静态同步补偿器系列超高压输电线路的串联补偿

P。Suman Pramod库马尔¹,N.Vijaysimha²,C.B.Saravanan³

副教授,EEE称,印度Tirupati CR.Engineering学院
助理教授,EEE称,印度Tirupati CR.Engineering学院
副教授,EEE称,SVCET Chittoor、印度

文摘

介绍了原理和基本事实可重构系统的控制,可以用来实现主要事实电压源变换器拓扑:STATCOM, SSSC和UPFC。此外,状态模型和控制算法提出了事实设备。数字信号处理器(DSP)实现控制系统用于这些设备。实验和仿真结果的比较也还提供了验证该控制和它描述了一个活跃的方法系列线补偿,同步电压源,实现门断开(GTO)电压的逆变器,用于提供可控串联补偿。这种补偿器,称为静止同步串联补偿器(SSSC),可以提供可控补偿电压在一个相同的电容和电感范围,独立的magnatude线电流。经典是免疫网络的共鸣。除了系列无功补偿,与外部直流电源也可以补偿上的电压降电阻分量阻抗。阻抗的实部的补偿可以维持高X / R比值即使线串联补偿度非常高。并发和协调的调制和真正的无功补偿可以大大增加功率振荡阻尼。本文论述了SSSC的基本操作和性能特征,并比较他们的特征和更传统的基于thyristor-switched或控制串联电容器补偿装置。 It also presents some of the results of TNA simulations carried out with an SSSC hardware model. presented an in-depth investigation of the dynamic performance of STATCOM and SSSC theoretically and by exact digital simulation. A 24- pulse GTO based converter model is designed to represent the operation of the STATCOM and SSSC within a power transmission system. It is shown that the Phase-Locked Loop (PLL) inherent delay has a great effect on the dynamic operation of the SSSC and a new auxiliary regulator is proposed to enhance the dynamic performance of the SSSC. The proposed control schemes are validated by digital simulation.

关键字

补偿,事实,电压,稳定

介绍

没有电,现代社会将停止运转。随着电力传输和分布式的体积增加,所以做一个高质量的要求和可靠的供应。与此同时,成本上升和日益增长的环境问题使修建新的电力传输和配送线路的过程越来越复杂和耗时。使现有铁路以及新的更高效、经济,就变成了一个令人信服的选择。优化电力传输和分配也需要减少传输损失和提供足够的电能质量和可用性在接收端。传输网络的目的是共享发电厂和负荷中心为了最小化总发电能力和燃料成本。一般来说,如果一个动力输送系统是由辐射线从个人当地发电机没有网格系统的一部分,需要更多代来源为负载提供相同的可靠性和电力的成本会高得多。在这个角度来看,传播是一种新一代资源。随着权力交接的增长,电力系统操作变得越来越复杂,系统变得不那么安全。它可能导致大功率流动与控制不足,过度的各部分系统的无功功率,系统的不同部分之间的动态波动大,因此不能利用互联传播的全部潜力。 Assuming that sufficient generated power is available, the challenge is to ensure the reliable operational performance of the delivery system, Reliable system operation requires coordinated management of both generation and transmission assets, since the pattern of generation strongly influences “loadabilityÃ¢ÂÂ of the transmission lines. Restructuring has greatly reduced the degree to which grid operators can manage the generation side of the relationship, so the emphasis here is upon enhanced system performance through improvements in transmission capabilities alone

a系列控制器的原理

如果线电压同相正交线电流,该系列控制器吸收或产生无功功率,而如果不是,控制器吸收或产生真正的和无功功率。这种控制器的例子是静止同步串联补偿器(SSSC), Thyristor-Switched串联电容器(TSSC),可控硅控制串联电抗器(TCSR)引用。它们可以有效地用于控制系统中电流和功率流和潮湿systemA¢年代振荡。在这些静止同步串联补偿器(SSSC)的一个重要事实系列设备。SSSC固态电压源逆变器,注入一个几乎正弦电压,变量的大小与输电线路串联。注入电压几乎是正交的线电流。的一小部分注入电压,在相线电流,逆变器提供了损失。SSSC的应用1)来控制功率流,2)增加功率传输极限,改善暂态稳定3)。4)抑制电力系统振荡,5)抑制次同步谐振(SSR)。

b并联控制器的原理

并联控制器类似于本系列控制器的区别在于,他们将电流注入到系统相连的地步。变量分路阻抗连接一条线会导致变量通过向系统注入电流电流。如果注入电流同相正交线电压,控制器调节无功功率,如果当前相位正交,控制器调整真正的权力。这种系统的例子是静态同步发电机(江源发展促进会)、静态无功补偿器(SVC)。他们可以作为一个很好的方式来控制电压在点连接的向系统注入有源或无功电流。

c系列控制器相结合的原则

结合系列控制器有两个配置。一个配置由系列控制器操作以协调的方式在一个多行传输系统。其他配置提供独立反应p0ower控制的每一行多行传输系统,与此同时,通过动力联合促进真正的权力转移。这种类型的控制器的一个例子是铁路联运功率流控制器(IPFC),这有助于平衡真实和无功功率流动的线条。

d .分别控制器相结合的原则

分别结合控制器可能有两种配置,一个是两个不同的系列和并联控制器以协调的方式运作,另一个是相互关联的系列和分流器组件。在每一个配置中,分流器组件向系统注入电流而系列组件注入系列电压。当这两个元素是统一的,一个真正的力量可以在它们之间通过交换链接。这种控制器的例子UPFC和晶闸管控制移相变压器(TCPST)。这些利用系列和并联控制器的优点,因此,促进有效和独立的功率/电流和电压控制。

