Dr.dharshana-Power System Studies Best Practices & International Experiences
April 5, 2017 | Author: boopelectra | Category: N/A
Short Description
Download Dr.dharshana-Power System Studies Best Practices & International Experiences...
Description
����� ���� ������ �� ������� ���� ��������� � ������������� �����������
������� � ������������ ���������� ���� ����� �������� ���� �������� ������
�
There are a variety of simulation tools used in power system studies to predict system behaviour. - Load flow - Transient stability - Fault studies - Harmonic analysis - Electromagnetic transient simulations. The fundamental difference between betw een an electromagnetic transient (EMT) type simulation and other types of simulations is in the way w ay the electrical circuit response is mathematically represented. - EMT programs represents the power pow er system response by the respective differential equations. - Other programs represent the power pow er system response by reducing the differential equations to the respective ‘phasor’ form.
����� ������ ������ ������� ���� ��������� � ������������� ����������� �����������
�
There are a variety of simulation tools used in power system studies to predict system behaviour. - Load flow - Transient stability - Fault studies - Harmonic analysis - Electromagnetic transient simulations. The fundamental difference between betw een an electromagnetic transient (EMT) type simulation and other types of simulations is in the way w ay the electrical circuit response is mathematically represented. - EMT programs represents the power pow er system response by the respective differential equations. - Other programs represent the power pow er system response by reducing the differential equations to the respective ‘phasor’ form.
����� ������ ������ ������� ���� ��������� � ������������� ����������� �����������
�
� ������� ��� ���������� ������� ������� ��� ������� ������ ��� ���� ������ �� � ������� ������� �� ����� �����. ���� �� �� ������������ �� ��� ���� ����� ������� ��������� �������� ������� (���). ���� ��� ���� ��������� ��������� �� ��� ������� ����������� ����� ��� ������� �� �����������. ���� ������� �������� ��� �� ���� ���� �� ��� ���������.
����� ������ ������ ������� ���� ��������� � ������������� ����������� �����������
�
��������� ��� ������ �����
���� ���� � ��������� ���������
���������������� ����������
���� �������� ����� �� ������ ������������
V ( ) = R ⋅ I ( ) + j ( L ) ⋅ I ( )
������ ���� ������ �������� �� ������������ ���������
v(t ) = R ⋅ i (t ) + L
d dt
i (t )
i
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
�
�� �������� �� ������� ��� �������� ��� �� ������������ ���������, ��� ��� �������� ������ �� ������� ����� ����� ������ ������� ���� �� �
��� ������ ������� (���� ���� ���������� ��� �������)
�
��������� ��������� ������� (���� ������ �� ����������).
�
�������� �� ���������� ���������� �������. � ���������� ��������� �� ���������� �������� �� � ������� ��������� ������ � ���������� �������� �� ���� ��������
�
��������� �� ��� �������� �� ������� ������� ������� ���������� ���� ��� ����� ������ ��������� � ���������� �������� � ������� �������� ��������� �� ���� ������� � ������� ������� ��������� �� ���� ������������
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
�
All the above features make EMT the most accurate and detailed simulation method available to power system engineers. - It should be noted that such level of details is not required for every analysis. As an example, the load flow solution is essentially a 50 Hz, steady state situation. The power system elements can be represented by the corresponding phasor equations to obtain the correct solution.
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
�
RRL BRK
������� ������� �� � ���� (�������� ���� ��������� ������������) ��������������� ��������� ����� �� ��������� ���������.
���� ��� ���� ����� (����������) ��������� ������. ��� ����� �������� ���� ������� ��� ������� ����� �� ���������� �� ��� �� ���� �� ��� ���������� ������� �������� �� ��� ������ ��� �������� (����� ���� ��� ���. ���� ��� ��� ������� ������) ���������� ����� �� �����/������ ���� ��� ���. ����. ��� ������ ������� ���� �� ����������� ����������.
B R K 0 .1 [ H ]
0 .1 [ H ]
1 . 0 [ u F ]
1 . 0 [ u F ]
Capbank : Graphs 300
Vcap
200 100 V k
0 -100 -200 -300
A k
2.00 1.50 1.00 0.50 0.00 -0.50 -1.00 -1.50 -2.00 0.100
RLIa
RLIb
0.150
0.200
0.250
RLIc
0.300
0.350
0.400
0.450
0.500
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
�
��� �� �� ����� ��� ����� ��������� ������� • ������ �� ������� ����� ��������� ���� ���������� ������� • ������ ���� ���� ������� ��������� ��� ��������� ���� ��������� • • • • •
������� ������� ������ ������ ������������ ��������� �� ������� �������� ������ ����� ��������� ������ ��������������� �������� ������� (������ ��������, ��������� ����������) �������� ��� ������ ����� (��������� ��� �������� �� ��� ���������) �������� ��� ������ ���������� �������
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
�
��� �������� ��� �� �� ����� ������� �� �������� ��� ���� ���������� ���������� ���� ��������� • �� ��������� ����������, ��� ��� ������� ���������� ��� ����� ������ ��������� �� �������� ������� • ����, �� ��������� ���� ������� ������� ��������� ��� �� ������������ ���� ��� ����������� ���� �� � ��� ������ �� ���� ��� ����� ������������ ��� �������� �� ����� ������� ��� ������� ������� �� ��� ���� ��� ���������� (��� ���������)� �� ����, ��� ����������� ��� ������� ���������� �� ��� ������ ��� ����������� �� ����, ����� ��� ����� ����� ���������� ����� ����� ������ �������� �� ����, ���� ����������� ���� � ���� ��������� ���� �� ��� ������ ��� ����������� ��������
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
�
�������� �� �� ��������� ����� •
���� ��������� ��������������������
Main : Graphs
Motor starting - With a mehanical load connected to the shaft. u p
BRK 0.0 0
Timed Breaker Logic Open@t0
Breaker is closed at 0.5s to start the motor.
W S
IM
V k
Ia BRK
TL
#1 Ea
#2
A V
L R R
1.0000 0.9960 0.9920 0.9880 0.9840 4.0 2.0 0.0 -2.0 -4.0
Vrms
Ea
Ia
Tm
0.20 L R
W
2 X
* 0.8
A k
0.00 -0.20
Tm
W Mechanical load model: Load torque is modeled as being proportiobnal to w^2.
u p
1.00 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00 0.20
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
0.40
0.60
0.80
1.00
1.20
1.40
1.60
1.80
2.00
2.20
��
��� �������� ��� ����� ���������� �� ���� ��� ����� ����� ���������� ����� �������� �
������ �� ������� ������� ���������� �� ���� ��� ������ ����������� ����������.
�
������ ���������� ��������� ���������� ���� ��� ����/����� �������� �� ����� ���� �������� ��� ����� ����������� ����������.
�
������ ��������� ���������� �������
�
����� ����/����� ������� ������������ ���� ����� ������� ������� (��. ���������� ������� �� � ������ ������� ����������) ��� �� ���� ��������� �� ���� ������.
�
��� ����������� ��������� ������������ ��������� ������ ������� ���������� ���� ����� ������ ��������� ������.
�
����� ����� �� ��� ����������� (����� �0 ��) ��������� ������ (�������� � ������ ������� ���� ����� ���������� �������� �� ���� �������)
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
��
��� �������� ��� ��� ����� ���������� �� ���� ��� ����� ��� ����� �� ���������� ����� ��� �������� �����
�
���� ���� ���� ����� ����� ���� ������� ������� ����� ��� ����� �������� ��� �� �������� ��� ������� �� ���� �� ��� ���������� ��� ������� ������� �� ��� ���� ������� ����� ���������� ���������� (���� � ��� ���� �).
