במערכות כוח מודרניות, שמירה על יציבות מתח אינה רק דרישה טכנית - חיוני כדי להבטיח ניתוח אמין ובטוח.תנודות וולטאז הנגרמת על ידי דרישות עומס משתנות, דור מתחדשים לסירוגין, או תקלות רשת יכול להוביל לנזק בציוד, חוסר יציבות מערכת, ואפילו Blackouts. אחד הפתרונות היעילים ביותר עבור רגולציה מתח דינמי הוא המחליף הסינרונכרוני (STATCOM) כחבר של טכנולוגיות גמישות של TransSCR, בניגוד ל-Resources Active כוח מתמשך (RUS) כמו RCTFactative), כמו אספקת כוח לאחר ניתוח מתח מתקדם (RVCT) אספקת כוח מתמשך (RITFactranceer) ייצוב (R) ייצוב פעיל (RIT) כמו ייצוב (RIT) ייצוב פעיל (R) ייצוב מערכת הפעלה גמישהשירות פעיל) או RCT) או RCTFactranceer (R) ייצוב מערכת הפעלה (R) ייצוב של מערכת הפעלה גמישהשירות פעיל (RIT) באופן קבוע (RITSTATSTATSTVTactracter Active Active Reactranceer Active Reensanceer (R.com) כמו ייצוב מערכת הפעלה מחדש של מערכת הפעלה מחדש של מערכת הפעלה מחדש של מערכת הפעלה מחדש של מערכת הפעלה מחדש של

מדריך צעד זה מיועד לסטודנטים, חוקרים ומהנדסים שרוצים מודל וסימולציה של STATCOM בתוכנות מערכת חשמל פופולריות.We יכסה את המושגים הבסיסיים, מודלים של צעדים, בקרת תצורה, סימולציה, תרחישים, וניתוח התוצאה. עד הסוף, יהיה לך מדפסת כחולה מעשית לבניית מודל של TCOM שיכול להשתלב לתוך מחקרים מערכת חשמל גדול יותר, כגון אלה מעורבים אנרגיה מתחדשת, שילוב HDC, או יציבות מיקרו-מיקרו-אקטיבית.

הבנת פעילות ומפתח

לפני צלילה לתוך הסימולציה, חשוב להבין איך STATCOM עובד ברמת הרכיב. A טיפוסי STATCOM מורכב ממיר מקור מתח (VSC), מהפך הפיכה, DC capaciacitor, ומערכת בקרה. VSC ממיר את המתח DC על פני ה- Cccive לתוך מתח AC מבוקר. על ידי התאמת הגודל והשלב של מערכת AC ביחס למתח ה-Tactive, כאשר הוא זורם את הלחץ ה-T לאחור של המערכת ה-T לאחור הוא מטה אל תוך ה-DVT.

הפרמטרים המרכזיים המשפיעים על ביצועי STATCOM כוללים את גודל ה- DC Capacitor, את התגובה הדלפה של ה-IGBTs או GTOs, ואת רוחב הפס של מערכת הבקרה. עבור סימולציה ריאלית, הפרמטרים האלה חייבים להיות מוגדרים על פי דירוגים בפועל המכשיר.לדוגמה, סטאט-COM טיפוסי בשימוש ב-230V שידור עשוי להיות דירוג כוח תגובתי של ±100 ו-Freceer של כוח יעיל של כוח פעולה נכון על פני 10 נקודות תמיכה ב-C.

שלב 1: הקמת מודל מערכת הכוח

הצעד הראשון בכל מחקר סימולציה הוא ליצור רשת מערכת חשמל מייצגת.עבור מחקר של STATCOM, הרשת צריכה לכלול לפחות מקור אחד (רשת שווה ערך או גנרטור), קו שידור, ועומס ליצירת וריאציות מתח. כלים רבים במערכת חשמל מציעים ספריות של רכיבים סטנדרטיים - בחירות קודמו כוללות PSCAD / EMDC, MATLAB /Sulink (imscape), חשמלS / ESTS, מציעות גמישות עבור מערכת ההפעלה האלקטרומגנטית 1DIFIX (R) ו-Ste הוא מציעות (RIFSD) עם מערכת פשוטה: TRASTDISTSTFIX) TRASTSTF.S: CPE (RISTEXOLS: TRASTSTSTTEISTTEISTTEISTTEISTTEISTTELSECTSECTSECTS) , כולל PSTRASECTSERSTTESERSTTEIEXOLSECTSECTSECTSECTSERSTTEI הוא זמין עבור מערכת פשוטה: מערכת פשוטה: מערכת ההפעלה .SEXOLSECTSEXOLSECTSECTSECTSECTSECTSECTSECTSECTSECTSECTSECTSECT

