Документация

Введение

Пример, описанный в этом разделе, иллюстрирует, что приложение программного обеспечения Simscape™ Electrical™ Specialized Power Systems, чтобы изучить установившиеся и динамические характеристики объединенного контроллера потока энергии (UPFC) раньше уменьшало перегрузку степени в системе передачи.

Если вы не знакомы с UPFC, смотрите страницу с описанием для блока Unified Power Flow Controller (Phasor Type).

Описание энергосистемы

Однострочную схему смоделированной энергосистемы показывают в Системе Передачи на 500 кВ / 230 кВ.

UPFC используется, чтобы управлять потоком энергии в 500 кВ/230 kV система передачи. Система, соединенная в настройке цикла, состоит по существу из пяти шин (B1 к B5) соединенный через три линии электропередачи (L1, L2, L3) и два банка трансформатора на 230 кВ / на 500 кВ Tr1 и Tr2. Две электростанции, расположенные в системе на 230 кВ, генерируют в общей сложности 1 500 МВт, который передается к 500 кВ, 15000 эквивалентов MVA и к загрузке на 200 МВт, соединенной в шине B3. Каждая модель объекта управления включает регулятор скорости, систему возбуждения, а также стабилизатор энергосистемы (PSS). В нормальном функционировании большая часть способности генерации на 1 200 МВт электростанции № 2 экспортируется в эквивалент на 500 кВ до два 400 трансформаторов MVA, соединенных между шинами B4 и B5. Для этого примера мы рассматриваем случай непредвиденного обстоятельства, где только два трансформатора из три доступны (Tr2 = 2*400 MVA = 800 MVA). Поток загрузки показывает, что большая часть энергии, произведенной объектом № 2, передается через 800 банков трансформатора MVA (899 МВт из 1 000 МВт) и что 96 МВт циркулируют в цикле. Трансформатор Tr2 поэтому перегружается 99 MVA. Пример иллюстрирует, как UPFC может уменьшить эту перегрузку степени. UPFC, расположенный в правильном конце линии L2, используется, чтобы управлять активными и реактивными мощностями в шине на 500 кВ B3, а также напряжение в шине B_UPFC. UPFC состоит из два 100 MVA, основанные на IGBT, конвертеры (один конвертер шунта и один серийный конвертер, соединенный через шину DC). Серийный конвертер может ввести максимум 10% номинального напряжения линии к земле (28,87 кВ) последовательно с линией L2.

Этот пример доступен в power_upfc модель. Загрузите эту модель и сохраните ее в вашей рабочей директории как case2позволить дальнейшие модификации исходной системе.

Используя инструмент Machine Initialization блока Powergui, модель была инициализирована объектами № 1 и № 2, генерирующий соответственно 500 МВт и 1 000 МВт, и с UPFC из сервиса (Обойдите закрытый прерыватель). Получившийся поток энергии, полученный в шинах B1 к B5, обозначается на модели красными числами. Этот поток загрузки соответствует потоку загрузки, показанному в однострочной схеме в Системе Передачи на 500 кВ / 230 кВ.

Управление потоком энергии с UPFC

Параметры UPFC даны в диалоговом окне. Проверьте в параметрах данных о Степени, что серийный конвертер оценивается 100 инжекций напряжения имеющих MVA 0.1 pu. Конвертер шунта также оценивается 100 MVA. Также проверьте в параметрах управления, что конвертер шунта находится в режиме регулирования Напряжения и что серийный конвертер находится в режиме управления Потока энергии. Ссылочные активные и реактивные мощности UPFC установлены в пурпурных блоках, пометил Pref (pu) и Qref(pu). Первоначально Обходной прерыватель закрывается и получившийся естественный поток энергии в шине, B3 составляет 587 МВт и-27 Mvar. Блок Pref запрограммирован с начальной активной мощностью 5.87 соответствий pu естественному потоку энергии. Затем в t=10s Pref увеличен на 1 pu (100 МВт) с 5.87 pu до 6.87 pu, в то время как Qref сохранен постоянным в-0.27 pu.

Запустите симуляцию и считайте осциллограф UPFC, как P и Q, измеренный в шине B3, следуют за ссылочными значениями. Формы волны воспроизводятся ниже.

В t=5 s, когда Обходной прерыватель открыт, естественная степень отклонена от Обходного нарушителя к ветви серии UPFC без значимого переходного процесса. В t=10 s, степень увеличивается на уровне 1 pu/s. Требуется одна секунда для степени увеличиться до 687 МВт. Это увеличение на 100 МВт активной мощности в шине B3 достигается путем введения серийного напряжения 0.089 pu с углом 94 градусов. Это приводит к аппроксимированному уменьшению на 100 МВт в активной мощности, текущей через Tr2 (от 899 МВт до 796 МВт), который теперь несет приемлемую загрузку. Смотрите изменения активных мощностей в шинах B1 к B5 на осциллографе Линий VPQ.

UPFC P-Q управляемая область

Теперь откройте диалоговое окно UPFC и выберите параметры Show Control (серийный конвертер). Выберите Режим работы = Ручная инжекция Напряжения. В этом режиме управления напряжением, сгенерированным серийным инвертором, управляют два внешних сигнала Vd, Vq, мультиплексированный во входе Vdqref, и сгенерировало в блоке пурпурного Vdqref. Первые пять секунд Обходной прерыватель остается закрытым, так, чтобы траектория PQ осталась в (-27Mvar, 587 МВт) точка. Затем, когда прерыватель открывается, величина введенного серийного напряжения сползается, от 0,0094 до 0.1 pu. В 10 с угол введенного напряжения начинает варьироваться на уровне 45 градусов/с.

