Описание

Объединенный контроллер потока энергии (UPFC) используется, чтобы управлять потоком энергии в системе передачи на 500 кВ. UPFC, расположенный в левом конце 75-километровой линии, L2, между 500 кВ соединяет шиной B1 и B2, используется, чтобы управлять активными и реактивными мощностями, текущими через шину B2 при управлении напряжением в шине B1. Это состоит из двух 100-MVA, трехуровневых, основанных на GTO конвертеров с 48 импульсами, одного соединенного в шунте в шине B1 и один соединенный последовательно между шинами B1 и B2. Шунт и серийные конвертеры могут обмениваться степенью через шину DC. Серийный конвертер может ввести максимум 10% номинального напряжения линии к земле (28,87 кВ) последовательно с линией L2.

Эта пара конвертеров может управляться в трех режимах:

Режим работы, а также ссылочное напряжение и ссылочные значения степени могут быть изменены посредством блока "UPFC GUI".

Принцип операции гармоники нейтрализовал конвертеры, объяснен в другом примере, названном "Трехфазный конвертер GTO с 48 импульсами". Эта power_48pulsegtoconverter модель доступна в библиотеке Power Electronics Models примеров. Когда эти два конвертера управляются в режиме UPFC, конвертер шунта действует в качестве STATCOM. Это управляет шиной напряжение B1 путем управления поглощенной или произведенной реактивной энергией, также позволяя передачу активной мощности в серийный конвертер через шину DC. Изменение реактивной мощности получено путем варьирования напряжения на шине DC. Четыре трехуровневых конвертера шунта действуют под постоянным углом проводимости (Сигма = 180-7.5 = 172,5 градуса), таким образом генерируя квазисинусоидальную форму волны напряжения с 48 шагами. Первые значительные гармоники являются 47-ми и 49-ми.

При работе в режиме UPFC величина введенного напряжения ряда варьируется путем варьирования угла проводимости Сигмы, поэтому генерации более высокого гармонического содержимого, чем конвертер шунта. Как проиллюстрировано в этом примере, когда серийный конвертер действует в режиме SSSC, это генерирует "истинный" 48 импульсных сигналов.

Естественный поток энергии через шину B2, когда нулевое напряжение сгенерировано серийным конвертером (нулевое напряжение на стороне конвертера четырех трансформаторов конвертера) является P = + 870 МВт и Q =-70 Mvar. В режиме UPFC и величина и угол фазы и введенное напряжение ряда могут варьироваться, таким образом позволяя управление P и Q. Управляемая область UPFC получена путем хранения введенного напряжения к его максимальному значению (0.1 pu) и варьирования его угла фазы от нуля до 360 градусов. Чтобы видеть получившуюся траекторию P-Q, дважды щелкают по "Show UPFC Controllable Region". Любая точка, расположенная в эллиптической области PQ, может быть получена в режиме UPFC.

Симуляция

1. Управление степенью в режиме UPFC

Откройте меню блока UPFC GUI. Графический интерфейс пользователя позволяет вам выбирать режим работы (UPFC, STATCOM или SSSC), а также ссылочные степени Pref/Qref и/или настройки напряжения ссылки Vref. Кроме того, для того, чтобы наблюдать динамический ответ системы управления, графический интерфейс пользователя позволяет вам задавать ступенчатое изменение любого ссылочного значения в определенное время.

Убедитесь, что режим работы установлен в "UPFC (Управление Потоком энергии)". Ссылочные активные и реактивные мощности заданы в последних двух линиях меню GUI. Первоначально, Pref = +8.7 pu/100MVA (+870 МВт) и Qref =-0.6 pu/100MVA (-60 Mvar). В t=0.25 секунду Pref изменяется на +10 pu (+1000MW). Затем в t=0.5 секунду Qref изменяется на +0.7 pu (+70 Mvar). Ссылочное напряжение конвертера шунта (заданный в 2-й линии графический интерфейса пользователя) будет сохранено постоянным в Vref=1 pu во время целой симуляции (Шаг Time=0.3*100> время остановки Симуляции (0,8 секунды). Когда UPFC находится в режиме управления степени, изменения в ссылочной реактивной мощности STATCOM и в SSSC ввели напряжение (заданный соответственно в 1-й и 3-й линии графический интерфейса пользователя), как не используются.

