电力系统的matlab simulink仿真及应用第7章课件.ppt

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1、第7章高压电力系统的电力装置仿真7.1输电线路串联电容补偿装置仿真7.2基于晶闸管的静止无功补偿装置仿真7.3基于GTO的静止同步补偿装置仿真7.4基于晶闸管的HVDC系统仿真7.5基于VSC的HVDC系统仿真7.1输电线路串联电容补偿装置仿真串联电容补偿就是在线路上串联电容器以补偿线路的电抗。采用串联电容补偿是提高交流输电线路输送能力、控制并行线路之间的功率分配和增强电力系统暂态稳定性的一种十分经济的方法。但是，超高压输电线路加装串联补偿后会引发潜供电流、断路器暂态恢复电压(TRV)及次同步谐振(SSR)等一系列系统问题，而且在

2、故障和重合闸动作时可能会在系统中引起很大的过电压。本节主要讨论串联电容器的建模和次同步振荡等有关现象。图7-1系统单相电路图7.1.1系统描述图7-1中，6台350MVA的发电机通过一条单回路600km的输电线路与短路容量为30000MVA的系统相连。输电线路电压等级为735kV，由两段300km的线路串联组成，工频为60Hz。为了提高线路输送能力，对两段300km的线路L1和L2进行串联补偿，补偿度为40%，两段线路上均装设330Mvar的并联电抗器，用于限制高压线路的工频过电压和操作过电压。补偿设备接到母线B2的线路侧，B2通

3、过一个300MVA、735kV/230kV/25kV的变压器向230kV侧的250MW负荷供电，变压器接线方式为Y0-Y0-D。　　串联电容补偿装置由串联电容器组、金属氧化物变阻器(MOV)、放电间隙和阻尼阻抗组成，如图7-2所示。图7-2串联补偿装置结构图7-3仿真系统模型打开SimPowerSystems库demo子库中的模型文件power_3phseriescomp，可以直接得到图7-1的仿真系统如图7-3所示，以文件名circuit_seriescomp另存，以便于修改。图7-3中，发电机选用简化的同步电机模块，两个变压

4、器是通用的双绕组和三绕组变压器模块，其中和母线B2相连的三相三绕组变压器为饱和变压器。母线B1、B2和B3为三相电压电流测量模块，通过设置黑色背景可以使这些模块具有母线的形式。三相电压电流测量模块输出的三相相电压和线电流用标幺值表示。故障发生在线路1的串联电容补偿装置左侧，在第1个周期末发生a相接地故障，线路1两侧的断路器CB1、CB2在第5个周期后三相断开以切除故障线路，第6个周期后a相接地故障消失。双击图7-3中的“串联电容补偿”(SeriesComp.1)子系统，打开子系统如图7-4所示。图7-4由三个完全相同的子系统构成，

5、一个子系统代表一相线路。打开“串联电容补偿a相”(SeriesComp.1/PhaseA)子系统，如图7-5所示。　　图7-5中的电容器Cs的容抗值为输电线路感抗的40%，具体计算如下。　　首先打开分布参数线路参数对话框，求出300km输电线路正序感抗XL为(7-1)需补偿的容抗值XC为0.4XL，即(7-2)图7-4“串联电容补偿”子系统所以补偿电容的电容值Cs为(7-3)图7-5“串联电容补偿a相”子系统图7-5中的MOV元件由SimPowerSystems/Elements中的“避雷器”(SurgeArrester

6、)模块等效。MOV用于防止电容器过电压。当电容电压超过额定电压2.5倍后，MOV将电压钳位到最大允许电压Vprot：其中，In为线电流有效值，取值为2kA。(7-4)为了保护MOV，在MOV上并联了由断路器模块等效的放电间隙Gap，当MOV上承受的能量超过阈值时，间隙放电。与放电间隙串联的RL支路是用来限制电容电流上升率的阻尼电路。“能量和放电间隙触发”(Energy&Gapfiring)子系统完成对放电间隙Gap的控制，仿真系统模型如图7-6。该系统对MOV中的能量进行积分计算，当能量值大于30MJ时发送合闸信号到断路器

7、模块Gap中，断路器合闸，实现间隙放电。　　打开图7-3中300MVA、735/230/25kV的三相三绕组变压器模块的参数对话框，注意电流—磁通饱和特性用标幺值表示为　　　　[0，0；0.0012，1.2；1，1.45]　　关于饱和变压器的参数设置，可以参考4.2节相关内容。图7-6仿真系统模型7.1.2初始状态设置和稳态分析在进行暂态分析之前，首先要设置模型的初始状态。　　点击Powergui模块的“潮流计算和电机初始化”按键，打开窗口如图7-7所示。设置节点类型为PV节点，电机输出的有功功率为15MW，初始电压为13

8、.8kV，即1p.u.。图7-7初始状态设置单击“更新潮流”(UpdateLoadflow)按键，更新后的电机线电压相量、线电流相量、电磁功率、无功功率、机械功率、机械转矩和励磁电压显示在图7-7的左侧子窗口中。　　退出Powergui模块，打开