Описание

Статический Синхронный Компенсатор (STATCOM) является одним из устройств ключа FACTS. На основе полученного напряжением конвертера STATCOM регулирует системное напряжение путем поглощения или производства реактивной энергии. Вопреки основанному на тиристоре Статическому компенсатору var (SVC) STATCOM текущим выходом (индуктивный или емкостный) можно управлять независимый от системного напряжения AC.

Энергосистема состоит из двух эквивалентов на 500 кВ (соответственно 3000 MVA и 2500 MVA) соединенный 600-километровой линией электропередачи. Когда STATCOM не находится в операции, "естественный" поток энергии на линии электропередачи составляет 930 МВт от шины B1 к B3. STATCOM расположен в средней точке линии (соедините шиной B2), и имеет оценку +/-100MVA. Этот STATCOM является моделью фазовращателя типичного трехуровневого PWM STATCOM. Если вы откроете диалоговое окно STATCOM и выберете "Display Power data", вы будете видеть, что наша модель представляет STATCOM, наличие DC соединяет номинальное напряжение 40 кВ с эквивалентной емкостью 375 мкФ. На стороне AC ее общий эквивалентный импеданс является 0.22 pu на 100 MVA. Этот импеданс представляет реактивное сопротивление утечки трансформатора и реактор фазы ИГБТ-Бридж фактического PWM STATCOM.

Симуляция

1. STATCOM динамический ответ

Мы теперь проверим динамический ответ нашей модели. Откройте диалоговое окно STATCOM и выберите "Display Control parameters". Проверьте, что "Режим работы" установлен в "Регулирование напряжения" и что "Внешнее управление ссылочного напряжения Vref" выбран. Кроме того, параметр "свисания" должен быть установлен на 0,03 и "Усиления Регулятора Vac" к 5 (пропорциональная составляющая Kp) и 1000 (интегральная составляющая Ки). Закройте диалоговый блок STATCOM и откройте блок "Step Vref" (красный блок таймера, соединенный с входом "Vref" STATCOM). Этот блок должен быть запрограммирован, чтобы изменить ссылочное напряжение Vref можно следующим образом: Первоначально Vref установлен в 1 pu; в t=0.2 s, Vref уменьшен к 0.97 pu; затем в t=0.4 s, Vref увеличен до 1,03; и наконец в 0,6 с, Vref задержан к 1 pu. Кроме того, убедитесь, что прерыватель отказа в шине, которой B1will не управляют во время симуляции (параметры "Переключение фазы A, B и C" не должны быть выбраны).

Запустите симуляцию и посмотрите на осциллограф "VQ_STATCOM". Первый график отображает сигнал Vref (пурпурный trace) наряду с измеренным напряжением положительной последовательности Vm в шине STATCOM (желтый trace). Второй график отображает реактивную мощность Qm (желтый поглощенный trace) (положительное значение) или сгенерированный (отрицательная величина) STATCOM. Qref сигнала (пурпурный trace) не относится к нашей симуляции, потому что STATCOM находится в "Регулировании напряжения" а не в "Управлении Var".

Рассмотрение Qm сигнализирует, что мы можем решить, что постоянная времени с обратной связью системы составляет приблизительно 20 мс. Эта постоянная времени зависит, в основном, от силы энергосистемы в шине B2 и на запрограммированных усилениях Регулятора Vac STATCOM. Чтобы видеть удар усилений регулятора, умножьте два усиления Усилений Регулятора Vac на два и повторно выполните симуляцию. Необходимо наблюдать намного более быстрый ответ с маленьким перерегулированием.

Смотря на сигналы Vm и Vref, вы видите, что STATCOM не действует в качестве совершенного регулятора напряжения (Vm не следует точно за ссылочным напряжением Vref). Это происходит из-за свисания регулятора (регулирующий наклон) 0.03 pu. Для данной максимальной емкостной/индуктивной области значений это свисание используется, чтобы расширить линейный рабочий диапазон STATCOM и также гарантировать автоматическое разделение нагрузки другими компенсаторами напряжения (если таковые имеются). Установите параметр свисания на 0 и усиления регулятора напряжения назад к 5 (Kp) и 1000 (Ки). Если вы затем запустите симуляцию, вы будете видеть, что измеренное напряжение Vm теперь следует отлично за ссылочным напряжением Vref.

2. STATCOM по сравнению с SVC при условии отказа

Мы теперь сравним нашу модель STATCOM с моделью SVC, имеющей ту же оценку (+/-100 MVA). Если вы дважды кликнете на "Энергосистеме SVC" (пурпурный блок), вы будете видеть SVC, соединенный с энергосистемой, похожей на энергосистему, на которой соединяется наш STATCOM. Удаленный отказ будет симулирован в обеих системах с помощью прерывателя отказа последовательно с импедансом отказа. Значение импеданса отказа было запрограммировано, чтобы произвести 30%-й перекос напряжения в шине B2. Прежде, чем запустить симуляцию, вы сначала отключите блок "Step Vref" путем умножения временного вектора на 100. Вы будете затем программировать прерыватель отказа путем выбора параметров "Переключение фазы A, B и C" и проверять, что прерыватель запрограммирован (посмотрите на параметр "Времени перехода") действовать в t=0.2 s на срок 10 циклов. Проверяйте также, что у прерывателя отказа в "Энергосистеме SVC" есть те же параметры. Наконец, задержите свисание STATCOM к его исходному значению (0.03 pu).

Запустите симуляцию и посмотрите на "SVC по сравнению с STATCOM" осциллограф. Первый график отображает измеренное напряжение Vm в обеих системах (пурпурная трассировка для SVC). Второй график отображает измеренную реактивную мощность Qm, сгенерированный SVC (пурпурный trace) и STATCOM (желтый trace). Во время отказа с 10 циклами может наблюдаться основное отличие между SVC и STATCOM. Реактивная энергия, произведенная SVC, является-0.48 pu, и реактивная энергия, произведенная STATCOM, является-0.71 pu. Мы можем затем видеть, что максимальная емкостная энергия, произведенная SVC, пропорциональна квадрату системного напряжения (постоянная реактивная проводимость), в то время как максимальная емкостная энергия, произведенная STATCOM, уменьшается линейно с уменьшением напряжения (постоянный ток). Эта способность обеспечить больше емкостной степени во время отказа является одним важным преимуществом STATCOM по SVC. Кроме того, STATCOM будет обычно показывать более быстрый ответ, чем SVC, потому что с полученным напряжением конвертером, STATCOM не имеет никакой задержки, сопоставленной с увольнением тиристора (в порядке 4 мс для SVC).