Запустите симуляцию в течение 0,8 секунд. Откройтесь, "Показывают Осциллографы" подсистема. Наблюдайте относительно трассировок 1, и 2 из UPFC определяют объем изменений P и Q. После переходного периода, длящегося приблизительно 0,15 секунды, достигнуто устойчивое состояние (P = + 8.7 pu; Q =-0.6 pu). Затем P и Q сползаются к новым настройкам (P = + 10 pu Q = + 0.7 pu). Наблюдайте относительно трассировок 3 и 4 получившиеся изменения в P Q на этих трех линиях электропередачи. Эффективность шунта и серийных конвертеров может наблюдаться соответственно на осциллографах SSSC и STATCOM. Если вы масштабируете на первой трассировке осциллографа STATCOM, можно наблюдать форму волны напряжения с 48 шагами По сравнению со сгенерированным на вторичной стороне трансформаторов конвертера шунта (желтый trace), наложенный с первичным напряжением Vp (пурпурный) и первичный текущий (голубой) IP. dc напряжение на шине (прослеживают 2) варьируется по области значений 19kV-21kV. Если вы масштабируете на первой трассировке осциллографа SSSC, можно наблюдать введенные формы волны напряжения Vinj, измеренный между шинами B1 и B2.

2. Управление Var в режиме STATCOM

В меню блока GUI измените режим работы в "STATCOM (Управление Var)". Убедитесь, что значения ссылок STATCOM (1-я линия параметров, [Q2 Q1 T1 T2]) установлены к [0.3 0.5 +0.8 - 0.8]. В этом режиме STATCOM управляется как переменный источник реактивной мощности. Первоначально, Q обнуляется, затем в секунду T1=0.3 Q увеличен до +0.8 pu (STATCOM, поглощающий реактивную мощность) и в секунду T2=0.5, Q инвертируется к-0.8 pu (STATCOM, производящий реактивную энергию).

Запустите симуляцию и наблюдайте относительно осциллографа STATCOM динамический ответ STATCOM. Масштабируйте на первой трассировке около t=0.5 секунды, когда Q будет изменен с +0.8 pu до-0.8 pu. Когда Q = + 0.8 pu, текущее течение в STATCOM (голубой trace) изолирует напряжение (пурпурный trace), указывая, что STATCOM поглощает реактивную мощность. Когда Qref изменяется с +0.8 до-0.8, текущий сдвиг фазы относительно напряжения изменяется от 90 градусов, отстающих к 90 продвижению степеней в одном цикле. Это управление реактивной мощности получено путем варьирования величины вторичного напряжения По сравнению со сгенерированным конвертером шунта при хранении его в фазе с шиной напряжением B1 Vp. Это изменение По сравнению с величиной выполняется путем управления dc напряжением на шине. Когда Q изменится с +0.8 pu до-0.8 pu, Vdc (проследите 3), увеличения от 17,5 кВ до 21 кВ.

3. Последовательная инжекция напряжения в режиме SSSC

В GUI меню блока изменяют режим работы в "SSSC (Инжекция напряжения)". Убедитесь, что значения ссылок SSSC (3-я линия параметров) [Vinj_Initial Vinj_Final StepTime]), установлены в [0.0 0.08 0.3]. Начальное напряжение установлено в 0 pu, затем в t=0.3 секунду, это будет сползаться к 0.8 pu.

Запустите симуляцию и наблюдайте относительно осциллографа SSSC удар введенного напряжения на P и Q, текущем в этих 3 линиях электропередачи. Вопреки режиму UPFC в режиме SSCC серийный инвертор действует с постоянным углом проводимости (Сигма = 172,5 градуса). Величиной введенного напряжения управляют путем варьирования напряжения постоянного тока, которое пропорционально Vinj (3-й trace). Кроме того, наблюдайте формы волны введенных напряжений (1-й trace) и токи, текущие через SSSC (2-й trace). Напряжения и токи остаются в квадратуре так, чтобы SSSC действовал в качестве переменной индуктивности или емкости.