�
�������� ��� ����������� ������� � ����� ��� �������� � ����� �������� ���� �������
� ��������..
����� ������ ������ ������� ���� ��������� � ������������� ����������� �����������
��
����� �������������� �� � ������������ ���� �������� ������, ��� ��������� ������������ ��� ��� � ���� �������. DCP
DCIC
A V
AMID
Com. Bus
AM GM
GMID 0.0606 [H] #2
#1 167.2 [uF]
AO KB
13.23 [ohm [ohm ]
15.04 [uF] 116.38 [ohm]
6 Pulse Bridge
37.03 37 .03 [ohm] 15.04 [uF]
inverter 1000M 100 0MW, 500kV 500kV
0.0061 [H]
I O A
7.522 [uF]
AMIS
Com. Bus
AM GM
GMIS
AO TIME
1
KB KBI
6 Pulse Bridge
����� ������ ������ ������� ���� ��������� � ������������� ����������� �����������
1 #2 0 0 0 0 0 0 . 0 [ o h m ]
#1
Timed Fault Logic
��
����� �������������� �� � ������������ ���� �������� �������� ��� ��������� ������ ������. input current order (pu)
INVERTER CONTROLS
Inverter
CO
INVERTER CURRENT CONTROLS DC Voltage (compensated)
VDCI
G 1 + sT
1.50
current order for rectifier
D
+
D Min
MPVS
CORD
voltage compounding
Vol tage a ge Dep. Dep. Curr Curren entt Li L i mit
1 0 * . 0
*
G 1 + sT
POWER
CMARG
CMIS
) u p (
0.1
Power
D -+
DC Current
0.50
Rect Rectii fi er Curr Current ent O Ord rder er
F CMIC
DC Volts
CORDER
F
dc voltage measured at inverter
AC Voltage
1.00
E VDCL
+
AC Volts (RMS)
-0.50
F CERRI
D +-
CERRIM
P
0.00
BETAIC
-1.00
I Current (filtered)
dc current measured at inverter
-1.50 Angle Order for inverter
Pi
D Max
INVERTER GAMMA CONTROLS
DGEI
BETAI
B +
E Delta Gamma Error
GMES
GMESS
D
1 Cycle
-
+
Gamma
Gamma Angle measured 0.2618
GERRI
+
B
2.00
AOI
D -
-0.544
1.50
Alpha Order
F Min in
2.50
P D Max GNLG E
BETAIG
) u p (
1.00 0.50
I
0.00 -0.50
GMIN
-1.00 x
����� ������ ������ ������� ���� ��������� � ������������� ����������� �����������
0.250
0.300
0.350
0.400
0.450
0.500
0.550
0.600
��
�������� ������������ �� ����� ������� 1.
����������� ����������
2.
������������ ���� ��� ��������� ���������
3.
��������� ���� ���������
�.
������� ������� ��������� �������� ������� (���)
�.
������������ ������ �� ��������� �������
�.
����� ��������
�.
����������
�.
��������� ������� � ���� ����� ��������������
�.
������� ��������� ��� ����� ��������� ��������
10.
����������� ���������� �������
11.
����� �������
���� ������..
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
��
����������� ���������� 7000
380 Hz
6000
5.0
5000
4.0
4000
) s m h o ( | + Z |
Ia(kA)
3.0
240 Hz
3000
2.0
2000
1.0
1000
0.0
0 0
100 200 300 400 500 600 700 800 900
-1.0 x
0.40
Frequency [Hz]
Core saturation Inrush current and harmonics
0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
1.00
Ia 1.0
- Voltage dips
Network characteristics frequency scans - Over voltages due to harmonic resonance conditions
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
0.0
Ia (kA)
[6] 0.00628253
��
������������ ���� ��� ��������� ��������� ��
��
��
��������
��������
��������
��������
��������
��������
��������
��������
��������
�������
�����
��������
��������
��������
��������
��� ����
��������
��������
��������
��������
�������
��������
��������
��������
��������
��������
��������
��������
�� ������ ��� ������
��
Overvoltage magnitudes and equipment insulation levels -
Surge arresters
Statistical distribution of overvoltage magnitude
Transmission line ‘flash-over’ rates
Investigation of overvoltage mitigation methods
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
��
��������� ���� ���������
B 1
0 . 0 0 0 2 7 7 [ H ] 3 .7 6 [ u F ]
B 2
R n e I r a u c s t o h r 2 5 M V a r C s p a e p r a p c i h t o a r s e / s t e p
0 . 0 0 0 2 7 7 [ H ] 3 .7 6 [ u F ]
B 3
R n e I r a u c s t o h r 2 5 M V a r C s p a e p r a p c i h t o a r s e / s t e p
0 . 0 0 0 2 7 7 [ H ] 3 .7 6 [ u F ]
B 4
R n e I r a u c s t o h r 2 5 M V a r C s p a e p r a p c i h t o a r s e / s t e p
0 . 0 0 0 2 7 7 [ H ] 3 .7 6 [ u F ]
Back to back switching - Inrush reactors
R n e I r a u c s t o h r
2 5 M V a r C s p a e p r a p c i h t o a r s e / s t e p
Faults -
Outrush reactors
Cable energizing
Resonance concerns
di dt allow
=
2 ⋅ 40 k ⋅ 2π ⋅ 60 10
6
= 21 . 326
A µ s
������� ������� ��������� �������� ������� (����
TRV is the voltage developed across the breaker poles immediately after current interruption - Fast event - Simulation circuit should consider details of station equipment - Breaker TRV withstand capability limits TRV
300
50MVArCap.Bank
sysTRV
Station Z2 StationX2
250
50MVArCap.Bank
b1 CAPBANK2
200
LEGEND:
a
DS DS1 BRK BRK1
150 100 V k
CAP BANK 1
StationY2
Statio nW
a
b1
b1
a
b1
a
b1
a
b1
7 5 0 0 p F
C C V T
b1
b1 b1
BAY A
BAYB
BAY C
BAY D
BAY E
BAYF
REACTOR 1
50
50MVAr Reactor 50MVArCap.Bank
0
CAPBANK3
-50 b1
-100 a1
-150 tme s) 0.2450
a1 b
0.2500
0.2550
0.2600
0.2650
0.2700
0.2750
0.2800
a1 b
a1 b
a1 b
0.2850
a1 b
b1 b
7 5 0 0 p F
C C V T
b1
REAC TOR 2
50MVArReactor StationX1
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
StationY1
R EACTOR 3
50MVAr Reactor
StationZ1
��
��������� ������������
��������� ����������� ������� ��� �������� ��� ��������� ��� �������� ���������� ������ �� ��������� (���)�
����� ��������� ���� ��� �������� ��������� ������������ ���� ����������� ����� � ���� ���� ����� � ���������� ������� ������ �������� ������� �� ������� ���������
Lightning overvoltage w aveforms 60
Lightning Current
��� �� �� ��������� ������ ���������
40
� � � � �
20 0 1.0k
Vstring_1
0.8k 0.5k
���� �������� ������ ���������� ����� ������� ���������� ��������� ���������
0.3k 0.0 x
0.015m
0.020m
0.025m
0.030m
0.035m
0.040m
0.045m
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
��
����� ��������
Voltage dips and flicker caused by frequent starting of large motors at industrial plants is a power quality concern for utilities - Model data to match manufactures T-S and I-S curves - Impact of rotating inertia - Power System impedance characteristics near the interconnection point - Representation of load characteristics and the overall impact. Motor starting transients
u p
1.010 1.000 0.990 0.980 0.970 0.960 0.950 0.940
A k
u p
1.50 1.00 0.50 0.00 -0.50 -1.00 -1.50 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0.0 -1.0
Vrms
Ia
Q
W
u p
time(s)
Ws
1.00 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00 0.50
0.75
1.00
1.25
1.50
1.75
2.00
2.25
2.50
2.75
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
��
��� ����������� (������� ������������� �
�� �� �� ��
����������� ������� ������� �� � ����� ������ ������ ����� ����� ����������� ������� ����� ������� �������� ������� ����������
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
��
����������� ������� ������� �� � ��� �������� • • •
��� ��������� �������� ������� ��� ��� �� ��� ��������� ������������. ������ �� ������������ ������ ���� � ������ �� ����� � �����. ������� ��������� ����������� ��� ������� ����������� ������� (�����������) �� ����������� ��� ������ ��� ��� ��� �� ����������� ������� ��������.