图1表示不同的控制器

灵活交流输电系统的双重概念(事实)和自定义权力来自电力研究所(EPRI)帕洛阿尔托,CA的,又想办法穿越国境线。从那以后,这两种技术从设备制造商吸引了极大的兴趣,公用事业公司和大学的研究机构。事实使用最新的电力电子器件和方法来控制电子网络定制电源的高压侧专注于低压配电,和这是一个技术出生在贫穷回应报道„powerA¢a供应质量和可靠性影响工厂、办公室和家庭。与定制电源解决方案,最终用户将看到更严格的电压调节,接近于零的电力中断,低谐波电压、接受迅速波动等非线性负荷在附近。的果实完全成熟的事实和定制电力技术是许多需要解决的问题,在这个时间点,甚至更大。一旦整合新技术发生在认真,预计运营复杂性的增加。提供“全面解决方案”的原则策略包括一个以上的设备加上软件在传输级别实现功率控制和信号调节的分布水平。事实是主要关心权力的控制流从发电机到用户。事实设备的使用有助于增加传输功能,操作更接近热极限。因为这些设备有效地控制线路的阻抗,权力可以直接沿着所需的路径减少„strainA¢在某些网络高峰需求。一些事实设备SVC, STATCOM和UPSC等等

e .补偿类型

这些设备保护负载从源,

1。静态转换开关(STS)

2。静态电压调节器(SVR)

3所示。分配静态补偿器(DSTATCOM)

4所示。动态电压调节器(DVR)

5。统一电能质量调节器(UPQC)

二世。范围的工作

本文模拟SSSC的各个方面,功率振荡阻尼,提高暂态稳定性和动态稳定性和不同控制策略的方法来实现DVR在MATLAB仿真软件使用Simpower系统工具箱,通过各种案例研究来验证和比较结果应用不同的负载和详细研究它们。这些模拟用于设计系统及其控制器,并用来评估它的性能。为了充分理解如何有效地将事实设备合并到现有的电力系统,硬件原型验证除了软件模拟是必要的。实验研究提供有价值的数据来评估模型、测试提出的控制算法,并分析动态性能。此外,实验研究提供预测的基础设备的性能在实际电力系统操作。

三世。文献综述

它让我们发现我们的论文相关的信息后指很多文章和论文发表的著名的个性。有关论文的调查已经完成对理解的背景和概念负载和线路补偿控制器使用自定义电力设备和事实。几人在简短的讨论。本章还总结了结论,基于我们的调查和问题与传统负荷补偿法和线补偿使用电力电子元件的电力传动系统,而代之以定制电力设备如DVR可以克服传统方法的缺点,开发更有效的补偿方法。

四、传统系统解决方案来减少传输约束和分配的约束

>系列电容器(X)

>开关并联电容器和反应堆(V)

>移相变压器(δ)

>同步冷凝器(V)

>特殊稳定控制(P, V或X)

诉静态同步补偿

静止同步串联补偿器(SSSC)的一个重要事实系列设备。SSSC固态电压源逆变器,注入一个几乎正弦电压,变量的大小与输电线路串联。注入电压几乎是正交的线电流。的一小部分注入电压,在相线电流,逆变器提供了损失。大部分的注入电压,在正交线电流,模拟电感或电容电抗与输电线路串联。这个模拟可变电抗,插入注入电压源,通过输电线路影响电力流。

答:工作原理

SSSC操作与外部电力能源作为一系列补偿器的输出电压是正交的,和独立可控的,线路电流为目的的增加或减少整个无功电压降,从而控制有功功率传输。SSSC可能包括瞬变额定能量储存或能量吸收装置来提高电力系统的动态行为的额外临时实权补偿,暂时增加或减少,整体电阻的电压降。

补偿电压的SSSC注入系列无论线电流。发射功率Pq与传动角一个¯¤因此变成了一个参数的函数关系注入电压、矢量量化,两机系统,它可以表示如下:

