Dr.dharshana-Power System Studies Best Practices & International Experiences

April 5, 2017 | Author: boopelectra | Category: N/A
Share Embed Donate


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



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 

=



3

m+ 2



⋅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











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



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    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  



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

Copyright ©2017 KUPDF Inc.
SUPPORT KUPDF