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
��
����������� ������� ������� �� � �������� a1 80 [pF]
25 [pF] 25 [pF]
D3R_
25 [pF] 25 [pF] 25 [pF]
D3Y_
_
D I S C O N N E C T O R
E A R T H I N G S W I T C H
CB1R_ CB1Y_ CB1B_
25 [pF] 25 [pF] 25 [pF]
Electrical studies: • Switching, and temporary over voltages • Ferro resonance • Harmonic impacts • GIS Very Fast Transients.
PT
E A R T H I N G S W I T C H
25 [pF]
B R E A K E R
E A R T H I N G S W I T C H
D1R_
2. 4 [ p ] F
2. 4 [ p ] F
D1Y_
D1B_
2. 4 [ p ] F b2
b1
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
��
����������� ������� ������� �� � �������� Switching transients Esov - PP9 Bushing
1.50 1.00 0.50
U P
0.00 -0.50 -1.00
-1.50 ime ... 0.000
0.010
0.020
0.030
0.040
0.050
0.060
0.070
0.080
GIS switching related VFT - MHz range 4.0
E_ST3_DER
3.00
3.0
2.50
2.0
2.00
1.0
1.50
0.0
1.00
-1.0
0.50
-2.0
0.00
-3.0
-0.50
-4.0
-1.00
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
E_GT1_2
��
����������� ������� ������
����� ��������� Many factors can lead to ferro-resonance situations. Transients simulations are necessary to identify possible problems. e r r or e s o n a n c e
y
e g a t l o V
1.25 1.00 0.75 0.50 0.25 0.00 -0.25 -0.50 -0.75 -1.00 -1.25 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0.0 -1.0 -2.0 -3.0 -4.0 0.00
V bus A
as e
tu
V busB
V busC
V P r iB
0 .10
0.20
0 .3 0
0.40
0.50
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
0 .6 0
0.70
0 .8 0
��
0.90
�� ���������� ������������� �� �� ����� ����� ����� ������ ����������� ����������.
I s
������ ������� ������ ������� ���������� �� ��� 3 ���, ��������� �� � �������� �������.
1 K R B
Main,CT1 : Gra hs 12.0
Ib
S E C T P I I O N
) A ( b I
C O U P L E D
-2.0 2.00
B1 E a
) T (
I a B R K 2
B
-0.25 120
Ia 0 . 0 1 [ o h m ]
) s p m A ( a I
-20 0.00
ct_3_new_.f
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
Timed Fault Logic
1 2 3
Is 1 # 2 #
��
����� ������� �������� ������� RRL
RL
Main : Graphs
I b
600
TRV
400 T_line
200 Iflt Timed Fault Log i c
V a
ABC
3 [ p F ]
0
TRV 0 Timed Breaker Logic Closed@t0
1 A E R B BREA1
30 [pF]
3 0 [ p F ]
1 B C I_ V b
-200
-400 + C_LIM
650 [pF]
1 3 3 . 5 [ p F ]
0 .1 1 0 8 +
2 0 0 0 0
Limiting Reactor
-600 x
650 [pF]
C_LIM
2 A E R B
3 0 [ p F ]
0.180
800
30 [pF]
0.190
0.200
0.210
0.220
0.230
0.240
TRV_env_A30
TRV_env_A30
TRV
Main : Graphs TRV_env _A60
TRV_env_A60
TRV_env_A100
TRV_env _A100
TRV_env_B30
TRV_env_B30
TRV
TRV_env _B60
TRV_env_B60
TRV_env_B100
TRV_env _B100
TRV_env_C30
TRV_env_C30
TRV
TRV_env _C60
TRV_env_C60
TRV_env_C100
TRV_env _C100
600
3 0 [ p F ]
400 200 0 -200 DS
-400
DS1
-600
50 [pF]
-800
DS DS2
800 50 [pF]
600 DS
400
DS3
200 50 [pF]
0 -200 -400 -600
50 [pF]
-800
SA
800 16000 [pF]
600 # 1 # 2
250 [nF]
400
1 2 0 0 0 [ p F ]
200 0 -200
3 . 5 9 9 e 4
Sub Transient
-400
Reactance
-600
5 8 0 0 0 . 0
-800 L R
x
0.1980
0.2000
����� ������ ������ ������� ���� ��������� � ������������� ����������� �����������
0.2020
0.2040
0.2060
0.2080
0.2100
0.2120
��
... ... ...
����� ������� �������� ������� ����� �������������� �� � ����� ���������� ����� ������� ������� φ9
φ4
φ10
φ11
φ5
DC circuit
φ1
φ8
φ7
φ6 φ2
DC2
φ3
A1
φ10
φ9
φ11
A2
2.5
2.046 [mH]
B1
2
B2
1.5 ] T [ B
C1 1
C2
0.5 B
USED
0 0
1 00 00
2 00 00
30 00 0
40 00 0
5 0 00 0
H [A/m]
����� ������ ������ ������� ���� ��������� � ������������� ����������� �����������
P+jQ
��
DC1
B DC FCL Reactor Three-limb Three-phase
MMF MMF H St I_int
������ ����� ����� ����������� ������� Getting a power system system back back into operation operation after after ‘black-out‘black-out- is not not an easy task and should be carefully planned (Black start restoration plans) Some issues: -Can we energize lines , transformers and loads through available generating units? - System has very little damping due to low load. Resonance issues.
����� ������ ������ ������� ���� ��������� � ������������� ����������� �����������
��
������ ����� ����� ����������� ������� TLine_01_01
26.326 km Eng #1
#2
#1 P+jQ
QILWAH
#2 P+jQ
MIKHWAH
Bil Jurshi E1
Timed Breaker Logic Open@t0
38 km BRKG
E3
TLine_01_a
53.618 km TLine_01_02
#1
TLine_01_03
#1
����������� ����� ��� ���������� ��� ���������� � ���� �� �����
#2
#1
#2
#2
TLine_01_b
P+jQ P+jQ
P+jQ
t n u q I
AD DUQAH
G K R B
NAMERA
QUNFUDAHTOWN E2
Iqunt
Etcps 67 km E1
9 km
95 km TLine_02_02
TLine_02_01
36 km TLine_01_04
TLine_02_03 row1
TLine_01_06
E2 TLine_01_07
TLine_01_05 row1
E3
������ ������ ���� �������� ��� ���� �� ���������� ���� ����
QUNFUDAH CPS
TCPS
THORYBAN Etcps
49 km TLine_01_08 TLine_01_09
TLine_02_05
#2 #2
���������� ������� ��� ��������� �� ������ ���� ��� �������� ����������� ������� (�����) ��� �� ����������� ������� �������� ����������
86 km TLine_02_04
TLine_02_05_2
#1
#1 47 km
P+jQ
TLine_01_10
SUFFAH
P+jQ
SABTAL JARAJ
68 km
72 km
TLine_01_12
TLine_01_11 TLine_02_06
#2
#1
#1
AL BIRK
TLine_01_13
TLine_02_07
MAJARDAH 94 km
100 km 82 km TLine_01_15
TLine_01_14
TLine_02_08
#2
#1
P+jQ
TLine_01_17
MUHAIL NORTH
67 km
44 km
TLine_01_16
#2
TLine_02_09
#1
P+jQ
MUHAIL
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
#2 P+jQ
P+jQ
��
������ ����� ����� ����������� ������� Transf ormer Energizing 1.50
E_49900
1.00
Transformer energizing: - Energizing a transformer from the HV side.
