Описание

Ветропарк, состоящий из шести 1.5-MW ветряных турбин, соединяется с 25-kV распределительной системой, экспортирует степень в 120-kV сетку через 25-километровый 25-kV фидер. 9-MW ВЭС моделируется тремя парами ветряных турбин мощностью 1,5 МВт. Ветряные турбины используют асинхронные генераторы (IG) беличьей клетки. Обмотка статора соединяется непосредственно с сеткой 60 Гц, а ротор приводится в действие ветряным двигателем переменного шага. Угол тангажа управляется порядок ограничить выходную степень генератора своим номинальным значением для ветров, превышающих номинальную скорость (9 м/с). Для порядка мощности скорость IG должна быть немного выше синхронной скорости. Скорость изменяется приблизительно между 1 pu при отсутствии нагрузки и 1.005 pu при полной нагрузке. Каждый ветряной двигатель имеет систему защиты, контролирующую напряжение, ток и скорость машины.

Реактивная степень, поглощаемая IG, частично компенсируется конденсаторными блоками, подключенными к каждой шине низкого напряжения ветряного двигателя (400 кв на каждую пару турбины 1,5 МВт). Остальная реактивная степень, необходимая для поддержания 25-kV напряжения на шине B25 близкой к 1 pu, обеспечивается 3-Mvar STATCOM с настройкой падения на 3%.

Откройте блок «Ветропарк» и посмотрите на «Ветряной двигатель 1». Откройте меню турбины и проверьте два набора параметров, заданных для турбины и генератора. Каждый блок ветряного двигателя выполнен в виде двух турбин мощностью 1,5 МВт. Откройте меню турбины, выберите «данные турбины» и проверьте «Отображение характеристики степени ветряного двигателя». Механическая степень турбины как функция скорости турбины отображается для скоростей ветра от 4 м/с до 10 м/с. Номинальная скорость ветра, дающая номинальную механическую степень (1pu = 3 МВт), составляет 9 м/с. Модель ветряного двигателя и модель statcom (из библиотеки «ФАКТОВ») являются фазорными моделями, которые позволяют проводить переходные исследования типа устойчивости с длительными временами симуляции. В этом примере система наблюдается в течение 20 с.

Скорость ветра, приложенная к каждому турбине, управляется блоками «Ветер 1» к блоку «Ветер 3». Первоначально скорость ветра устанавливается на уровне 8 м/с, затем, начиная с t = 2с для «Ветряной двигатель 1», скорость ветра протаскивается до 11 м/с за 3 секунды. Тот же порыв ветра прикладывается к турбине 2 и турбине 3, соответственно с задержками 2 секунды и 4 секунды. Затем на t = 15 с на клеммах низкого напряжения (575 В) ветряного двигателя 2 прикладывается временный отказ.

Симуляция

Реакция турбины на изменение скорости ветра

Запустите симуляцию и наблюдайте сигналы на возможностях «Ветряные турбины», контролирующие активную и реактивную степень, скорость генератора, скорость ветра и угол тангажа для каждого турбины. Для каждой пары турбины сгенерированная активная степень начинает увеличиваться плавно (вместе со скоростью ветра), чтобы достичь своего номинального значения 3 МВт приблизительно за 8 с. За это время скорость турбины увеличится с 1.0028 pu до 1.0047 pu. Первоначально угол тангажа блейдов турбины равен нулю степени. Когда выход степени превысить 3 МВт, угол тангажа увеличивается с 0 ° до 8 ° порядок чтобы вернуть выход степени к номинальному значению. Заметьте, что поглощенная реактивная степень увеличивается, когда генерируемая активная степень увеличивается. При номинальной степени каждая пара ветряного двигателя поглощает 1,47 Мвар. Для скорости ветра 11 м/с, общее экспортированная степень, измеренное на B25 шине, составляет 9 МВт, и statcom поддерживает напряжение на уровне 0,984 pu, генерируя 1,62 Mvar (см. B25 «возможности Bus» и «Statcom»).

Операция системы защиты

При t = 15 с на клеммах ветряного двигателя 2 прикладывается отказ от фазы к фазе, из-за чего турбина отключается при t = 15,11 с. Если вы смотрите внутрь блока «Защиты ветряного двигателя», то увидите, что отключение инициировано защитой от пониженного напряжения переменного тока. После отключения турбины 2 турбины 1 и 3 продолжают генерировать по 3 МВт.

Влияние STATCOM

Теперь вы будете наблюдать влияние «STATCOM». Сначала откройте блок отказ» и отключите отказ фазы. Затем выведите «STATCOM» из обслуживания путем двойного нажатия по блоку «Manual Switch», подключенному к входу «Trip» «STATCOM». Перезапустите симуляцию. На «B25 шине» наблюдайте, что из-за отсутствия поддержки реактивной степени напряжение на шине «B25» теперь падает до 0,91pu. Это низкое напряжение условия результатов в перегрузке IG «Ветряного двигателя 1». «Ветряной двигатель 1» отключен при t = 13.43 с. Если вы загляните внутрь блока «Защиты ветряного двигателя», то увидите, что отключение инициировано защитой от перегрузки по току переменного тока.

Регенерация начальных условий

Этот пример настройки со всеми состояниями, инициализированными так, что симуляция начинается в установившемся состоянии. Начальные условия были сохранены в файле «power_wind_ig.mat». Когда вы открываете эту модель, коллбэк InitFcn (в свойствах модели/обратных вызовах) автоматически загружает в вашу рабочую область содержимое этого .mat файла (переменная «xInitial»).

Если вы измените эту модель или измените значения параметров компонентов степени, начальные условия, сохраненные в переменной «xInitial», перестанут быть действительными, и Simulink ® выдаст сообщение об ошибке. Чтобы регенерировать начальные условия для измененной модели, выполните следующие шаги:

1. На панели Параметров конфигурации снимите флажок «Initial состояния» параметра.

2. Откройте подсистему "Ветряной завод" и в блоках Timer с метками "Wind1" и "Wind2," Wind3 "временно отключите изменения скорости ветра, умножив вектор" Time (s) "на 100.

3. В подсистеме «Ветряной завод» дважды нажатие кнопки блок «Трехфазный отказ» и отключите AB от отказа заземления (снимите флажки «Отказ фазы A» и «Отказ фазы B»).

4. Запустите симуляцию. Когда симуляция будет завершено, проверьте, что устойчивое состояние было достигнуто, посмотрев на формы волны, отображенные в возможностях. Конечные состояния, которые были сохранены в массиве «xFinal», могут использоваться в качестве начальных состояний для будущих симуляций. Выполнение следующих двух команд копирует эти окончательные условия в «xInitial» и сохраняет эту переменную в новом файле (myModel_init.mat).

>> xInitial=xFinal;

>> save myModel_init xInitial

5. В окне InitFcn панели Свойства замените первую линию команд инициализации на «load myModel_init.» При следующем открытии этой модели переменная xInitial, сохраненная в файле myModel_init.mat, будет загружена в вашу рабочую область.

6. На панели «Параметры конфигурации» установите флажок «Начальное состояние».

7. Запустите симуляцию и проверьте, что ваша модель начинается в установившемся состоянии.

8. Откройте подсистему «Wind Farm» и в блоках Timer, обозначенных «Wind1,» «Wind2» и «Wind3», снова включите изменения скорости ветра соответственно t = 2 с, t = 4 с и t = 6 с (удалите 100 коэффициентов умножения).

9. В подсистеме «Ветряной завод» повторно включите AB на заземление в блоке «Трехфазный отказ» (проверяйте «Отказ фазы A» и «Отказ фазы B»)

10. Сохраните модель.