Modern güç sistemlerinde, gerilim stabilitesini korumak sadece teknik bir gereklilik değildir - dinamik ve güvenli bir işlem sağlamak için gereklidir. Farklı yük talepleri, intermittent yenilenebilir nesil veya ağ hataları ekipman hasarlarına yol açabilir, hatta siyah gerilimler için en etkili çözümlerden biri statik yükleyici (SVC), STATCOMTCOM geçici olarak esnek devre dışı bırakma sistemi (FACTSault) ailesi, STATCOM, hızlı, sürekli sistem dengesizliği sağlar.

Bu adım adım adım kılavuzu öğrenciler için tasarlanmıştır, araştırmacılar ve daha büyük enerji sistemi uygulamaları ile entegre edilebilir bir STATCOM modeli oluşturmak için pratik bir mavi baskıya sahip olacaksınız. temel kavramları, modelleme adımları, kontrol yapılandırması, simülasyon senaryoları ve sonuç analizi ile.Sonunda, yenilenebilir enerji entegrasyonunu içeren bu sistemlere entegre edilebilir bir STATCOM modeli oluşturmak için pratik bir mavi baskıya sahip olacaksınız.

STATCOM Operasyonunu Anlayın ve Anahtar Bileşenleri

Simülasyona girmeden önce, bir STATCOM'un sabit bir AC gerilimine nasıl çalıştığını anlamak önemlidir.Sisteme göre bu AC geriliminin büyüklüğü ve aşamasına göre, STATCOM reaktif güç akışını kontrol eder.

STATCOM performansını etkileyen anahtar parametreler DC kapasitör boyutunu içerir, transformatör sızıntı tepkileri, IGBTs veya GTOs'ların geçiş frekansı ve gerçekçi bir simülasyon için, bu parametreler modele doğru yapılandırılmalıdır.

Adım 1: Güç Sistemi Modelinin Belirlenmesi

Herhangi bir simülasyon çalışmasında ilk adım, bir temsilci güç sistemi ağı oluşturmaktır.Bir STATCOM çalışması için, ağ en az bir kaynak (eşit ağ veya jeneratör) içermelidir, bir iletim hattı ve her biri gerilim varyasyonları oluşturmak için bir yük sunar. Birçok güç sistemi simülasyon araçları standart bileşenlerin kütüphaneleri sunar - komponya seçimleri PSCAD/EMTDC, MATLAB/Simulink (Simscape Elektriksel) Kontrollü olarak sunulan basit bir sistem değiştiricisi ile başlar.

Network Parametrelerini Tanımlamak

  • [FONT=0) Kaynak: [Dönetici: [Dönetici:0) Sistem temel gerilimi (e.g., 230 kV), kısa devre kapasitesi (örneğin, 5000 MVA), ve X/R oranı. Bu sistem gücünü belirler.
  • [FONT=0)Transmission Line:[Dönetici:[Dönetici: 0) Bir pi-bölüm veya dağıtılmış parametre hattı modeli gerçekçi R, L, C per Unit uzunluğu ile 100 km hattı için 230 kV, tipik değerler R=0.05 {{/km, L=1.0 mH/km, C=0.01 μF/km.
  • [FONT=0)Load: [Dönetici: [Döntgen: 0,3] Uygulama, çalışmaya bağlı olarak sürekli bir yük veya sabit bir güç olarak yüklenmiştir.For Geçici analiz için, PQ yükünün bir kombinasyonu yaygındır.

STATCOM Connection için Appropriate Bus'ı seçin

STATCOM'u bir otobüste, en önemli gerilim varyasyonunu deneyimleyen bir otobüste yerleştirin. Basit bir radyiyal sistemde, bu genellikle yük otobüsüdir. Daha karmaşık ağlarda, hassasiyet analizi en düşük kısa devre oranıyla en zayıf otobüsleri tanımlanabilir. Mark bu otobüsü simülasyon diyagramında açıkça ve STATCOM'u eklemeden önce başlangıç büyüklüğü ve açınızı kayıt altına alabilir.

2. Adım: STATCOM Modelini Ekle

Çoğu simülasyon ortamı, FACTS kütüphanesinde yerleşik bir model sunar, “Statik Eşliksel Eşlikçi (Phasor) bloku Simscape Elektrik'de kullanılabilir.

STATCOM Parametrelerini yapılandırın

  • [FONT=0)Reaktif Güç Puanı (Q rated):) Bu istenen kapasiteye, e.g., ±50 MVAr'ı orta gerilim başvurusu için ayarlayın. Darbe dönüştürücü ve dönüştürücüye göre boyutlanır.
  • [FONT=0)DC Link Gerilim (Vdc): [DDDDDDDDDDD dönüştürücü için Vdc genellikle dönüştürücü taraf faz-faz RMS geriliminin faz-to-fazlı RMS gerilimi: 13.8 kV dönüştürücü için, Vdc 18 kV olabilir.
  • [FONT=0)Transformer Reakt (X t): ) Genellikle 0.1 ve 0.2 p.u arasında. Bu, maksimum reaktif güç çıktısını etkiler.
  • [FONT=0) Kontrol Modu: [Dönetici: [Dönetici: 0,3) gerilim düzenleme (V kontrol) veya reaktif güç yönetmeliği (Q kontrol) arasında seçim yapın.