Defining Network Parameters

  • (FLT:0) מקור: ⁇ FLT:1 , ציין את מתח הבסיס של המערכת (למשל, 230 kV), יכולת קצרת-השכרה (למשל, 5000 MVA), ו- X/R יחס זה קובע את חוזק המערכת.
  • (FLT:0) Transmission Line:FLT:1 השתמש במודל פיסה או קו פרמטר מבוזר עם R ריאלי, L, C לכל אורך יחידה. עבור קו 100 ק"מ ב 230 kV, ערכים אופייניים עשויים להיות R=0.05 ⁇ / ק"מ, L=1.0 mH / ק"מ, C=0.01 μF / ק"מ.
  • (FLT:0)Load:BuildFLT:1) מודל העומס כאימפולס קבוע, זרם קבוע, או כוח קבוע בהתאם למחקר.עבור ניתוח transient, שילוב של עומס PQ הוא נפוץ. השתמש בכוח בסיס (למשל, 200 MW, 50 MVAr) כדי ליצור ירידה ניכרת מתח.

בחירת אוטובוס Appropriate עבור חיבור STATCOM

להציב את STATCOM באוטובוס שחוויות את וריאציות המתח המשמעותיות ביותר. במערכת רדיו פשוטה, זה לעתים קרובות אוטובוס העומס.ברשתות מורכבות יותר, ניתוח רגישות יכול לזהות את האוטובוס החלש ביותר עם יחס קצר-כיירכי הנמוך ביותר.מארק אוטובוס זה בבירור בתרשים הסימולציה שלך להקליט את גודל המתח הראשוני וזווית בתנאי מצב יציב לפני הוספת STATCOM.

שלב 2: הוספת מודל STATCOM

רוב סביבות הסימולציה מספקות מודל מובנה-inTCOM אשר מטביע את VSC ו-HDR. ב-PSCAD, לדוגמה, בלוק STATCOM נמצא בספריית FACTS. ב MATLAB/Simulink, "Static Synchronous Compensator (Phasor)" זמין ב- Simscape חשמל.אם אתה דורש יותר החלפת מודל מפורט, ייתכן שתצטרך לבנות את ה-DID.

המונחים: STATCOM Parameters

  • (FLT:0)Reactive Power Rating (Q rated): ⁇ F1) קבע את זה לקיבולת הרצויה, למשל, ± 50 MVAr עבור יישום בינוני-voltage.
  • (FLT:0)DC Link Voltage (Vdc): ההרחבה 1 (ממיר NPC ברמה 3, Vdc הוא בדרך כלל 1.5 עד 2 פעמים מתח RMS בשלב של הצד הממיר.דוגמה: עבור 13.8 kV להמיר, Vdc עשוי להיות 18 kV.
  • (FLT:0) טרנספורפורפר תגובה (X t): irFLT:1 בדרך כלל בין 0.1 ל-0.u. זה משפיע על תפוקה כוח תגובתי מקסימלית.
  • (FLT:0)Control Modeir: FLT:1 בחר בין רגולציה מתח (V control) או רגולציה כוח תגובתית (Q שליטה) עבור רוב המחקרים, בקרת מתח היא המועדפת.

חיבור ה-SttTCOM למערכת

הניחו את הטרנספורמציה בין הממיר של STATCOM לבין האוטובוס שנבחר.הקשר הרוחי של המירר צריך להיות מוגדר (למשל, Y- ⁇ ) כדי לאפשר אפס-השוויון לחסום אם יש צורך.חבר את ה- DC capacitor למסוף DC.וודא כי התנאים הראשוניים (למשל, Vc ראשונית) מוגדרים כדי להפעיל את הערכים כך לא להתחיל סימולציה.