0.50 U P
0.00 -0.50 -1.00 -1.50 2.00
Itf
1.50 1.00 0.50 A k
0.00 -0.50 -1.00 -1.50
x
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
Transf ormer Energizing 1.50
E_49900
1.00 0.50 U P
0.00 -0.50 -1.00 -1.50 2.00
Itf
1.50 1.00 0.50 A k
0.00 -0.50 -1.00 -1.50
x
0.00
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
1.00
��
������ ����� ����� ����������� ������� 1.20
Vrms_machine
1.00 0.80
Long line energizing through small generating units – Self excitation issues
U P
0.60 0.40 0.20 0.00 1.50
Ea - Machine terminal
1.00 0.50
S/H in out hold
0.00 -0.50
S2M
-1.00 -1.50
Vref0 Vref Vs
P1
Exciter (ST4B) VT Ef0 IT 3 Ef If
PSS2B P w W
Ef0E f
Ef0
Ef If
A V
Ia1
Ib1 BRKL
S
Te
U P
Sudair Bus
3
A V
Ea
1.50
#1 #2 BRKG
TL_SUD_P...
Esov
Tm
Ia2
1e6
Timed Breaker Logic Closed@t0
W
Steam Gov 4 Wref 1.0
Cv
w
Tm1
Steam_Tur_1 Wref Tm2
Ef - Machine field voltage
0.50 Tm0 TM0
Cv
Esov - PP9 Bushing
1.00
Ib2
w Tm
w
2.00 1.50 1.00 0.50 0.00 -0.50 -1.00 -1.50
B +
TIME
S2M
+ F
TIME
Timed Breaker Logic Open@t0
BRKG
U P
0.00 -0.50 -1.00 -1.50
BRKL
1.00002
W
L2N
0.99982 x
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
4.50
5.00
��
5.50
���������� ��� �������� ��������
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
��
�� ����������
����� ������ �� ��������� ��������� ������ ��� ������� ��� ������� �� ����������� �� ��� ����� �������. 200 km long 230 kVtransmission line simulated in two segments to facilitate application of faults at different point on the line.
RRL
Iabc
T TLine1
T TLine2
Q j + P
Vabc
75 km long second 230 kV transmission line
A->G
Timed Fault Logic
T TLine3
RRL
Fault at 0.4876s and 0.49167s
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
��
�� ����������
������� ��� �� �����. • ��� �� ����������� �� ��� ����� ������� ���� ����� ��� �� ���� ���� �� ������ �� ��� ���������. • ���� ��� ���� �� ���������� ��� � ��������� ������ �� ��������� ������� �� ��� �����. • �� ��������� �������� ���������� ��� ���������� �� ��� �� ����.
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
��
�� ���������� Main : Gra hs 200
���� (���������) �� ��������� ������� ��� �� �� ���� ����������.
Vabc
V
-200
���������� �� � ������ �� ��� �� ��������� �� ��� ����� �������.
15.0
Ia_sec
c e s I
-30.0 3.0
Iabc
i r p I
-5.0 0.25
B
n e d x u l F
-2.00 0.400
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
0.450
0.500
0.550
0.600
0.650
0.700
��
�� ���������� �� �� ����� � ��������� ������ ���������� �� � ������ ����� ����������� �� � ������������ ������. I s
Main,CT1 : Gra hs 12.0
1 K R B
Ib
) A ( b I
S E C P T I I O N
-2.0 2.00
B1
) T ( B
E a
-0.25 120 ) s p m A ( a I
C O U P L E D
ct_3_new_.f
I a B R K 2
Ia
Timed Fault Logic
1 2 3
0 . 0 1 [ o h m ]
-20 0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
Is 1 # 2 #
��
������ ����������� ���� R L
q e r f
60.0 V
q e F f r
R R L
P h
Vcua
Q P = = 5 -1 4 0 1 3 . 6 . 8
V A
Station A
P = 269.7 Q = 323
P_CUA
Ph
A V
Q_CUA
RRL
Vcua Station E
L1C
L2C
������ �����
ITYL1
L1T
L2T
T T T PAL2 PAL3 PAL1
ITYL1
P = -394.2 Q = 576.7 h P f r F e q
L R R
A V
T TYL1_b
T TYL2_a
T TYL2_b
T TYL3_a
T TYL3_b
BY3
E1
E2 Timed Breaker Logic Closed@t0
BY3
Timed Breaker Logic Closed@t0
V A
• ������ �������� • ��������� • ������ ������� ����� ����� �� ����� ������� ����� ��� �������� ��������� ���� ���������� ������
Station C
R R L
P Q = = 2 6 9 3 . 7 9 2 P h F
Station D q e r f
V
Timed Fault Logic
RL
T YA
BT3
BT3
V
T YP
Station B
V L R
T TYL1_a
freq F
R L
V A
A->G R R L
Q P = = 1 5 5 0 3 3 . . 9 6 P h F
q e r f
V R L
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
��
������ ����������� ����
• ������� ���������� ������������� 300
E1
1 E
������� ������� ��� ������� ��������� ��� ������ ���� ���� ���� ������ � ������ ����� �� ��� ����������
-300 400
E2
2 E
-300 25.0 1 L Y T I
l a n g i s 1 a B
ITYL1
-20.0 1.00
Ba1
0.0 1.150
1.200
1.250
1.300
1.350
1.400
1.450
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
��
����� ������� ������������ �� �������� �������� ��� ���� ���������� �� ��� ���� ��� �� ���������� ������ ��� ������ �� ����� ������� ��������� �� ��������� ��������. ���� ��� ��������� ���������� �� ��������� ��������� ����� ���� �����, ��� �������� �������� �� ����� ������������ �� ������� ��������� ������� ���������� �������� ��� ������ ���� ���������. �.�. ����� ������������ �� � ���� �� ������� �� ������� �� ������ ����� �������� ��������.
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
��
����� ������� ������������ �� �������� n uc on ac ne 80
I1
60 40 t n e r r u c t l u a F
��������� ������� � ������� ������ �� ���� �� ��� ������ ������ �� �������� �� ����������.
20 0 -20 -40 -60 2.40
2.60
2.80
3.00
3.20
3.40
3.60
3.80
4.00
4.20
a n : ra s 50
Isc
40 30
����������� ������� ���������� ����� ������� � ������ �� ������� ��� ��� ����� ������� ����������.
20 y
10 0 -10 -20 0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
10.0
��
��������� ��������� ��� ����� ������� 200 km long 230 kV transmission line simulated in two segments to facilitate application of faults at different point on the line.
