68
Рис. 3 – Осциллограммы переходных процессов при коротком
замыкании в узле 158: а – напряжение в узле подключения
ветроэлектростанции; б – ток ветроэлектростанции; в – активная
мощность ветроэлектростанции; г – частота регулятора PLL.
B.
Опыт 2: Удаленное КЗ длительностью 0,1 сек
в узле 131.
Результаты моделирования представлены на рис. 4.
Рис. 4 – Осциллограммы переходных процессов при коротком
замыкании в узле 131: а – напряжение в узле подключения
ветроэлектростанции; б – ток ветроэлектростанции; в – активная
мощность ветроэлектростанции; г – частота регулятора PLL.
V.
О
БСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ СРАВНЕНИЯ
МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ
ВЭУ 3
ТИПА
Для опытов близкого и удаленного КЗ (рис. 3, 4):
В Моделях 1 и 2 после снятия КЗ наблюдается
резкий сброс активной мощности и тока, в отличие от
детальной
модели.
Данный
факт
обусловлен
невозможностью
быстрого
отклика
САУ
преобразователем в Моделях 1 и 2 (не успевает
измениться выдаваемый ток, чтобы получить желаемую
величину мощности). Кроме того, причина расхождений
заключается в расчете напряжений сети, итерационно.
При этом для Модели 1 и 2, которые воспроизводят
преобразователь упрощенно (как источник напряжения).
Такой эффект демонстрирует резкий провал напряжения и
практически неизменное значение тока, ток остается
неизменным. На осциллограммах детальной модели и
Модели 2 видны колебания активной мощности и тока
после
снятия
КЗ.
Колебания
обусловлены
воспроизведением переходных процессов обмоток ротора
и статора. В общей Модели 1 эти колебания отсутствуют
после снятия КЗ, ввиду упрощенного представления
модели генератора-преобразователя и ее связи с
аэродинамической моделью турбины.
Различия осциллограмм PLL обусловлены разной
их реакцией, поскольку система настройки PLL в каждой
модели получает разные данные моделирования. Т.е. в
детальной модели ВМК РВ ЭЭС PLL реагирует на
высокочастотный спектр процессов. Кроме того, у
рассматриваемых моделей в принципе настройка PLL
имеет отличия.
VI.
В
ЫВОДЫ
В статье рассматривалось сравнение динамического
отклика общих универсальных моделей ВЭУ 3 типа,
широко используемых в ПВК с детальной моделью,
разработанной и реализованной авторами в ВМК РВ ЭЭС.
Различия в отклике моделей в основном связаны с
упрощенным представлением модели преобразователя и
функционирования его САУ. Также существенное
влияние оказывают переходные процессы статорных
обмоток. Универсальная Модель 1 не воспроизводит
переходные процессы электрической машины, что
является основной причиной различий. Кроме того,
Моделей 1 и 2 причина различий с детальной моделью
заключается прежде всего, в упрощенном представлении
СП. Поскольку общие модели разрабатывались с целью
возможности воспроизведения динамики ВЭУ в схемах
большой размерности, их упрощенность не позволяет
воспроизводить электромагнитные процессы, а также
имеют ограничение по диапазону воспроизведения частот
(0,1-3 Гц). Детальная модель ВМК РВ ЭЭС обеспечивает
возможность
воспроизведения
быстрых
(электромагнитных) переходных процессов в СП, а также
переходных
процессов
цепи
постоянного
тока,
соответственно и реакции их САУ. Кроме того, показано,
что динамический отклик моделей зависит и от реакции
устройства PLL, коэффициенты настройки которого для
всех моделей разные.
Работа выполнена при поддержке Министерства науки и
высшего образования РФ, грант МК-3249.2021.4
Список литературы
[1]
GWEC. Global Wind Statistics 2019. (2020) Global Wind Energy
Council, Brussels, Belgium, Tech. Rep. (
report-2019/).
[2]
IEC 61400-27-1:2020. Wind energy generation systems - Part 27-1:
Electrical simulation models - Generic models.
[3]
Kundur, P. et al., (2004). Definition and classification of power system
stability. IEEE Transactions on Power Systems, 19 (3), 1387-1401.
doi:10.1109/TPWRS.2004.825981.
[4]
Andreev, M. V., Gusev, A. S., Ruban, N. Y., Suvorov, A. A., Ufa, R. A.,
Askarov, A. B., Králík, T. (2019). Hybrid real-time simulator of large-
scale power systems. IEEE Transactions on Power Systems, 34(2),
1404-1415. doi:10.1109/TPWRS.2018.2876668.
[5]
WECC REMTF. Specification of the Second Generation Generic
Models for Wind Turbine Generators. Prepared under Subcontract No.
NFT-1-11342-01 with NREL.
[6]
Tractebel Engineering GDF Suez & RTE – User’s Manual Part 1,
Introduction, Brussels, 2010.
[7]
Andreev, M., Razzhivin, I., Suvorov, A., Ruban, N., Ufa, R., Gusev, A.,
Rudnik, V. (2020). A hybrid model of type-4 wind turbine - concept and
implementation for power system simulation. Paper presented at the
IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies Conference Europe,
2020-October 799-803. doi:10.1109/ISGT-Europe47291.2020.9248860.
[8]
Pena, R., Clare, J. C., & Asher, G. M. (1996). A doubly fed induction
generator using back-to-back PWM converters supplying an isolated
load from a variable speed wind turbine. IEE Proceedings: Electric
Power Applications, 143(5), 380-387. doi:10.1049/ip-epa:1996045.
