Współpraca źródeł wiatrowych z PMSG z siecią elektroenergetyczną w stanach nieustalonych - wybrane zagadnienia

Podobne dokumenty
Warunek równowagi bryły sztywnej: Znikanie sumy sił przyłożonych i sumy momentów sił przyłożonych.

Pojemność C nie ma stałej wartości. Stąd opisana została jako zmienna w funkcji napięcia, zgodnie z wyrażeniem poniżej:

VIII. NIELINIOWE ZAGADNIENIA MECHANIKI

Wykład 1. Informacje ogólne

MODELOWANIE I ANALIZA ELEKTROWNI WIATROWEJ Z GENERATOREM PMSG

r i m r Fwyp R CM Dynamika ruchu obrotowego bryły sztywnej

W3. PRZEKSZTAŁTNIKI SIECIOWE 2 ( AC/DC;)

XXX OLIMPIADA FIZYCZNA ETAP III Zadanie doświadczalne

OBWODOWE I POLOWO-OBWODOWE MODELOWANIE SILNIKA SYNCHRONICZNEGO Z MAGNESAMI TRWAŁYMI I ROZRUCHEM BEZPOŚREDNIM

BEZCZUJNIKOWE STEROWANIE TRAKCYJNYM SILNIKIEM SYNCHRONICZNYM Z MAGNESAMI TRWAŁYMI ZAGŁĘBIONYMI W WIRNIKU

Analiza niestacjonarności systemów WIM 1

SZACOWANIE NIEPEWNOŚCI POMIARU METODĄ PROPAGACJI ROZKŁADÓW

DRGANIA UKŁADU PRZENIESIENIA NAPĘDU ELEKTROWNI WIATROWEJ

MPEC wydaje warunki techniczne KONIEC

Rozruch silnika synchronicznego z mikroprocesorowo sterowanym blokiem zasilania wzbudzenia

Główny Instytut Górnictwa Jednostka Certyfikująca Zespół Certyfikacji Wyrobów KD Barbara

Definicje ogólne

Zastosowanie Robotyki w Przemyśle

Metody analizy obwodów

2 PRAKTYCZNA REALIZACJA PRZEMIANY ADIABATYCZNEJ. 2.1 Wprowadzenie

ANALIZA STANÓW DYNAMICZNYCH MASZYNY ELEKTRYCZNEJ Z REGULACJĄ STRUMIENIA MAGNESÓW TRWAŁYCH DO NAPĘDU SAMOCHODÓW

3. ŁUK ELEKTRYCZNY PRĄDU STAŁEGO I PRZEMIENNEGO

ZINTEGROWANY MODEL OBWODOWO-POLOWY UKŁADU WIRUJĄCYCH TALERZY DYSKU TWARDEGO W ŚRODOWISKU SIMULINK/FEMLAB

ANALIZA WŁASNOŚCI SILNIKA RELUKTANCYJNEGO METODAMI POLOWYMI

WSPÓŁPRACA ELEKTROWNI WIATROWEJ Z MASZYNĄ DWUSTRONNIE ZASILANĄ Z SYSTEMEM ENERGETYCZNYM W WARUNKACH NIESYMETRII NAPIĘĆ

Trójfazowy prostownik aktywny o symetrycznym napięciu wyjściowym

Proces narodzin i śmierci

Systemy Just-in-time. Sterowanie produkcją

BEZCZUJNIKOWY UKŁAD WEKTOROWEGO STEROWANIA SILNIKIEM INDUKCYJNYM KLATKOWYM METODĄ FDC

PRZEGLĄD STRATEGII STEROWANIA SYNCHRONICZNEGO SILNIKA RELUKTANCYJNEGO Z WIRNIKIEM ANIZOTROPOWYM PAKIETOWANYM POOSIOWO

BADANIE PRZETWORNICY BUCK Z ELEMENTAMI PÓŁPRZEWODNIKOWYMI Z WĘGLIKA KRZEMU. INVESTIGATIONS OF A BUCK CONVERTER WITH SiC SEMICONDUCTOR DEVICES

Silnik synchroniczny z magnesami trwałymi w napędzie pojazdu hybrydowego

WPŁYW PARAMETRÓW DYSKRETYZACJI NA NIEPEWNOŚĆ WYNIKÓW POMIARU OBIEKTÓW OBRAZU CYFROWEGO

ĆWICZENIE NR 2 POMIARY W OBWODACH RLC PRĄDU PRZEMIENNEGO

Wykład Pole magnetyczne, indukcja elektromagnetyczna

Pracy systemów elektroenergetycznych laboratorium STS, 2018/19. Ćwiczenie 12 Tłumienie małych kołysań za pomocą stabilizatora systemowego (PSS)