שלב 3: הגדרות שליטה

בקר STATCOM הוא הלב של המכשיר.זה ממיר את השגיאה בין מתח האוטובוס נמדד לבין מתח ההתייחסות לאות שער המתאים את זווית הירי של VSC. ארכיטקטורת בקרה סטנדרטית משתמשת שתי לולאות קארד: לולאה מתח חיצוני לולאה פנימית של רגולציה נוכחית, אשר לעתים קרובות מיושמת במסגרת ההתייחסות הריקה.

שליטה ב-Voltage Loop

מתח האוטובוס הממדד (rms) בהשוואה למתח ההתייחסות (Vref) השגיאה עוברת דרך בקר PI המניב התייחסות נוכחית תגובתית (Iq ref) את רווחי PI יש להתכוונן למשך זמן תגובה סביר - באופן חד פעמי זמן מיישב של 50-100 מ"מ עבור מערכת 60 הרץ.רווח פרוגרציונאלי (Kp) עשוי להתחיל ב- AV / AV, ורווח אינטגרלי (K) סביב 20/K(K)).

המונחים: Loop

הלולאה הפנימית שולטת בזרם d ו qxes של VSC כדי להשיג את החלפת הכוח הרצויה.עבור בקרת כוח תגובתי, רק זרם Q-axis רלוונטי (Id הוא לעתים קרובות להגדיר אפס עבור פיצוי תגובתי בלבד) בקרים הנוכחיים יש רוחב פס גבוה יותר (5-10 פעמים הלולאה החיצוני) כדי להבטיח מעקב מהיר.

תכונות בקרה נוספות

  • (FLT:0)Droop Controlmia: 1 במערכות עם מספר רב של STATCOMs, מאפיין droop (למשל, 2% droop) מונע תנודות.
  • (ב) ⁇ (ב"ד): 1:1 חלק מהבקרים של STATCOM כוללים אות תוספתי לתנודות אלקטרו-מכאניות לחות.
  • (ב) ,0) הגבלת זמן: 1FLT) להגן על הממיר על ידי הגבלת הזרם הפעיל ל- ±1.0 p.u.

לצורך מחקר פשוט, התחל עם בקר מבוסס PI ללא droop מאוחר יותר, אתה יכול להוסיף תכונות מתקדמות יותר.

שלב 4: לרוץ עם הסימול

עם המודל והשליטה שנקבעו, אתה מוכן לדמות.זה נפוץ לביצוע שני סוגים של מחקרים: אימות מצב יציב ובדיקות תגובה חולפות.

ביקורת: Stress Step Change

החל עלייה של צעד בעומס (למשל, מ 200 מגה-וואט ל-250 מגה-וואט) בזמן t = 0.5 s. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

שם הסרטון: Three-Phase Fault

סימסו לעצמכם פגם זמני שלוש נקודות באוטובוס STATCOM עבור 100 ms (למשל, t= 1.0-s ל-1.1 s) זה בוחן את היכולת של המכשיר לספק זרם פעיל במהלך תקלה.התרומה הנוכחית של ה-Standtex היא בדרך כלל מוגבלת על ידי דירוג הממיר, אך שימו לב כי ה-TCOM יכול לספק דירוג הנוכחי אפילו במהלך מתח עמוק - זה יתרון מפתח על פני ה-SVC אינו מבטיח חיבור DC.

שלב 3 - וולטאז'ו

לשנות את מתח ההתייחסות על ידי +5% ולאחר מכן -5% כדי לבדוק את ביצועי המעקב.ה-SttCOM צריך להגיב בתוך מספר מחזורים.