T TLine1
I1
RRL
T TLine2
V1
Q j + P
75 km long second 230 kV transmission line T TLine3
Type1 Timed Fault Logic
RR L
Type2 Timed Fault Logic
Type3 Timed Fault Logic
�������� ��� ������ ��������� ����� ��������� ���������� • ����� ���� ���������� • ��������� ���� ���������� (��� �������� �� ��� ������� ���� ����������.���) • ����� �� ���� • �������� • ����� ���� ����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
��
���� ����� ��������� ����� ��� ���� ����������� ����� ��������� �� ����� ������� •
���������� ��������� �� ��� ������ ��� ��� ������ �� ����� �������� (�.�. ������� ����� �� � ����� ����� ����������� ����, ���� ���������) – ������� ����� �������� �������� ��� ��� ���� �� ������ ���� �������
• •
��������� ��� �� ��� ������ ����� ��� ��� ������ �� ������. ����������� �� ��� ���������� – ����������� ���������� – ��������� ���������� – ������� ���� ���� ���������� ������������
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
��
���� ����� ��������� ����� ��� ���� ����������� ����� ��������� �� ����� ������� • ����������� ��� ����� �������� • ������� �������� • ���������� ��������� ������ �����
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
��
������� ������� ��� �� ��� ������� ��� ����� ����� ��� ���������� ����������
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
��
��� ������� ����� �� �����
��� ��������� ��� ����� �� ����� �� ��� ���� ������ ������������ ��������� �� �������� �� ���� ����� ������ ��� ���������� ��������������� �� ��� �������� ��� �� �������� ������ ��� ��������� ������������ ��� ��� ������� ��� �� ��� ������� ��� ��� ����� ������ ����� � �� ��� ��� ������� n
k 1 ⋅ r + k 2 r
dr dt
=
k
3
m+ 2
r
⋅i
2
EAF Model V-I Characteristics closely follow field measurements
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
��
�������� ��� ���������� �� �������� ��� ������� �������� ��� ������� ������� ��������� ��� ������� ������������� �� ����������� �
��� ����� ������ ������� ��� ���������� ����� (���� ��� �������) ���� �� ������� �� �������� ������ �� �� ��� ��������. � ������� ����� ����� ��� ����� ������ � �������� �������������� �� �����, ������, ������������ ��� ����� ��������� � ����� ����� ������� �� ��� ��������
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
��
������� ����� ��������� ��� � ������ ����� OPICO ETESAL L R R
1 n o i t c e S I P
L R
B R K 4 6 _ 1
3
MHSAJAPA B R K 4 6 _ 2
2
4 PI Section
3
Arc furnace facility
PI Section
# 1
6
5 15
PI Section
# 2
14
BRK
MHSAJAPA
PI Section Eln
11 P I S e c t i o n
20
QUEZALTEPEQUE 46kV # 1
5
# 2
10 PI Section
CARGA HORNO
EAF Facility
Network model developed in PSCAD for a recent eaf flicker mitigation study performed by MHRC engineers.
PI Section
12 QUEZALTEPEQUE 23kV
n o i t c e S I P
n o i t c e S I P
17 18
7 n o i t c e S I P
P I S e c t i o n
10
PI Section
RRL
9 SITIO NINO 13 - 46kV
MATADEROS
RL
Mataderos Equivalent
13 8 SITIO NINO 23 - 46kV
5 # 1 # 2
12
P I S e c t i o n
n o i t c e S I P
14
20 SITIO NINO 23 - 23kV
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
��
����� ����� ���� �� ��������� ����� �� �������� ��������������
OPICO ETESAL 1
L R
The arc furnace absorbs about 25MW and 8.5MVAr from the grid. The voltage at bus 5 drops to 0.98p.u. (45.08kV).
R
n o i t c e L
S I
R
P
MHSAJAPA B
2
B
R
R
K
K
4 6 _ 1
4 6 _ 2
3
4 PISection
3
Arcfurnacefacility
PISection
# 1
6
5 15
PISection
# 2
14
BRK
MHSAJAPA
PISection Eln
11 QUEZALTEPEQUE46kV
P I S e c t i o
# 1
5
n
20
# 2
10 PISection
CARGAHORNO
EAF Facility
The arc furnace also causes flicker with an instantaneous flicker level (I FL) of about 16.6 at the POI.
PISection
12 QUEZALTEPEQUE2 3kV 17
n o i t c
n o i t c
e
e
S I
S I
P
P
18 P
10
I S e c t i o
7
n
n o i t c e
9
PISection
RRL
S I P
SITIO NINO 13 - 46kV
MATADEROS
RL
The simulated voltage waveform at bus this matches field recordings and measured flicker levels. This validates the study model.
Mataderos Equivalent
40
13
Vbus
8 SITIO NINO23- 46kV
30
5 # 1
P
20
I S # 2
12
e c t i o n
10
n o i t c e S I P
V k
0 -10
14
-20 20 SITIO NINO23- 23kV
-30 -40
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
��
��� ������� ��� ������� ������� �� ����� Carga Horno
25 46 [kV] / 0.58 [kV] A V
#1
#2
0.0348 13.14 Ohms - 0.0348 H
4HP
1 4 8 8
3P
1 1 0 . 5 [ m H ]
1 4 8 .7 [ m H ]
4 .1 2
5 .4 4
Varc
1 . 0 e 9 [ o h m ]
Ia
Ib
Ic
Ext.
0 . 1
Ig
The electrical network of the industrial plant must also be modeled in adequate detail - EAF characteristics are represented by the detailed model available in PSCAD - Filters - SVC and FACTS devices if present - Transformers, lines, cables, other loads - Motor loads with appropriate load characteristic representation to capture their contribution to voltage fluctuations
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
��
����� ���������� ����� ���������� ��� ������� �� ��� ��� ������� ����� �� ��������� ��� ����� ������������ �� ����� �� ��� ������� �� ���� ��������� ������ ���������� ������� ��� �� ������� � ������� ������ ������ ������� ������ ����� ������������ � ����� ��� �������� ����� ������ ������� ������ ����� ������������ � ������� �������� ������ ������� ������ ����� ������������ ��������� ��� ����� �� ����������� ��� �������� ������� ���������. ���� �� ��� �� ��� ������ ��� ������ ��� �������� ������ �� ��� ��� ����. �
�� �� ��������� �� ���� ���� �� �� ���������� �� ��� � ���������� ���� �� ����� ��� �������� ������� ��������� ��� �� ��� ������ �� ��� �������. ��� ��������� ����� �� �� ������� ��� ��������� �������� ��� ��� ������ �� � ��������� ��� �������.
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
��
������� �� � �������� ���������� ������ i grid
i PCS
i furnace
����� ��� � ������ �� �������� �������� �� ��� �������� ��� ������� �������� ����������� �� ���������� ������ ���� ��� ������� �����. � ������� ������� � ��� � ������� � ��������� ��������
STATCOM with special auxiliary control loops targeting flicker mitigation is a viable mitigation method. This principle was used in a recent study for the arc furnace flicker mitigation performed by MHRC.
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
��
������� �� � �������� ���������� ������ i grid
i PCS
i furnace
���������� ������� ��� ��������� �� ������� ��� ������� ������� ���������� ���� ������ �� ���������� �� �������� �� �������� ����� ��������. ���������� ������� ��� ��������� ��� ������� �� ��������� �������� �� ����� ��� ������� ������ �� ���������� ����� ��� ��������� ������� ������ �� (����� ����� �������) � �������� ������� ������ � ��� ������ ������� ����� (���� ���� �� ������� �� ������������ ������ �� ��������� �� �������� ���������).