Precesja koła rowerowego

BEZCZUJNIKOWE METODY STEROWANIA PRZEKSZTAŁTNIKAMI SIECIOWYMI AC/DC O DWUKIERUNKOWYM PRZEPŁYWIE ENERGII

STEROWANIE JAKOŚCIĄ ENERGII ELEKTRYCZNEJ W WARUNKACH RYNKOWYCH. WYBRANE ZAGADNIENIA TECHNICZNE

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 2(88)/2012

BADANIE PRZETWORNICY BUCK Z ELEMENTAMI PÓŁPRZEWODNIKOWYMI Z WĘGLIKA KRZEMU. INVESTIGATIONS OF A BUCK CONVERTER WITH SiC SEMICONDUCTOR DEVICES

Analiza momentów skrętnych na wale turbozespołu 1308 MVA

Pracownia Automatyki i Elektrotechniki Katedry Tworzyw Drzewnych Ćwiczenie 3. Analiza obwodów RLC przy wymuszeniach sinusoidalnych w stanie ustalonym

Płyny nienewtonowskie i zjawisko tiksotropii

Modelowanie układów elektroenergetycznych ze źródłami rozproszonymi. 1. Siłownie wiatrowe 2. Generacja PV

= σ σ. 5. CML Capital Market Line, Rynkowa Linia Kapitału

Ćwiczenie 9. Zasady przygotowania schematów zastępczych do analizy układu generator sieć sztywna obliczenia indywidualne

Stany dynamiczne elektrowni wiatrowej z maszyną indukcyjną dwustronnie zasilaną

Arytmetyka finansowa Wykład z dnia

BADANIA SYMULACYJNE BEZCZUJNIKOWEGO UKŁADU STEROWANIA SILNIKIEM INDUKCYJNYM KLATKOWYM Z WYKORZYSTANIEM METODY FDC

Problem nośności granicznej płyt żelbetowych w ujęciu aktualnych przepisów normowych. Prof. dr hab. inż. Piotr Konderla, Politechnika Wrocławska

Analiza rodzajów skutków i krytyczności uszkodzeń FMECA/FMEA według MIL STD A

KO OF Szczecin:

PRZYPADKI KOMPLEKSOWEJ OCENY STANU TECHNICZNEGO IZOLACJI METODAMI PRĄDU STAŁEGO

Laboratorium z Podstaw Automatyki. Laboratorium nr 4. Działanie układu automatycznej regulacji. Rodzaje regulatorów.

EUROELEKTRA. Ogólnopolska Olimpiada Wiedzy Elektrycznej i Elektronicznej. Rok szkolny 2013/2014

ELEKTROCHEMIA. ( i = i ) Wykład II b. Nadnapięcie Równanie Buttlera-Volmera Równania Tafela. Wykład II. Równowaga dynamiczna i prąd wymiany

Zaznacz właściwą odpowiedź (właściwych odpowiedzi może być więcej niż jedna)

Ćwiczenie 7. Zasady przygotowania schematów zastępczych do analizy stanów ustalonych obliczenia indywidualne

1 Renty życiowe. 1.1 Podstawowe renty życiowe

Analiza sprawności napędu hydraulicznego z silnikiem PMSM

KOMPENSACJA MOCY BIERNEJ W ELEKTROWNIACH WIATROWYCH Z MASZYNAMI INDUKCYJNYMI

Pomoce dydaktyczne do przedmiotu Kanalizacja (wykład i projekt) i do dyplomów - studia I stopnia (dzienne i zaoczne)

ZJAWISKA ENERGETYCZNE I MOCE W OBWODACH ELEKTRYCZNYCH Z PRZEMIENNYMI PRZEBIEGAMI NAPIĘĆ I PRĄDÓW

ANALIZA NIERÓWNOŚCI REZYDUALNEJ GRADIENTOWEJ TERMOMECHANIKI

Teoria Przekształtników - Kurs elementarny

5. Rezonans napięć i prądów

Materiały z II Konferencji Naukowo-Technicznej "Diagnostyka w sieciach elektroenergetycznych zakładów przemysłowych", Płock, 2001, str.3-10.

U L T R A ZAKŁAD BADAŃ MATERIAŁÓW

ZASTOSOWANIE METOD OBLICZENIOWYCH DO PROJEKTOWANIA OBWODÓW MAGNETYCZNYCH Z DIELEKTROMAGNESAMI ND-FE-B PRZEZNACZONYCH DO NAPĘDÓW ELEKTRYCZNYCH

TRANZYSTOR BIPOLARNY CHARAKTERYSTYKI STATYCZNE

Portfele zawierające walor pozbawiony ryzyka. Elementy teorii rynku kapitałowego

LABORATORIUM PODSTAW ELEKTROTECHNIKI Badanie obwodów prądu sinusoidalnie zmiennego

=(u 1.,t) dla czwórnika elektrycznego dysypatywnego o sygnale wejściowym (wymuszeniu) G k. i sygnale wyjściowym (odpowiedzi) u 2

Pomiar parametrów w obwodach magnetycznych Pomiar parametrów w łączach selsynowych

BADANIE STATYCZNYCH WŁAŚCIWOŚCI PRZETWORNIKÓW POMIAROWYCH

1. Komfort cieplny pomieszczeń

Wybrane algorytmy sterowania silnikami z magnesami trwałymi

Modele wieloczynnikowe. Modele wieloczynnikowe. Modele wieloczynnikowe ogólne. α β β β ε. Analiza i Zarządzanie Portfelem cz. 4.