STATCOM'u Sisteme Bağlama

STATCOM dönüştürücü ve seçilmiş otobüs arasında darbeciyi yerleştirin. transformerin rüzgar bağlantısının sabit devlet çalışma değerlerine ayarlanması gerekir, böylece simülasyon gerekli olup bitmemiş olur. Connect the DC kapasitor to the initial conditions (e.g., ilk Vdc)

Adım 3: Kontrol Ayarları

STATCOM kontrolörü cihazın kalbidir. Ölçülen otobüs gerilimi ve referans gerilimi VSC'nin ateş açısını ayarlayan bir kapı sinyaline dönüştürür. Standart bir kontrol mimarisi iki kalibreli döngü kullanır: dış bir gerilim düzenleme döngüsü ve iç akım düzenleme döngüsü, genellikle dq geri dönüş referans çerçevesine uygulanır.

Gerilim Kontrolü

Ölçülen otobüs gerilimi (rms) referans gerilimi ile karşılaştırılabilir (Vref) Hata, reaktif bir mevcut referans (Iq ref) ile tekrarlanabilir - 60 Hz sistemi için 50-100 ms. Proportional kazanılabilir (Kp) ve integral kazanç (Ki) yaklaşık 20 A / (V·s) yaklaşık 20 A / (V) ile başlayabilir.

Şimdiki Kontrollü

İç döngü, istenen güç değişimi elde etmek için VSC'nin mevcut durumunu kontrol eder.Reaktif güç kontrolü için, sadece q-simetri akımı ilgilidir (Id genellikle reaktif-sadece tazminat için sıfıra ayarlanır).Mevcut PI kontrolörleri hızlı bir şekilde takip etmek için daha yüksek bant genişliğine sahiptir.Mevcut kontrolörlerin çıktıları PWM jeneratörü için modülasyon sinyalleri oluşturur.

Ek Kontrol Özellikler

  • [FONT=0]Droop Kontrolü: [DDDroop Kontrolü:[DDDDVT:1] Birden fazla STATCOM ile sistemlerde, bir droop özelliği (örneğin, 2 droop) osilasyonları önler.
  • [FONT:0)Power Oscillation Damping (POD):) Bazı STATCOM kontrolörleri elektromekanik osilasyonlara ek olarak ekleyici bir POD sinyali içerir.
  • [[Dönetici Sınırlama:[Dönetici:[Dönetici:0) Rejim:[Dönetici:[Dönetici:[Dönetici:[Dönetici: · 1 ) Rejim, aktif akımı ±1.0 p.u'ya sınırlamak suretiyle dönüştürücüyü korumak.

Basit bir çalışma için, bir PI tabanlı gerilim kontrol cihazı ile droop olmadan başlayın. daha sonra, daha gelişmiş özellikler ekleyebilirsiniz.

Adım 4: Simülasyonu Koşun

Model ve kontrol yapısı ile, iki tür çalışma yapmak için yaygındır: sürekli devlet doğrulama ve geçici yanıt testleri.

Senaryo 1: Yük Adım Değişimi

Yüklemede bir adım artış uygulayın (örneğin, 200 MW'dan 250 MW'a kadar) zaman t = 0,5 s. Bus gerilim cevabı 3 saniyeden fazla. STATCOM olmadan, bir gerilim aralığı görmeniz gerekir.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S

Senaryo 2: Üç-Phase Fault

Bu testler, bir hata sırasındaki DC bağlantı geriliminin düşmesini sağlamak için cihazdaki olası katkıyı izlemektir.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.

Senaryo 3: Geriş Adım Adım

Referans gerilimi +5% ile değiştirin ve sonra - izleme performansını test etmek için% 5. STATCOM birkaç döngü içinde yanıt vermelidir. Zavallı ayar osilcillations'ya yol açabilir.