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
��
������� �� � �������� ���������� ������ DCP
G G 1
P = -0.5274 Q = 0.9126 V = 45.86 A ABC V
P = -0.5281 Q = 0.9862 V = 0.4574
2 [MVA] 46 [kV] / 0.48 [kV] #1 #2
SrcLV Is_LV ELV
F = 4 5 0 [ H z ]
A V
Q
D
2
G G 3
Q
D
2
G G 5
Q
D
2
6 0 0 0
V _dc + 6 0 0 0
Lf
G G 4
Q
D
2
G G 6
Q 2
D
G G 2
Q
D
2
DC
STATCOM model implemented in PSCAD
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
��
������� ������� ������� ��������� id B
iq B iqref
D
+
-
0.395 MaxVq [kV]
Kpq Kpq1
-0.395 MinVq [kV]
Out
Anti-
MaxVq
Rs t Rst
-0.395 MinVd [kV]
A
MinVq
Kpd Kpd1
+
vd
Tid
D
+
vq1 Tid1
F
MaxVd MinVd
vd1
-
vd1
F wL
wL id
0.395 MaxVd [kV]
wind-up
A
Tiq1
Out
Anti-
+
idref D
wind-up Rs t Rst
Tiq
PI
In
-
PI
In
iq
* wLf
* wLf
Refa3 B
Modulation references
Edc X
M
Y
vd1
D
* 0.5 M N
X
M MagInv
N/D
Y
P phase
PhaseInv
M
D Q
A B
X
0
C
P
X Y
Refa
D
P
vq1
+
P
Y
D
-
Refb
B Refa3
0 . 0
* 57.2958
+
D
+ -
Refc
B Refa3
MagInv
PhaseInv
Theta
* 3
* 3
* 0.16
Angle Resolver
X
M P P Phaseh3
M
Y
Magh3
X
Y 0 . 0
D Q
A B
0
C
Refa3 Refb3 Refc3
Angle Resolver Theta3
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
��
������� ������� ������� ��������� �� ������� ������� ������� id B D
+
0 . 0
D
-
+
P
-
d PI out
I
B
Ib_ac
id Regulator
idref Err_d * Ifurd_err
A D ++
vd
Ic_ac
* L
Ifurq_err
*
D
+
Vref
+
-
B VmagPU Vpcc
I
C
0
Ifurq
X1
id furnace Ifurd
F FT
vq * -1
A D
+
Calculate d & q components of the furnace current.
X2 Ifurq
Ph2 D (7) Ifurq + dc2 B Ifurq_d c Ifurq_dc
F = 10 [Hz] dc1
iq regulator
vq1 vq1
F
wL id
* 377
* L
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
Ifurd_err
iq furnace
q PI out
I
Err_q
D
Ifurc
D Ifurd Q
P
-
B
P
iq iq
A B
Ifurd_d c
iqref -
0
Ifura Ifurb
Calculate d & q components of the ac-side current. iq B
D +
C
id id
vd1 vd1
wL * 377
D Q
-
F
iq
A B
Ia_ac
Mag2 D (7) + Ph1 Ifurd (7) B Ifurd_dc
Mag1 (7)
��
Ifurq_err
���������� �������
EAF_Facility 40
40
Vbus
30
20
20
10
10
V k
0
V k
Vbus
30
0 -10
-10
-20
-20
-30
-30
-40
-40 1.0000
Vbus_rms
POI voltage waveform (Zoomed view)
0.9950 0.9900 0.9850 V k
0.9800 0.9750 0.9700 0.9650 0.9600
t me s)
3.900
3.950
4.000
4.050
4.100
POI voltage waveform (instantaneous and rms)
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
��
������� ��� �� ������ ����� �����
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
��
������� ��� �� ������ ����� �����
��������
����� �������� ����� ���� �� ����� �� ����� ����������� ��� ���� ���� �� ������� �������� �� ���� ��������������� �������
����
��� �������� ����� ����� ��������� ���� ���� ������� ��� ���������� ��������
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
��
������� ��� �� ������ ����� �����
Bus 1 Bus 2
#1
#2
P = 24.65 Q = -10.58 V = 118.1 A V
L R R
T TLine_02
T TLine_01
Ia
#1
#2
A
Compressor Motors
45 km line 100 km line
L R
345 kv 'Weak system
Ea
System Model and the Synchronous motors driving the compressor load.
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
��
������� ��� �� ������ ����� ����� 6 - 6000 HP Compres sor Motors Tm1
pu
Torque1 1 sT
327.27273 rpm - 22 Pole machine
* -1.0
G 1 + sT
Degrees
Clear
Torque1.dat 1
Average Torque = 0.82 pu (approx) 6 units are pulsating as one Zero Detector
-
+ D
F
The compressor characteristics are stored in a data file.
0 . 0 6 3
Actual load torque characteristics (torque vs rotor angular position) is stored in a look- up table and fed into the study model to get realistic simulation waveforms, replicating flicker measured in the field.
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
��
������� ��� �� ������ ����� ����� Main : Gra hs
y
y
y
y
98.0 97.0 96.0 95.0 94.0 93.0 92.0 91.0 90.0 0.30 0.20 0.10 0.00 -0.10 -0.20 -0.30 120.0 119.0 118.0 117.0 116.0 115.0 114.0 113.0 30 20 10 0 -10 -20 -30 6.50
Ea
����������
������� �������� ������� ���� ����� ������������, ���� ���������� ��� ����� ����� ��� ������������� ���������� �������.
Ia
�����
������������� � ������ �� ������� (������ ��� ��������� ��������), � ��� ����� �������� ��� ����������� ��� ���������� �����������.
Vrms
P1
Q1
7.00
7.50
8.00
8.50
9.00
9.50
10.00
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
��
������� ����������� ������
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
��
��� ������ ���� ������� ���� � ������������ ������ ���� ����������� ���� ���������������.
��� ������� �� ������������� �� � ������ �� ���� ��������� 345 �� �����. ��� ������ �� ���������� ������. Gray Whitedeer 64 km
176 km Tesla
a 1
147.04 km
b
TLine_11 9 8 . 5 . 9 8 2 1 3 4 9 6 2 - . A V = = 0 P Q = V
CTT_WD_...
CTT_GR_...
W h i t e d e e r
4.81
Hereford
GEN
7.40
E1 ] H [ ABC->G 6 1 . 3
TLine_8
a 2
Timed Fault Logic
68 km
Bus 1
Series Caps b a
CTT_ST_T...
68 km CTT_ST_T...
121.6 km
Rieley
52.8 km
76.8 km
102.4 km
Sh_WD_ST
TLine_12 ETT_TS_...
P = 2190 Q = 796.8 V= 1.067
TLine_9
A V
3 3 . . 8 8 5 6 8 0 6 9 8 3 - . A V = = 0 P Q = V
99101
Thermal Gen
NAZARETH
67.2 km a1 Silverton
Ea
a2
RRL
ETT_TS_...
a3 7.42 70.2 km
b
ETT_RL_...
250 a SVC Edith Clarke
7.41
100.8 km 121.2 km
Sh_ST_CW
ETT_EC_...