WYBRANE ALGORYTMY STEROWANIA SILNIKAMI Z MAGNESAMI TRWAŁYMI

Pomiar mocy i energii

Właściwości napędowe pięciofazowego silnika indukcyjnego klatkowego

± Δ. Podstawowe pojęcia procesu pomiarowego. x rzeczywiste. Określenie jakości poznania rzeczywistości

KRZYWA BÉZIERA TWORZENIE I WIZUALIZACJA KRZYWYCH PARAMETRYCZNYCH NA PRZYKŁADZIE KRZYWEJ BÉZIERA

Zaawansowane metody numeryczne

Wpływ czynników zewnętrznych na obciążalność kabli

Elementy modelowania matematycznego

q d WYKŁAD 5 MASZYNY SYNCHRONICZNE

ZAŁĄCZNIKI ROZPORZĄDZENIA DELEGOWANEGO KOMISJI

Praca systemów elektroenergetycznych laboratorium NST, 2018/19. Ćwiczenie 8 Wyznaczanie krytycznego czasu trwania zwarcia metodą równych pól

WSPOMAGANE KOMPUTEROWO POMIARY CZĘSTOTLIWOŚCI CHWILOWEJ SYGNAŁÓW IMPULSOWYCH

Zapis informacji, systemy pozycyjne 1. Literatura Jerzy Grębosz, Symfonia C++ standard. Harvey M. Deitl, Paul J. Deitl, Arkana C++. Programowanie.

Sztuczne sieci neuronowe i ich zastosowanie w elektrotechnice i energetyce

BADANIA SILNIKA SZEREGOWEGO BEZKOMUTATOROWEGO

Laboratorium Pracy systemów elektroenergetycznych Studia STS, 2017/18. Ćwiczenie 8 Wyznaczanie krytycznego czasu trwania zwarcia metodą równych pól

Zeszyty Problemowe Maszyny Elektryczne Nr 80/

Wykład 10 I zasada termodynamiki; perpetuum mobile I rodzaju Układy i procesy zgodne z I zasadą ale niezachodzące ( praca z ciepła i ciepło z zimna )

MINISTER EDUKACJI NARODOWEJ

POLOWA METODA WYZNACZANIA PARAMETRÓW I CHARAKTERYSTYK MASZYNY SYNCHRONICZNEJ

V. TERMODYNAMIKA KLASYCZNA

Transkrypt:

