Dynamic Stability With TCSC Presentation NEK

Презентация для НЭК«Укрэнерго», март 2006 http://www.digsilent.de

http://www.dmcc.com.ua

Планирование, анализ и оптимизация,Электрических систем

Инжиниринг * Консалтинг

Установка продольной компенсации (УПК)vs.

Thyristor Control Series Capacitor (TCSC)(анализ эл-мех. переходных процессов)

Установка продольной компенсации (УПК)vs.

Thyristor Control Series Capacitor (TCSC)(анализ эл-мех. переходных процессов)

УПК vs. TCSC

DMCC-Engineering Power System & Consulting Company

УПК vs. TCSC


Преимущества продольной компенсации

1. Увеличение пропускной способности сети. (Пределпередаваемой мощности по коротким ЛЭП ограничен, как правило, термической стойкостью проводов. Для длинных ЛЭП предел передаваемоймощности определяется статической устойчивостью (допустимым падениемнапряжения).

2. Увеличивает устойчивость системы за счет придания сетибольшой «жесткости» (снижение реактивного сопротивления передачи).

УПК vs. TCSC


Передача 1000 МВтиз системы А в систему С

УПК позволяет снизить транзитные перетокичерез cиcтему В

УПК vs. TCSC


Преимуществабыстрого и плавного регулирования TCSC

1.Повышение динамической устойчивости (устойчивость в начальныймомент при качаниях - демпфирование колебаний мощности).2.Повышение статической устойчивости (поддержания уровнянапряжения в конце ЛЭП в заданных пределах в утяжеленных режимах).3.Снижение неоднородности сети и управление в несимметрией внеполнофазных рехимах.4.Оптимизация загрузки сети (непрерывное управлениепотокораспределением мощности с целю минимизации потерь, устраненияперегруженных ЛЭП, согласно договорным маршрутам передачи мощности)5.Увеличение гибкости при управлении генерацией (добавление степенисвободы в зажатые регулировочные возможности ОЭС).6.Смягчение проблемы субгармонических резонансов(предотвращение повреждений оси ротора)

УПК vs. TCSC


Структура TCSC

УПК vs. TCSC


TCSC позволяет в темпе электромагнитныхпроцессов непрерывно изменять в широкихпределах «подстраивать» результирующеереактивное сопротивление в диапазоне отемкостного до индуктивного.

Использование тиристоров, включенных последовательно с индуктивностьюпозволяет за счет изменения времени задержки открытия тиристора от 0мс(полностью открыт) до 20 мс (полностью закрыт) в каждом периоде частоты плавноизменять ток в цепи индуктивности. Таким образом, изменяя ток в цепииндуктивности, которая включена параллельно с емкостью создается эффектизменения результирующего реактивного сопротивления TCSC.

УПК vs. TCSC


Управление реактивным сопротивлением TCSC (временем задержкиоткрытия тиристора) осуществляется с помощью специальногоэлектронного контроллера.

На сегодня распространеныавтоматические контроллеры длярегулирования во времени (в темпеэлектромеханических переходныхпроцессов) реактивногосопротивления TCSC

- для демпфирования колебаний прикачаниях и-для смягчения проблемысубгармонического резонанса.

УПК vs. TCSC


Повышение динамической устойчивости (устойчивость в начальный моментпри качаниях - демпфирование колебаний мощности).

Обычно кмероприятиям поповышениюустойчивостиотносилииспользование АРВсильного действия, замыкание сетей, снижение Хdгенераторов, использованиедемпфирующихустройств нагенераторах.

УПК vs. TCSC


Уравнения, описывающие качания

PdtdTj Δ=2

2δ

( )δsinMO PPP −=Δ

( )δδ sin2

2

xUEP

dtdT Oj −=

( ) ( ) ( ) ( ) ( )( ) ( )δδ sin...2

2

txtUEtPtPtPtP

dtdT OiдэАРСj −=Δ−−Δ−Δ−

TCSC

УПК vs. TCSC


Повышениединамическойустойчивости спомощью TCSC

δ

P

t

t

С TCSC

Без TCSC( )tx

УПК vs. TCSC


Повышение динамической устойчивости (устойчивость в начальныймомент при качаниях - демпфирование колебаний мощности).

УПК vs. TCSC



УПК vs. TCSC



УПК vs. TCSC


TCSC = УПК + АСУСтоимость: 100% = 94% + 6%

Стоимость УПК = 40 тыс. $ / 1 МВАрСтоимость АСУ = 6% от (300 МВАр * 40 тыс. $) = 700-800 тыс. $


УПК vs. TCSC


Например, для анализа отклонения частоты в сети при потере генерации (600 МВт) необходимо моделировать АРВ, АРС, турбину и другое оборудование. Для этого создается комплексная модель генератора, которая обычновключает АРВ, АРС, турбину, успокоитель.

Модели регуляторов в ПО DIgSILENT Power Factory

УПК vs. TCSC


Хотя комплексная модель синхронной машины включает 6 блоков, частоиспользуют только 4 (блоки генератора, АРВ, АРС, турбины).

Модели регуляторов. Комплексная модель синхронной машины

УПК vs. TCSC


Общая структура комплексной модели в Power Factory

УПК vs. TCSC


Модель АРВ. Excitation control system - russian system typ II

УПК vs. TCSC


Модель АРВ. Excitation control system - russian system typ I.

