Сравнение трех Стабилизаторов энергосистемы (PSS) Используя систему тестирования 2D области Кандура с четырьмя машинами

Три PSS сравнены с помощью тех же настроек для всех машин:

1) MB-PSS с упрощенными настройками: тип PSS4B IEEE® согласно Станд. IEEE 421.5

2) Обычная Delta w PSS от П. Кандура (Касательно [1], стр 814-815, и Касательно [2])

3) Обычная ускоряющая степень (Па Delta) PSS

Описание

Система тестирования состоит из двух полностью симметричных областей, соединенных двумя линиями на 230 кВ 220 км длиной. Это было специально предназначено в [1,2], чтобы изучить низкую частоту электромеханические колебания в больших взаимосвязанных энергосистемах. Несмотря на его небольшой размер, это подражает очень тесно поведению типичных систем в фактической операции. Каждая область оборудована оцененными 20 кВ генераторов двух идентичных круглых роторов / 900 MVA. Синхронные машины имеют идентичные параметры [1,2], за исключением инерции, которая является H = 6,5 с в области 1 и H = 6,175 с в области 2 [1]. Тепловые объекты, имеющие идентичные регуляторы скорости, далее приняты во всех местоположениях, в дополнение к быстрым статическим возбудителям с 200 усилениями [1,2]. Загрузка представлена как постоянные импедансы и разделение между областями таким способом, которым область 1 экспортирует 413 мВт в область 2. Поскольку загрузка импеданса скачка одной строки является приблизительно 140 MW [1], система несколько подчеркнута, даже в установившемся. Ссылочный поток загрузки с M2 полагал, что слабая машина такова, что все генераторы производят приблизительно 700 МВт каждый. Результаты видны путем открытия Powergui и выбора Machine Initialization. Они немного отличаются от [1], потому что профиль напряжения загрузки был улучшен (сделанный ближе к единице) путем установки 187 Mvar больше конденсаторов в каждой области. Кроме того, передача и потери при перезаписи могут варьироваться в зависимости от уровня детализации по представлению генератора и линии.

Симуляция

1. Анализ маленький сигнала систем

Для начального понимания сетевого поведения мы можем симулировать его ответы разомкнутого контура (PSSmodel = 0) к 5 импульсам %-величины, запросил 12 циклов в ссылке напряжения M1. Этот тест активируется путем открытия таймера, управляющего ссылкой напряжения M1 и изменяющего коэффициент умножения вектора времени перехода с 100 до 1. Точно так же повреждение линии должно быть деактивировано путем изменения от 1 до 100 коэффициент умножения вектора времени перехода в устройстве "Отказа" и прерывателях линии "Brk1" и "Brk2". После запуска симуляции ответы сигналов визуализируются путем открытия "Машин" и "Системных" осциллографов на основной схеме. Все сигналы показывают незатухающее продвижение колебаний неустойчивости. Модальный анализ ускоряющих степеней этих четырех машин показывает три доминирующих режима:

Если одна из этих двух линий прямой связи удалена путем установки прерывателей "Brk1" и "Brk2" в открытой позиции, возможно достигнуть другой установившейся точки устойчивого равновесия с теми же шаблонами генерации и загрузки. Это называется сетью постнепредвиденного обстоятельства, легкой инициализировать использование инструмента Machine Initialization Powergui. Модальный анализ ответов этой сети на те же 5 импульсов %-величины, которые используют, 12 циклов в ссылке напряжения M1 показывают это, в то время как два локальных режима остаются в основном неизменными и в частоте и в ослабляющий (fn=1.10Hz, z=0.09 в области 1 и fn=1.15Hz, z=0.08 в области 2), сдвиги режима межобласти на намного более низкую частоту со все еще отрицательным затуханием (i.e.: нестабильный): (fn = 0.44 Гц, z =-0.015).

2. Настройка PSS

Настройки MB-PSS были легко выбраны путем варьирования центральной частоты и усиления каждой полосы, чтобы достигнуть почти плоского фазового отклика между 0,1 Гц и 5 Гц. Delta w настройки PSS от Kundur [1] с двумя изменениями: увеличение усиления от 20 до 30 и сложение постоянной времени преобразователя на 15 мс. Чтобы видеть частотные характеристики этих PSSs, нажмите на Диаграмму Боде Показа значка PSS на основной схеме.