עקבו אחרי Key Signals

  • גודל מתח אוטובוסים (rms or per Unit)
  • כוח תגובתי מוזרק על ידי STATCOM
  • DC Capacitor מתח
  • תצורת STATCOM (abc או dq)
  • החלפת הדופק (אם משתמשים במודל מפורט)

שלב 5: ניתוח ואופטימיזציה של תוצאות

לאחר הסימולציה, לייצא את הנתונים לגליון מבוזר או להשתמש בכלים בניתוח מובנה. להעריך את ביצועי STATCOM באמצעות מדדים הבאים:

  • < חזק>התקנות תקנה שגיאה: ההבדל היציב בין Vbus ו Vref. אידיאלי, <1%.
  • זמן תגובה: זמן> להגיע ל-90% מהערך הסופי לאחר הפרעה. Target: <100 ms.
  • (ב) ⁇ :0) , יש פחות מ-5% כדי להימנע מרעב.
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

המונחים: Tuning Control Parameters

אם התגובה איטית מדי, להגדיל את Kp בלולאה המתח.אם יש עודף יתר על פני פתרון, להגדיל את קי או להוסיף מונח נגזר.עבור הלולאה הנוכחית, רוחב הפס צריך להיות גבוה מספיק כדי לדחות מעבר הרמוניים אבל נמוך מספיק כדי למנוע אינטראקציה עם לולאה חיצונית.

טכניקה נוספת מועילה היא לבצע ניתוח רגישות על ידי שינוי גודל DC capacitor. a גדול capacitor להפחית את קצב המתח אבל מגביר את העלות ואט תגובה בדרך כלל, capacitance נבחר כך כי פער מתח DC נשאר מתחת 5% במהלך שינויים הגרועים של צעד.You יכול גם לבדוק שינויים שונים PWM מעבר: תדרים גבוהים יותר להפחית נזקי, אבל עלייה.

שיקולים נוספים ל- Realistic Modeling

ביצועים הרמוניים

אם הסימולציה שלך משתמשת במודל ברמת מעבר, לנתח את העיוות ההרמוני הכולל (THD) של הפלט הנוכחי של STATCOM. IEEE Standard 519 מגביל את THD ל-5% עבור מערכות כוח כלליות. ייתכן שיהיה עליך להוסיף מסננים הרמוניים, אבל הדליפה של ההפיכה של הטרנספורמציה לעתים קרובות מספקת מספיק סינון.עבור מודלים ערכיים ממוצעים (סימולציות), מזיקים הם להתעלם - עבור מחקרים מתאימים ליציבות.

אובדן מודל

כולל הפסדים ממירים (על המדינה והפסדי מעבר) על ידי הוספת התנגדות קטנה בסדרה עם VSC או באמצעות אובדן נתונים מגליונות נתונים של היצרן.זה חשוב למחקרי יעילות, אך עשוי להיות מושם לניתוח רגולציה מתח הראשון.

שילוב עם מקורות חדשים

(במחקרים כאלה, עליך לעצב את המאפיינים של מקור מתחדש - לדוגמה, גנרטור כפול מחוספס (Def) או מהפך PV - ואת האינטראקציה שלו עם STATCOM. התיאום בין המופרך המתחדש לבין ה-StandTCOM ניתן ללמוד באמצעות אותו מתודולוגיה שתוארה כאן רבים מן ה-FEEFIRD:0Edanceer & REDER.

מקרה מחקר: STATCOM for Voltage Support in a 500 kV Transmission System

כדי להמחיש את השימוש המעשי של השלבים האלה, לשקול מסדרון שידור של 500 kV המספק מתחם תעשייתי גדול.ללא פיצוי, המתח באוטובוס טיפות ל 0.95 p.u. תחת עומס מלא. A STATCOM עם ±200 MVAr מותקנת.com עם גישה מודלים למעלה, מהנדסים עומסי דחייה וסידור אירועים.

מסקנה

מודלים וסימולציה של סטTCOM בתוכנות מערכת חשמל היא מיומנות חיונית עבור כל מי שמעורב בתקנות מתח מודרני ויישומים FACTS. על ידי הגדרת הרשת באופן שיטתי, מינוף הפרמטרים STATCOM, כוונון הלולאות הבקרה, ורץ תרחישים ריאליים היטב, אתה יכול לקבל תובנה עמוקה על איך מכשירים אלה מתנהגים תחת תנאי מצב יציב והפרעה.

לקריאה נוספת, להתייעץ עם ספרי לימוד מוכרים כגון "מערכות Transmission Systems: Modelling and control" של Xiao-Pingאנג או תקן IEEE for Interconnection and Interoperability of Distributed Energy.com הפניות מקוונות כגון FLT:0TLAB's STATCOMFLT:1 ו-FLT:2CADs Applications Applications של משאבים Distributed Energy.