УПК vs. TCSC


Модель АРС. Speed controller with additional frequency shifted power setpoint (PID controller type).

Первичные регуляторы вместе с турбинами отражают механическую часть ЭС. Первичные регуляторы в качестве входов используют скорость вращениятурбины, частоту сети, электрическую мощность генератора. Выход –управление задвижкой впуска пара в турбину.

УПК vs. TCSC


Модель турбины.

Thermal double reheat turbine with steam storage and burner control with heat transfer (fixed pressure control; 2nd model).

УПК vs. TCSC


ВЛ Мелітополь – Джанкой - Сімферополь

TCSC

УПК vs. TCSC


Вопросы для исследования

1. Установившиеся режимы (макс, мин, зима, лето, норм схема, ремонт схема) с точки зрения плавного регулирования XВЛ в сеченииКРЫМ для оптимизации уровней напряжения и потерь.

2. Переходные электромеханические процессы – динамическаяустойчивость и колебания мощности в сечении КРЫМ.

УПК vs. TCSC


Переходные электромеханические процессыРасчет динамической устойчивость в сечении КРЫМ. Нормативные нарушения.

Схема Переток в сечении Крым

№ Возмущения Кол-во расчетов

Нормальный 1-11 33 Схема нормального режима Утяжеленный 1-9 27

Нормальный 1-5, 6,8 21 Ремонтная схема -1 Утяжеленный 1-5 15

Ремонтная схема -2 Нормальный 1-5, 6,8 21 Утяжеленный 1-5 15 Ремонтная схема -3 Нормальный 1-5, 6,8 21 Утяжеленный 1-5 15

№ Группа ВЛ, кВ КЗ Выкл АПВ УРОВ Доп. Возм 1 330 - + 2 330 К(1) + + 3 330 К(1) + - 4 330 К(1) + - +Q нг (наброс)

5

I

∆P1 (откл генер/ПС, ЭС Крым, ЭС Днепр, ЭС Южная) 6 330 К(3) + - 7 220, 110 К(1) - +

8

II

∆P2 (откл генер/ПС, ЭС Крым, ЭС Днепр, ЭС Южная) 9 330 К(1) - +

10 220,110 К(3) - + 11

III

∆P3 (откл генер/ПС, ЭС Крым, ЭС Днепр, ЭС Южная)

УПК vs. TCSC Исходная схема.


VarReactorVarReactor

Voltage Levels

500. kV20. kV

PowerFactory 13.2.305

The TCSC Example

TCSC Example for NEK Ukrenergo the model developed by DIgSILENT GmbH presented by DMCC www.dmcc.com.ua

Project: TSCS Demo Graphic: Grid Date: 3/14/2006 Annex: 1

В этом примере TCSC используется при объединении двух энергосистем, содержащих электростанции. Модель TCSC для расчета электромеханических переходных процессов представляет собой переменную индуктивность 'VarReactor' (входной сигнал Xin).

В установившемся режиме величина этой индуктивности определена в окне настройки параметров УР.В качестве входного сигнала контроллера TCSC может быть либо активная мощность либо значение тока.

В нормальном режиме TCSC настроен на демпфирование колебаний мощности в межсистемной линии связи (Study Case "Dynamic Stability").Для возникновения колебаний между генераторами G1 и G2, приложен дополнительный вращающий момент на генератор G1 (+10%), а на генератор G2 (-10%).

КЗ на ЛЭП-1 вызывает также колебания между генераторами G1 и G2.

TCSC

Breaker/S..Breaker/S..

Gen

1

G~

Equivalent Load

SeriesCap SeriesCap ЛЭП-1 ЛЭП-1 ЛЭП-2 ЛЭП-2

Trafo2Trafo2Trafo 1Trafo 1

Gen

2

G ~

TCSC

2

TCSC

1

Gen

2

Gen

1

Term

Line

2-50

0kV

Term

Line

1-50

0kV

DIg

SILE

NT

УПК vs. TCSC Скриншоты демонстрации. Исходная схема. УПК отключено.


Переходные электромеханические процессыРасчет динамической устойчивость в сечении КРЫМ. Нормативные нарушения.

Возмущения(название,

время, объект)

УПКОтключен изашунтирован

УПК vs. TCSC Скриншоты демонстрации. УПК откл. Потеря устойчивости.


Относительнаяскорость роторагенераторов 1 и 2

Мощностьгенератора-1


Расчет электромеханических переходных процессовРасчет электромеханических переходных процессов

УПК vs. TCSC Скриншоты демонстрации. Исходная схема. УПК включено.


УПК vs. TCSC Скриншоты демонстрации. УПК вкл. Потеря устойчивости.





УПК vs. TCSC Скриншоты демонстрации. УПК вкл и TCSC вкл


УПК vs. TCSC Скриншоты демонстрации. УПК вкл и TCSC вкл . Устойчивость.





УПК vs. TCSC Скриншоты демонстрации. УПК вкл и TCSC вкл . Устойчивость.


Изменениесопротивления

TCSC

УПК vs. TCSC Скриншоты демонстрации. КЗ на ЛЭП-1. УПК откл.





УПК vs. TCSC Скриншоты демонстрации. КЗ на ЛЭП-1. УПК + TCSC вкл.





Documents

Dynamic Stability With TCSC Presentation NEK