Anahtar İşaretleri Takip Etmek

  • Bus gerilim büyüklüğü (rms veya birim başına)
  • STATCOM tarafından enjekte edilen reaktif güç
  • DC kapasitor gerilim
  • STATCOM mevcut (abc veya dq)
  • Anahtarlama pulları (örneğin ayrıntılı model)

Adım 5: Analyating ve Optimizing Sonuçlar

Simülasyondan sonra, verileri bir elektronik tabloya ihraç etmek veya yerleşik analiz araçları kullanın. Aşağıdaki ölçümleri kullanarak STATCOM performansını Evaluate:

  • Voltage Regulation Hatası: Vbus ve Vref arasındaki sürekli devlet farkı. İdeal olarak, <1%.
  • Response Time: Bir rahatsızlıktan sonra son değerin %90'ına ulaşmak için zaman: <100 ms.
  • [FONT:0)Overshoot:[DÜDÜT:1] Aşırı gerilimlerden kaçınmak için% 5'ten daha az olmalıdır.
  • [FONT=0)Reaktif Güç Rezervu:[[Dönetici: · 1 ) STATCOM'un doymamış olması (örneğin, ±Q rated) için işletmesi.

Tuning Control Parametreleri

Yanıt çok yavaşsa, Kp'i gerilim döngüsünde artırın. aşırı aşırı aşırı aşırı aşırı aşırı aşırı aşırı, Ki'yi artırın veya bir türev belgesi eklemek için yeterince yüksek olmalıdır.Mevcut döngü için, bant genişliği harmonikleri reddetmek için yeterince yüksek olmalıdır, ancak dış döngü ile etkileşimi önlemek için yeterince düşük kullanın.Sessiz Mükemmel yöntem ile kullanım araçları kullanın:0(p=0)[MTRLAB belgelerine göre)).

Başka bir yararlı teknik, DC kapasitör boyutunun çeşitli özellikleriyle bir hassasiyet analizi gerçekleştirmektir. Daha büyük bir kapasitör gerilim dalgalanmasını azaltır ancak maliyet ve yavaşlar yanıtını arttırır. Tipik olarak, DC gerilimi dalgalanmalarının en kötü durumda% 5 altında kaldığını seçilir. Ayrıca farklı PWM geçiş frekanslarını test edebilirsiniz: daha yüksek frekanslar harmonikleri azaltır ancak kayıpları azaltır.

Gerçekist Modelleme için Ek Hesaplar

Harmonic Performans

Simülasyonunuz bir geçiş seviyesi modeli kullanırsa, STATCOM çıktısının toplam harmonik bozulması (THD) analiz eder. IEEE Standard 519 limitleri THD genel güç sistemleri için% 5'e uygundur. harmonik filtreleri eklemek gerekebilir, ancak darbe dönüştürmeleyicisi genellikle yeterli filtreleme sağlar.For ortalama değer modelleri (fasor simülasyonu), harmonikler görmezden gelir - kararlılık çalışmaları için uygun olarak kullanılabilir.

Kayıp Modelleme

VSC ile seride küçük bir direniş ekleyerek dönüştürücü kayıplar (devlet ve geçiş kayıpları) içerir veya üretici veri tablolarından gelen kayıp verileri kullanarak. Bu, verimlilik çalışmaları için önemlidir, ancak ilk geçiş gerilim yönetmeliği analizi için ihmal edilebilir.

Yenilenebilir Kaynaklarla entegrasyon

STATCOMs rüzgar ve güneş enerji santrallerini desteklemek için giderek daha fazla kullanılıyor. Bu tür çalışmalarda, yenilenebilir kaynağın özelliklerini modellemeniz gerekiyor - örneğin, bir doubly indüksiyon jeneratörü (DFIG) veya bir PV dönüştürücü - ve STATCOM ile olan etkileşimler.

Vaka Çalışması: 500 kV Trans İlet Sisteminde Gerilme Desteği için STATCOM

Bu adımların pratik kullanımını göstermek için, yukarıdaki 500 kV iletim koridorunu büyük bir endüstriyel kompleksi tedarik etmeyi düşünün. tazminat olmadan, yükleme otobüsündeki gerilim 0.95 p.u. tam yük altında. A STATCOM with ±200 MVAr is installed. using the modeling steps, mühendisler indirgeme ve çizgi gezi olayları.) Sonuçlar gösteriyor ki, STATCOM, 0,9-1.01 p.u.u.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Güç sistemi yazılımlarında bir STATCOM modelleme ve basitleştirme, bu cihazların her iki sabit devlet ve FACTS uygulamaları ile ilgili herhangi bir bilgi edinmenin temel bir yeteneğidir.Sistemi sistematik olarak yapılandırarak, STATCOM parametrelerini yapılandırın, kontrol döngülerini ayarlayın ve gerçekçi olmayan geçici senaryolar ile, bu cihazların her iki sabit devlet ve esnek geçiş koşulları altında nasıl davrandığını derin bir şekilde kavrayabilirsiniz.

Daha fazla okuma için, “Flexible AC Transmission Systems: Modelling and Control” gibi ders kitaplarının kabul edilebilirliği için Xiao-Ping Zhang veya IEEE Standard for Interconnection and Interoperability of Mountained Energy Resources. Online referanslar:0)MATLAB'in STATCOM örnekleri ve DÖRT:2).