертора так, чтобы гасить ток отказа. В инверторе управление предотвращением отказа коммутации будет обнаруживать отказы переменного тока и уменьшать максимальный предел угла задержки в порядок уменьшения риска отказа коммутации. Блоки обнаружения низкого напряжения переменного тока блокируют защиту от отказа постоянного тока при обнаружении падения напряжения переменного тока. Блок Master Control инициирует запуск и остановку конвертеров, а также увеличение и понижение текущих ссылок. Энергосистема и система управления дискретизированы на шаг расчета Ts = 50 нас. Заметьте, что функция «Model initialization» модели автоматически устанавливает Ts = 50e-6 в рабочей рабочей области MATLAB ®. Описание систем управления представлено в Примере системы передачи HVDC Руководства пользователя.

Симуляция

Система запрограммирована на запуск и достижение устойчивого состояния. Затем прикладывают шаги к ссылке току выпрямителя и к инвертору ссылки напряжение порядка чтобы наблюдать динамическую характеристику регуляторов. Наконец, инициируется последовательность остановки, чтобы отключить питание постоянного тока перед блокировкой преобразователей. Запустите симуляцию. Откройте возможности RECTIFIER и INVERTER (в Подсистеме сбора данных) и наблюдайте напряжение линии постоянного тока на трассировке 1 (1pu = 500 кВ) и ток линии постоянного тока (опорные и измеренные значения) на трассировке 2 (1pu = 2kA).

Запуск и остановка

В главном блоке управления преобразователи деблокируются и запускаются путем увеличения ссылки выпрямителя и инвертора. При t = 0,02 с (то есть, когда конвертеры при демпфировании) уставочный ток растёт до минимального значения 0,1 пу за 0,3 с (0,33 пу/с). В конце этого первого наклона (t = 0,32 с) линия постоянного тока заряжается своим номинальным напряжением, и напряжение постоянного тока достигает установившегося состояния. При t = 0,4 с уставочный ток растёт с 0,1 пу до 1 пу (2kA) за 0,18 с (5 пу/с). В конце этой стартовой последовательности (t = 0,58 с) постоянный ток достигает устойчивого состояния. ВЫПРЯМИТЕЛЬ затем управляет током, а ИНВЕРТОР управляет напряжением. В установившемся состоянии углы включения альфа-стрельбы (трасса 3) составляют 16,5 степени и 143 степени соответственно на сторонах RECTIFIER и INVERTER. Угол вымирания гамма (минимальное значение) измеряется в INVERTER и показан в трассировке 4. В установившемся состоянии минимальное значение находится между 22 и 24 степенями. Режим управления операцией (целое число от 0 до 6) показан в трассировке 4 (0 = заблокирован; 1 = Управление током; 2 = Регулирование напряжения; 3 = Альфа-минимальное ограничение; 4 = максимальное ограничение Альфа; 5 = Принудительный или постоянный альфа; 6 = Гамма-контроль). На t = 1,4 с последовательность Stop инициируется увеличением тока до 0,1 pu. На t = 1,6 с Принудительная Альфа в Выпрямителе гасит ток, а на Инверторе Принудительная Альфа снижает напряжение постоянного тока. На t = 1,7 с импульсы блокируются в обоих конвертерах.

Переходная характеристика регуляторов тока и напряжения

Проверьте в главном элементе управления, что переключатель «Enable Ref. Current Step» находится в верхнем положении. Этот переключатель используется для приложения шага к ссылке напряжению. Также проверьте, что шаг опорного напряжения включен в элементе управления инвертора. При t = 0,7 с, шаг -0,2 pu сначала применяется к опорному току (уменьшение с 1 pu до 0,8 pu) и при t = 0,8 с, уставочный ток сбрасывается к своему исходному значению 1 pu. Ток стабилизируется приблизительно за 0,1 секунды. Шаги также применяются к опорному напряжению инвертора (-0,1 пу/+ 0,1 пу при t = 1,0 с/1,1с).

Отказ линии постоянного тока на выпрямителе

Деактивируйте шаги, приложенные к ссылке тока и к ссылке напряжения в главном управлении и в управлении инвертором соответственно путем установки переключателей в более низкое положение. В блоке DC Fault измените на 1 коэффициент умножения 100 во времени переключения так, чтобы отказ теперь применялся при t = 0,7 с. Уменьшите время остановки симуляции с 2 до 1,4 с. Защита DC Fault (DCPROT) в выпрямителе активируется по умолчанию. Откройте возможности FAULT, чтобы наблюдать ток отказа постоянного тока. Перезапустите симуляцию.

При отказе ток постоянного тока быстро увеличивается до 2,3 pu, и напряжение постоянного тока падает до нуля в выпрямителе. Это падение напряжений постоянного тока видим Ограничитель Зависящего от Напряжения Порядка Тока (VDCOL), который уменьшает уставочный ток до 0,3 pu в выпрямителе. В отказе продолжает циркулировать ток постоянного тока. Затем, при t = 0,77 с, угол включения выпрямителя альфа принуждается к 166 степеням защитой от постоянного тока, потому что обнаруживается падение напряжения постоянного тока (VdL < 0,5 pu на протяжении более 70 мс). Выпрямитель теперь работает в режиме инвертора. Напряжение линии постоянного тока становится отрицательным, и энергия, сохраненная в линии, возвращается в сеть переменного тока, вызывая быстрое исчезновение тока отказа при его следующем пересечении нулем. Затем альфа освобождается при t = 0,87 с и нормальное постоянное напряжение и ток восстанавливаются приблизительно за 0,4 с.

Отказ от линии к земле переменного тока на инверторе

В блоке DC Fault измените коэффициент умножения 1 во времени Switching на 100, чтобы устранить отказ DC. В блоке A-G Fault измените на 1 коэффициент умножения 100 в временах Переключения так, чтобы отказ линии на землю 6 циклов теперь применялся при t = 0,7 с. Подсистема обнаружения низкого напряжения переменного тока (LACVD) в предохранениях выпрямителя и инвертора и управлении предотвращением отказа коммутации (CCVD) Перезапустите симуляцию.

Заметьте колебания 120 Гц в напряжении постоянного тока и токах во время отказа. Когда отказ устраняется на t = 0,8 с, VDCOL работает и уменьшает уставочный ток до 0,3 pu. Система восстанавливается примерно через 0,35 с после устранения отказа. LACVD обнаруживает отказ и блокирует защиту от отказа постоянного тока, которая не должна обнаруживать отказ постоянного тока, даже если напряжение линии постоянного тока падает. Проверьте выход CFPREV (A_min_I), который уменьшает максимальный предел угла задержки в порядок, чтобы увеличить запас коммутации во время и после отказа. Теперь отключите защиту CFPREV, отменив выбор «ON State» в диалоговом окне CFPREV. Перезапустите симуляцию и наблюдайте различие во времени восстановления передачи постоянного тока. Обратите внимание, что отказ коммутации теперь происходит во время восстановления. Отказ коммутации является результатом отказа входного клапана взять на себя постоянный ток, прежде чем напряжение коммутации изменит свою полярность. Симптомами являются нулевое напряжение постоянного тока на пораженном мосту, вызывающее увеличение тока постоянного тока со скоростью, определяемой в основном индуктивностью схемы постоянного тока.