SVC Cottonwood P = 798.5 Q = -369.3 V= 1.055 RRL
A V
] H [ 6 1 . 3
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
��
RL
Response of the system following a fault (cleared in normal time) is shown below for the two scenarios that were studied. In the ‘strong’ connection case, the system seems better damped than in the ‘weak’ connection case. The SVC keeps oscillating between its minimum and maximum Q limits. This is unacceptable control performance. Such issues should be identified at the design stage. Control parameters may be re- tuned to mitigate the issues. SVC_Page : Graphs 1.20
SVC_Page : Graphs
Vpu
1.20 1.00
1.00
0.80 ) u p ( y
0.80 ) u p ( y
0.60
0.40
0.60 0.40 0.20
0.20
Strong system response
0.00 250
Vpu
Weak system response
0.00
Qsvc
300
200
Qsvc
200
150
100
100 ) R A V M ( y
) R A V M ( y
50 0 -50
-150
-300 x
-200 0.0
-100 -200
-100
x
0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
12.0
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
��
����������� ���������� ������������
������� ����������� ������ �
� ������� ��� ���������� � ������ ������� � ����� �������
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
��
������� ����������� ������ �
���� ��� �����
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
��
���� ������������ � � ����� ����������
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
��
������������
����� ��� � ������ �� ��������� ���� ��������� ���������� ���� �� �� ��� ����� ����
���� ���������� ��� ������������� ���� �����
��������� ���������� ��������� ����� ���� �����
����� �� ����������
����� �� ����������
������� ������ ���������� �����
����� �� �����
��� �� ��� ���� ������ �� ���� �� ��� ������ ���� ���������� ��� ����� ����� ���� ����� �������������
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
��
������������
A typical LCC - HVDC Scheme Power flow is from the rectifier to the Inverter side 0.5968 [H]
2.5 [ohm]
2.5 [ohm]
0.5968 [H]
Rbus C A r_ e i f i t c e R
Ibus
2 6 . 0 [ u F ]
A V
A V
Rectifier
Inverter
Rectifier
Rectifier 1.50
AC Voltage
2.00
DC Volts
Rectifier
DC Current
1.50
1.50
0.50 e g a t o
0.00
) u p (
-0.50 -1.00
) u p (
1.00
e g a t l
o V
0.50
0.50 0.00 -0.50 -1.00 -1.50
-1.50
-2.00
0.00
-2.00 1.660
ACVoltage
1.00
1.00 u p (
I n v e r t e r _ A C
1.680
1.700
1.720
1.740
1.760
1.780
1.800 ... ... ...
1.660
1.680
1.700
1.720
1.740
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
1.760
1.780
1.800
1.660
1.680
1.700
1.720
1.740
1.760
1.780
��
1.800
... ... ...
������������
Power
Id
Rectifier
1
Inverter
+ Vd or Ed
7
5
6
3 4 2
Id
1 Valve group 2 AC Filter 3 Converter transformer 4 DC filter 5 Ground/sea electrode or metallic 6 Receiving ac system 7 Sending ac system
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
��
Introduction The basic building block of a LCC converter – a six pulse Thyristor bridge. It
is important to note that the thyristors (the switch) can be turned ON with a firing pulse but cannot be forced to turn OFF. The turn off should happen ‘naturally’ when certain ac system conditions are satisfied (more details on this later !)
Think of the LCC - HVDC bridge as a frequency converter F => +/- 50 Hz ����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
��
Introduction
12 pulse bridge – The harmonics are reduced compared to the 6 pulse bridge. ����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
��
Introduction
12 pulse bridge – Mono pole system
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
��
Introduction
Bi-pole system, 1- 12 pulse valve group per pole
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
��
Introduction ����� ���� ��� ��������� ������, ����� ��� � ������ �� ����� ������� ���� ������ �� ����� ��� ������������� ���� ��������� ���� �������.
�
������ �� ��� �� ������ ������� ��� ���� ������ �� ���� ����� � ��� ���� ���������� ����� � �� ������. ������� ����� ������ �� �������� ������� ��� ����
�
��� ���������� (����� ������� �������� �� ��� ������ ��������� �� ���� ���� ��� ��������� ���) ������� ���� ���������
�
��� �� ������ ���������������� ����� �������� ��������� ����������� ���������� ������ �� ���������� �� ����� ����������� ��������.
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
��
Introduction ��� �� ������ ���������������� �� ��� (������ �����) ��������� �� ��������� ����. ���� �� �� ��������� �������������. Gray Whitedeer 64 km
147.04 km
176 km Tesla
a 1
CTT_WD_...
CTT_GR_...
W
b
TLine_11 9 5 8 . . 8 9 2 4 1 3 9 2 6 V - . A 0 = = = P Q V
h i t e d e e r
4.81
Hereford
GEN
7.40 a 2
E1 ] H [
ABC->G
TLine_8
6 1 . 3
Timed Fault Logic
68 km
Series Caps b a
CTT_ST_T...
68 km CT T_ST_T...
121.6 km
Rieley
52.8 km 76.8 km
102.4 km
Sh_WD_ST
TLine_12 ETT_TS_...
P= 2190 Q= 796.8 V= 1.067
TLine_9
A RRL V
3 8 3 . . 8 6 5 8 6 0 9 3 8 V - . A 0 = = = P Q V
99101 NAZARETH
67.2 km a1 Silverton
Ea
a2
ETT_TS_...
a3 7.42 70.2 km
b
ETT_RL_...
250 a SVC Edith Clarke
7.41
100.8 km 121.2 km
Sh_ST_CW
ETT_EC_...
Cottonwood P = 798.5 Q= -369.3 V= 1.055 RRL
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
A V
] H [ 6 1 . 3
��
RL
Introduction � ����
���������
���� ��������� ����� ������ �������� ����������� ������������� (�������, �������, ������ ������ �.) input current order (pu)
INVERTER CONTROLS
CO
INVERTER CURRENT CONTROLS
current order for rectifier DC Voltage (compensated)
VDCI
G 1 + sT
D
+
E VDCL
+
D
CORD
Min
MPVS
CORDER
F
voltage compounding
dc voltage measured at inverter
V ol ta g e D e p .C u rr e nt L i m it
1 * 0 . 0
*
R e ct if ie r C u rr e nt O rd e r
POWER
CMARG
F CMIC
G 1 + sT
D CMIS
-
+
PSCAD implementation of a conventional HVDC inverter controls for thyristor firing pulses.