Этот рисунок подтверждает, что фаза MP-BSS является эффективно плоской приблизительно 20-40 градусов в области частотного диапазона интереса. Delta w PSS имеет полную плохую форму фазы, особенно приблизительно 1-2 Гц, который делает не могущим справиться быстрее локальный или режимы межмашины в мультимодульных электростанциях. В отличие от этого, Па Delta, PSS имеет хорошую комбинацию большой прибыли и усовершенствования фазы выше 0,3 Гц, несмотря на то, что это непрактично в низкой частоте, где это показывает усовершенствование фазы на 180 градусов, которое на самом деле оказывает влияние дестабилизации несмотря на довольно маленькое низкочастотное усиление. Наконец, даже при том, что низкочастотное формирование Delta w PSS является удовлетворительным в в целом, его отклонение DC (размытие) не достаточно эффективно, обеспечивая в пять раз меньше затухания, чем MB-PSS (изменение масштаба на графике величины видеть это).

3. Оценка Эффективности маленькая сигнала (импульс с 12 циклами на ссылке напряжения G1)

Чтобы симулировать отклики системы с обратной связью маленькие сигнала, вектор времени перехода из прерывателей и устройств отказа на основной схеме должен быть отключен путем умножения его 100 как выше (разделите 1). Затем блок таймера, управляющий ссылкой напряжения M1, активируется таким же образом путем удаления любого умножения 100, i.e. путем изменения от 100 до 1. Выберите PSS, который будет симулирован установкой PSSmodel = 1,2,3. Запустите симуляцию и запишите переменные, которые вы хотите сравнить последний. Большинство полезных переменных, таких как скорость машины и терминальное напряжение хранится в матрицах W и Vt (взгляд в "Машинах" и "Системных" блоках на основной схеме для других переменных.) Этот процесс был повторен для трех PSSs. Чтобы видеть сравнения, двойной щелчок по значку Показывают результаты: Продвиньтесь в vref M1. Фигура содержит четыре графика: главный график показывает передачу степени от области 1 - 2; второй является скорость M1, затем ускоряющая степень M1 и нижний график являются терминальным напряжением M1.

Все PSSs делают хорошее задание, стабилизирующее естественно нестабильную систему. Однако ясно, что MB-PSS превосходит другие два PSSs, предоставляя значительно больше затухания всем режимам, особенно относительно Delta w PSS, плохое формирование фазы/усиления которого выше 0,5 Гц подсветило выше показов все свои ограничения. Затухание эффективности режима межобласти с двумя связями: MB-PSS: (fn = 0.50 Гц, z = 0.30); Delta w: (fn = 0.64 Гц, z = 0.25); Па Delta: (fn = 0.35 Гц, z = 0.30); Затухание эффективности режима межобласти с одной связью: MB-PSS: (fn = 0.40 Гц, z = 0.36); Delta w: (fn = 0.43 Гц, z = 0.35); Па Delta: (fn = 0.23 Гц, z = 0.14).

4. Большая Оценка Эффективности и Робастности Сигнала (трехфазный отказ с 8 циклами с отключением электричества линии)

В оценке PSS эффективность маленькая сигнала недостаточно. Хорошая эффективность во время больших возмущений и хорошая робастность относительно изменения условий работы являются другими критериями равной важности. Отклики системы к трехфазному отказу, очищенному в 8 циклах путем открытия прерывателя "Brk1" и "Brk2", могут быть симулированы, выполнив ту же процедуру как выше. Без одной линии прямой связи система может достигнуть устойчивой рабочей точки в установившемся, несмотря на то, что не каждый PSS может гарантировать плавный переход в эту новую высоко подчеркнутую рабочую мысль. Для сравнений, открытых значок, Показывают результаты: 3-фазовый отказ.

Вы будете видеть, что с Па Delta PSS, система потеряла свой синхронизм, в то время как MB-PSS и PSS Delta W преуспевают в том, чтобы обеспечить устойчивость. Последние являются оба очень эффективными при затухании колебания передачи степени. Однако частота колебания с обратной связью MB-PSS ниже, в то время как Delta w PSS является слишком медленной при восстановлении терминального напряжения: это - плохой побочный эффект неэффективного размытия. Кроме того, ускорение степени более ослабляется с MB-PSS, чем какой-либо другой PSS.

Ссылка

[1] П. Кандур, Устойчивость Энергосистемы и Управление, McGraw-Hill, 1994, Пример 12.6, p. 813

[2] Клейн, Роджерс, Moorty и Kundur: "Аналитическое расследование факторов, влияющих на эффективность PSS", Сделка IEEE на EC, Издании 7, № 3, сентябрь 1992, pp.382-390