图3.3显示了SSSC的发射功率增加或减少一个固定比例的最大功率剧增的无报酬的,独立于一个¯¤的重要角度范围0一个¯£一个¯¤¯£90一个¯°。此外,如果这个注入电压是由大电压的印象在发送和接收端系统的无报酬的线,那么功率流将扭转,显示在图3.3。

b .建模48-pulse VSI三相三个水平

中使用的逆变器SSSC 48-pulse GTO变频器。它由四个三相,三级逆变器和四个移相变压器,图3.4所示。直流总线连接到四个三相逆变器。四个电压逆变器应用于二次绕组产生的四个曲折的移相变压器连接在怀依(Y)或δ(D)。四个变压器初级绕组连接在系列和转换器相移这四个电压脉冲模式基本组件和在初级阶段。逆变器需要4脉冲/手臂。脉冲模式发送到每条腿的三相逆变器在图3.5中描述。二级三角洲连接产生的相移(-30度)和主要的曲折的连接(+ 7.5度变形金刚1 Y和1 D和-7.5度变形金刚2 Y和2 D)允许45谐波消除谐波,如下解释:Y之间的30度相移和D中学取消谐波5 + 12 n(5, 17日,29日,41岁的…)和7 + 12 n(43岁,7日,19日,31日…)。此外,两组之间的15度相移变压器(1 y和1 d领先7.5度,落后2 y和2 d + 7.5度)允许取消谐波11 + 24 n(11, 35岁,…)和13 + 24 n(13, 37岁的……)。考虑到所有3 n次谐波不通过Y

和D中学,第一个变压器谐波不取消的23日,25日,47位和第49位。通过选择合适的导通角的三级逆变器(σ= 180 - 7.5 = 172.5度),23日和25日可以最小化。第一个重要谐波因此47位和第49位。它几乎正弦。

为SSSC c常规PI控制器

线路电流同步是通过锁相环(PLL),和90年移相后一个¯°(领先或落后)将同步角,一个¯±。从三个参考信号控制操作:VqQRef,定义所需的电压系列无功补偿电压的大小;可选VqRRef,定义所需的系列实际补偿电压的大小;和VdcRef定义dc电容器的工作电压。反应的参考电压VqQRef和总体实际电压参考VqRRef + VdcRef比较相应的组件的测量补偿电压矢量量化。由此产生的信号矢量的大小及其角一个¯只能对一个¯±。大小、矢量量化和角,一个¯±+一个¯¡然后用于生成的栅极驱动信号转换器。

外部控制方案,它定义了补偿器的功能操作,参考输入,显示在图4.2。这些功能操作功率流控制,改善瞬态和动态稳定和阻尼的次同步谐振。功率流控制、瞬态和动态稳定性改善和SSR缓解SSSC将在下个章节中解释。主要功率流控制是由一个封闭的循环,执行的操作从一个选定的引用XqRef,或VqRef,或者我裁判,或P Ref。相应的网络变量是派生(Xq,矢量量化,或我,或P)的电压和电流相比,处理器和所选择的参考。放大误差在PI控制器的输出提供了参考,Xq,或Vq内部控制器。辅助改善瞬态和动态稳定性控制信号,并抑制次同步振荡,来自相关的系统变量,如系统频率变化,或功率流变化,或从扭转速度变化。模糊precompensated SSSC的PI控制器将在下一节中解释。

VI。改善SSSC的暂态稳定性和动态稳定性

答:工作原理

提高暂态稳定与SSSC可以解释简单的两机系统由平等的地区标准。考虑到两机系统和SSSC补偿。假设系统有或没有SSSC补偿遭受同样的错误同样的一段时间。两个系统传输平等权力(Pm)故障发生在前角¯¤1和一个¯¤s1。fig.5.1中说明了这些系统的动态行为。

比较这两个数据明确显示大幅提高系统的暂态稳定裕度与SSSC。

串联补偿控制可以有效地应用于潮湿的电力系统振荡。对权力的振荡阻尼有必要改变应用补偿,以抵消的加速和减速波动干扰机。时,旋转振荡发生器加速和增加角δ(

),电力传输必须增加补偿多余的机械输入功率。相反,当发电机减慢和角(

),必须减少电力平衡机械输入功率不足。

b .建模和仿真

1000伏安测试系统由液压一代植物(generator-1)被连接到一个负载中心通过长500千伏输电线路700公里。5000 MW电阻负载连接,图5.2所示。负载由远程1000 MW植物和当地一代的4000兆瓦(发电机2)。系统初始化,以便携带950兆瓦。两台机器都配备了水轮机和州长(高温凝胶),励磁系统和电力系统稳定器(PSS)。整个系统的建设Matlab-PSB在图5.3中给出。发电机的建模方程给出了附录1。

八世。结论

本文模拟静止同步串联补偿器(SSSC)的各个方面,是,功率振荡阻尼,改善暂态稳定在Matlab-Power系统Blockset(公安局)。改善暂态稳定性和动态稳定性由SSSC解释道。两个机器测试系统,创建一个LLLG断层。Matlab-PSB这种情况模拟,结果表明,当系统与SSSC合并,系统失去同步,是稳定的。但与SSSC,系统失去同步,是不稳定的。这显示了SSSC的能力在提高电力系统的暂态稳定裕度。在上面的测试系统中,创建一个LG故障清除后6周期。这种情况也在Matlab-PSB模拟。从这些模拟结果,我们可以观察到SSSC的阻尼电力系统振荡的能力。基于功率流控制48-pulse VSI SSSC模拟。从这些仿真结果,结果表明,SSSC非常有效地控制功率流,并且也非常快的响应时间。

第九。未来的工作范围

一个¯SSSC的硬件实现闭环控制的权力是必须要做到的。

一个¯为缓解设计阻尼控制器的次同步谐振(SSR)。

x模型结果

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