0.1
Power F CERRI
D
+
-
P
CERRIM
BETAIC
I Current (filtered)
dc current measured at inverter
Angle Order for inverter
Pi B Max
D
INVERTER GAMMA CONTROLS
DGEI
BETAI D
-
+
AOI
E Delta Gamma Error
Alpha Order
F GMES
Min in
GMESS
D
1 Cycle
-
+
B Gamma
Gamma Angle measured 0.2618
P
GERRI
Max
D
+ -0.544
GNLG
I
BETAIG
E
GMIN
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
��
Line Commutated HVDC systems
Basic concepts Commutation Harmonics Reactive power and filtering Basic HVDC equation Control concepts Impact of AC systems strength Impact of AC System Characteristics
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
��
Ia R=0
Vas
Main : Graphs
) V k ( e g a t l o V
) A k ( t n e r r u C
e s l u p g n i r i F
10.0 7.5 5.0 2.5 0.0 -2.5 -5.0 -7.5 -10.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0.0 -1.0 -2.0 -3.0 -4.0 1.00 0.90 0.80 0.70 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00
FP
7.03 kV rms (l-n)
Vas
Ea
T
T FP
0 . 0 0 3 9 3 [ H ]
Load cur
33 MVAR (Max)
Ia_ 4.0
FP1
0.1700
0.1750
0.1800
0.1850
0.1900
0.1950
0.2000
0.2050
0.2100
0.0
[1] 2.30468
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
��
��������� ��������������� Main : Graphs Ia
Ia
Ea
1.00
T1 R=0
g1 T
T3
g1 T
y
E1
g1 T
0.50
g1 T
T4
0.00
T2
200
E1
Ea
150 100 50 0
y
-50 -100
Firing angle (alpha) = 30 deg
-150 -200 2.0550
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
2.0600
2.0650
2.0700
2.0750
2.0800
2.0850
2.0900
��
��������� ��������������� Main : Graphs Ia
Ia Ea
1.00 g1 T
R=0
g1 T
E1
0.50 g1 T
g1 T
0.00 200
E1
Ea
150
Firing angle (alpha) = 90 deg
100 50
Average dc voltage is zero
y
0 -50
Half cycle for thyristor to turn OFF
-100 -150 -200 2.0550
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
2.0600
2.0650
2.0700
2.0750
2.0800
2.0850
2.0900
��
������ ����� ������ Main : Graphs
Inverter:
Ia Ia
1.00
Ea
g1 T
R=0
g1 T
0.50
E1
g1 T
g1 T
0.00 200
Firing angle (alpha) = 135 deg Average dc voltage is now negative
E1
Ea
150 100 50 0 -50
Very small time for thyristor to turn OFF
-100 -150 -200 2.0550
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
2.0600
2.0650
2.0700
2.0750
2.0800
2.0850
2.0900
��
������ ����� ������ Main : Graphs Ia
Ia 1 T I
Ea
2 T I
g1 T
1.00
g1 T
y 0.05
0.50
E1
1e6
0.00 g1 T
g1 T
200 150 100 50 0 -50 -100 -150 -200
Effect of AC system reactance •Over-lap angle (period) y
1.20 1.00 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00 -0.20
E1
Ea
IT1
IT2
2.0550
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
2.0600
2.0650
2.0700
2.0750
2.0800
2.0850
��
2.0900
�� ���������
Rectifier
Vd = 1.35 * Ell * cos( ) − π 3 ∗ Xc * Id Inverter
Vd = 1.35 * Ell * cos( ) − π 3 ∗ Xc * Id
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
��
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
��
�������� ����� ������������
• ���� ��������� ��� �������� �������� �������� ������ – ������� �� �������� ����� • �� ������� • ����� ���������� • ����������� ���������� • ������ ��� ������������ ����� • �������
������� ��� ����� ������� ���� �� ��������� �������� �� ����� ��� ���������� ���� ������ ��������� ����� ��� �������� ��������� ���������� ���� ��� ������� ���� ���� �� ��� ������� ����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
��
��������� ��� ��������� �� ������� ���������
������
������
��������� ���
�� ���������
��
�������
���������� ������������ ����� ������ ���������� ����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
�� ��
�� ������ ������ •
����� ������� �����
����� ������� ����� ���/ �� �����
• ���� ����� ������� ����� � (����� ���� + �� �������) �� �����
� � ��������� ��� ���� �� ��� ���� � � �
� ���� �������� ���
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
��
�������� ���� ���� ������� �. ���������� ������� ������ ���������, �������� ������� �����������, ������ ����� �������� ���� �. ��������� ���������� ������������ �� ������� ������ ������� �. ��������� ��� ��� ���� �� �� ������� �. ��������� ��������. �. ������ �� �� �� �����, ��������� �������� ����� ��� ������ �� ��������� ����� ��������
���������� ������������ ����� ������ ���������� ����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
�� ��
HVDC integration and design study requirements ����� ���� ���� ������� ���
����� �������
��������� ��������� �������
���������
�����
�������� ��������������� ��������� ������� ���������
���� ��������
�������������
�������
��������
��������� ��������
����������
������������
���
����������� ��������� ���������
�������
����������� & ������� ��������
�����
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
��
HVDC integration and design study requirements ����� ���� ���� ������� ���
����� �������
���� ���� ������� �� ���������
� �� ������ ������� ������������ � �������� ������������� ��� ������� ��� ������� ���������� � ���� �������� ��������� ��������� ���������� � ��� ��� ���� ���� ���������� � ������������� �� ������ ����/���������� ��������� � �������� ������������� ����� �������
� ��������� ����� ������ � ��������� ��� ��� ���� �� ��� ���� ��� � ��������� ��� ���� �������� ���� ������� ���������� �� ��� �� ������.
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
��
HVDC integration and design study requirements ��������� ��������� �������
� ��� �� �� ��������� ��� ���� ������ ? � ������� �������������� �� �������� ������ ���� ��������� ������� ������ �������������� (�������� ���� ������)
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
��
HVDC integration and design study requirements ���������
�����
� �� ������ ���� �� ���������� ����������� �� ����� �� ��� �������� �������
� ���� ������ ���� ��� ��� ����������� �� ������ ������� (�� ���� �� ���� ���� ������� ������� �� ��������� ?).
� ���� �������� �������� ��� �������� �������� ���������� ������ �� ��������.
� ���� ���� ����� ���������� ������� ����������, ��� ���� ���������� ���� ������� ���� ��������������� ��������� (����� ���� �.� +/� 1)
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
��
HVDC integration and design study requirements �������� ��������������� ��������� ������� ���������
���� ��������
��� �� �� ���� ���������, ������ ������� ��� ���������� ���� �� ���������� �������� �� ����� ��������� ���
���� ����� ������ ����������
�������������
�������
�������� ���� ������� �� ������ ������, ������������ �� ���� ����� ����
��� �� ������ �� ��������� �� ������������� ��������� �� ���� ��� ����� ������� �������� �� ��� ���������� �� ������� �� ��� �� ����
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
��
HVDC integration and design study requirements �������� ��������������� ��������� ������� �������� ���
��������� ��������
�� ����������� ���������� ��� ������� ���������
���
�� �������� ���� ��� ��������� ��������� ���� ���������� �� ������� �� ��� �� ���
����� �������� ������� ��� �� ����� ��
��� ���� ����� ��
���. ���
�� ������������ ���� ��� ����������� (��) ������� ���������� ������ �� ������, ������� ��������� ���
���������
�� �������
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
��
HVDC integration and design study requirements �������� ��������������� ��������� ������� ����������
������������
������ ����� ���������� ������������ ������� ����� ����� ������� ��� ��������� ���� �� ��� ���� ������
���
����������� ��������� ���������
��� ����� ������� ��� ��������� ���� ���� ���������� ���������
������������ �� ��� �����, ������������ ������� � ������ �� ������ ����� ��� ��� ��������� � ������ �� ���� ��� ��� �������� ��� ��� ���� �������� �� �������� ������� �� ����� ������������� �� ��� ������� �� ��������, ��� ������������ ���� ���� ������ �� ���� ����� ���� ��� ������ ��� �������� �� ��� ������� ������ �� �� ���� �� ��� �� ���� �������� ��� �������� �� ������� �������� ������� �� ��� ����� ��������� ������������� ���� ����������� ������ �� � ��������� ������
�������
����������� & ������� ��������
������� ����������� ��� ������� ������������ ���� ����� �� �������
����������� ���� �� �����, ����� �� ����� ��� ������ ���������� ���� ���� ���� ������ ��������
����� ������
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
��
HVDC integration and design study requirements �������� ��������������� ��������� ������� �����
������/��������������
�� ��� �� ����������� ���� ���� �� ��� �� ���� ��� �� ������� ��� ���������
�����������, ��������� ������������ ��� �������� ���� ��� ���� �� ��� ����� ��� ������ �� ������������� ����������� �� ������� ������ ������ ������ ��������� �� ������� ������ �� ��� �� ���� ������ �� ���� �������
����� ������ ������� ���� ��������� � ������������� �����������
��
View more...
Comments