Запустите симуляцию и считайте осциллограф UPFC сигналы P и Q, кто варьируется согласно изменяющейся фазе введенного напряжения. В конце симуляции дважды кликните на синем блоке, пометил “Double click to plot UPFC Controllable Region”. Траектория реактивной мощности UPFC как функция ее активной мощности, измеренной в шине B3, воспроизводится ниже. Область, расположенная в эллипсе, представляет управляемую область UPFC.

Управление потоком энергии Используя PST

Несмотря на то, что не столь гибкий как UPFC, трансформатор сдвига фазы (PST) является, тем не менее, очень действенными средствами, чтобы управлять потоком энергии, потому что это действует непосредственно на угол фазы δ, как показано в Передаче Степени Между Двумя Источниками Напряжения Без и С PST. PST Является обычно используемым устройством, чтобы управлять потоком энергии на энергосистемах.

Вы будете теперь использовать PST с на загрузке касаются преобразователя (OLTC), чтобы управлять потоком энергии на вашей энергосистеме. Модель фазовращателя PST с помощью дельты шестиугольная связь доступна в библиотеке Simscape> Electrical> Specialized Power Systems> Power Grid Elements. Для получения дополнительной информации на этой связи PST, обратитесь к странице с описанием блока Three-Phase OLTC Phase Shifting Transformer Delta-Hexagonal (Phasor Type).

Удалите блок UPFC в своей модели, а также пурпурных блоках, управляющих UPFC. Также удалите подсистему Измерений UPFC и осциллограф UPFC. Добавьте блок Three-Phase OLTC Phase Shifting Transformer Delta-Hexagonal (Phasor Type) из библиотеки Simscape> Electrical> Specialized Power Systems> Power Grid Elements в вашу модель. Соединитесь терминалы ABC к B_UPFC соединяют шиной и соединяют терминалы abc с шиной B3. Теперь откройте диалоговое окно блока PST и измените следующие параметры:

Номинальная степень установлена в 800 MVA (максимальная ожидаемая передача степени через PST). Номер касаний определяется к 20, так, чтобы разрешение сдвига фазы было приблизительно 60/20 = 3 градуса на шаг.

В энергосистеме естественный поток энергии (без PST) от B_UPFC до B3 является P = + 587 МВт. Если V1and V2 в Передаче Степени Между Двумя Источниками Напряжения Без и С PST представляет внутренние напряжения систем, соединенных соответственно с B_UPFC и B3, это означает, что угол δ уравнения 1 положителен. Поэтому согласно уравнению 2, чтобы увеличить поток энергии от B_UPFC до B3, сдвиг фазы PST Ψ терминалов abc относительно терминалов ABC должен быть также положительным. Для этого типа PST касания должны быть перемещены в обратном направлении. Это достигается путем отправки импульсов во вход Down преобразователя касания PST.

Положением касания управляют путем отправки импульсов или во вход Up или во вход Down. В нашем случае, когда мы должны увеличить сдвиг фазы с нуля к положительным значениям, мы должны отправить импульсы во вход Down. Скопируйте блок Pulse Generator и соедините его с входом Down PST. Откройте диалоговое окно блока и измените следующие параметры:

Поэтому каждые 5 секунд касания будут перемещены одним шагом в обратном направлении, и сдвиг фазы увеличится приблизительно на 3 градуса.

Наконец, соединитесь, блок Bus Selector к измерению вывел m PST. Откройте его диалоговое окно и выберите следующие два сигнала:

Соедините эти два сигнала с двумя входами scope, чтобы наблюдать положение касания и сдвиг фазы в процессе моделирования. Установите время симуляции на 25 s и запускают симуляцию.

На осциллографе линий VPQ наблюдайте напряжения в шинах B1 к B5 и передаче активной и реактивной мощности через эти шины. Изменение положения касания, сдвиг фазы PST Ψ и передача активной мощности через шину B3 (степень через PST) и B4 (степень через трансформатор Tr2) воспроизводится на рисунке ниже.

Каждое изменение касания производит угловое изменение фазы приблизительно 3 градусов, приводящих к увеличению степени на 60 МВт через B3. В положении-2 касания, степени через трансформатор Tr2, столь же уменьшенный от 900 МВт до 775 МВт, таким образом достигая той же цели как UPFC для управления устойчивым состоянием. Вы могли получить лучшее разрешение в углу фазы и шагах степени путем увеличения числа касаний в OLTC.

Можно заметить, что дискретное изменение угла фазы производит перерегулирования и небольшие колебания в активной мощности. Эти колебания степени, которые являются типичной межобластью электромеханические колебания машин в электростанциях 1 и 2, быстро ослабляются стабилизаторами энергосистемы (PSSs), соединенный в системах возбуждения.

Если вы отключите PSS от vstab входа системы возбуждения (расположенный в Reg_M1 и подсистемах Reg_M2 электростанций), то вы поймете удар PSS на затухании колебания межобласти. Активная мощность через B3 с и без PSS воспроизводится ниже. Без PSS 1,2 Гц при ослабленных колебаниях степени явно недопустимы.