Bernar ITEK oltechnka Śląska, Instytut Elektroenergetyk Sterowana Ukłaów spółpraca źróeł watrowych z MSG z secą elektroenergetyczną w stanach neustalonych - wybrane zaganena Streszczene. artykule przestawono zaganene ateatycznego oelowana struktur słown watrowych z generatora synchronczny MSG (eranent Magnet Synchronous Generator) współpracujących z secą elektroenergetyczną, ze szczególny uwzglęnene baań syulacyjnych neustalonych stanów pracy takch źróeł. ynk baań ogą być wykorzystane.n. o oceny welkośc elektrycznych w ejscu przyłączena elektrown o sec, a także o analz ożlwośc utrzyana źróła watrowego w pracy poczas zakłóceń (np. zwarć) w sec. Szczególną uwagę pośwęcono kwest oelowana ukłaów przekształtnkowych zapewnających właścwą współpracę źróła z secą elektroenergetyczną. Do kopozycj oel wykorzystano proceury ostępne w śroowsku prograu SCAD/EMTDC. Abstract. The proble of atheatcal oelng of the wn sources pleentng eranent Magnet Synchronous Generator (MSG) cooperatng wth electrcal power network s scusse n the paper. Specal attenton s pa to the sulaton of transent states that ay occur n such sources operaton. The sulatons results ay be use e.g. for evaluaton of the electrcal quanttes at the pont of coon couplng as well as for the analyss of the source rve-through possblty urng sturbances (e.g. faults) n the network. artcular conseraton has been rawn to the oelng of power electroncs nterface, whch enables proper cooperaton of the wn source an the network. For the oels coposton the proceures of SCAD/EMTDC progra has been use. (Cooperaton of the MSG-base n Sources wth ower Networks Durng Transents Chosen robles). Słowa kluczowe: turbny watrowe, generatory synchronczne z agnesa trwały (MSG), stany neustalone. Keywors: wn turbnes, peranent agnet synchronous generators (MSG), transent states. o:0.9/pe.. prowazene Nnejszy artykuł wpsuje sę w zaganene pracy elektrown watrowych (E) w systee elektroenergetyczny, w zakrese ateatycznego oelowana źróeł watrowych la potrzeb baań stanów ynacznych, a w szczególnośc neustalonych stanów elektroagnetycznych zwązanych na przykła ze zwarca lub nny procesa łączenowy zachozący w otoczenu źróła. Zastosowane w ty celu oprograowane SCAD/EMTDC uożlwa realzację tzw. oelu fzycznego [], to znaczy takego, w który reprezentowane są ateatyczne wszystke, stotne eleenty ukłau. przypaku źróeł watrowych są to przee wszystk oele: watru, turbny, generatora, ukłau przekształtnkowego, łącznków, transforatorów, ln systeu. Szczególną uwagę pośwęcono kwest oelowana ukłaów przekształtnkowych stosowanych la poprawena warunków współpracy źróła watrowego z secą. Moc echanczna uzyskwana ze struena watru zależy o jego energ knetycznej oraz o konstrukcj paraetrów przetwornka (turbny watrowej) []. Z kole sterowane ocą uzyskwaną z przepływającego przez przetwornk struena powetrza obywa sę na zasaze regulacj kąta nachylena łopat wzglęe płaszczyzny obrotu koła turbny (ang. ptch control) lub przez ustawene łopat w tzw. pozycj przecągana (stall control). rzy oelowanu turbny uwzglęna sę ponato wahana oentu echancznego, które przenoszą sę na welkośc wyjścowe elektrown watrowej, tzn. na jakość wytwarzanej energ. ahana te wynkają.n. z takch czynnków, jak: nesyetra koła watrowego oraz efekt przechozena koła przez ceń weży elektrown. energetyce watrowej, o przeany energ echancznej w elektryczną, wykorzystywane są zarówno generatory asynchronczne (nukcyjne) jak synchronczne. Z różnych wzglęów (zwłaszcza ekonocznych) przeważają zastosowana tych perwszych, przy czy w wększośc są to aszyny nukcyjne klatkowe wubegowe. Oprócz nch stosowane są równeż: aszyny nukcyjne perścenowe wustronne zaslane (DFIG), aszyny synchronczne wolnobeżne, stosunkowo nelczne aszyny nukcyjne jenobegowe, a także generatory synchronczne szybkoobrotowe z agnesa trwały []. yagana wobec generatorów stosowanych w źrółach watrowych koncentrują sę na następujących aspektach: utrzyane napęca, wyana ocy bernej, regulacja napęca, regulacja częstotlwośc ogranczene ocy. Generatory o stałej prękośc, których oc czynna regulowana jest kąte pochylena łopat, jako take ne są w stane aktywne uczestnczyć w procese utrzyana stablnośc sec o le ne zostaną oatkowo wyposażone w zasobnk energ. alszej częśc artykułu opsane zostaną postawowe struktury funkcjonalne elektrown watrowych sklasyfkowane w zależnośc o zastosowanego rozaju generatora ukłau przekształtnkowego, a także o sposobu przyłączena o sec. Ukłay energoelektronczne w elektrownach watrowych wybrane zaganena Maszyny nukcyjne synchronczne wykorzystywane w elektrownach watrowych ogą współpracować z secą przy zastosowanu różnych ukłaów połączeń śroków techncznych. Typowe waranty przestawono na rys.. e współczesnych rozwązanach stotną rolę w zakrese współpracy źróła watrowego z secą pełną ukłay energoelektronczne, poprawają one warunk pracy źróła.n. w zakrese regulacj ocy bernej. Stosowane rozwązana pozwalają na to, by słowna wykorzystywała aksu ocy watru, natoast regulacja ocy czynnej bernej ostarczanej o sec obywa sę na pozoe ukłau przekształtnkowego. Należy jenak zaznaczyć, że ukłay take znaczne powyższają koszty elektrown, a także zwększają stopeń złożonośc ukłau wytwórczego. Główny kryteru klasyfkacj ukłaów przekształtnkowych stosowanych w E jest ch oc znaonowa onesona o ocy ukłau wytwórczego. Rozróżna sę zate przekształtnk pełnoocowe (full scale power electroncs unts) oraz przekształtnk o ocy wystarczającej la zaanego zakresu regulacj (partal scale power electroncs unts). ukłaach z klatkowy lub perścenowy generatore nukcyjny (np. rys. stosowane są różne sposoby sterowana pracą turbny (tzn. ptch, stall, actve stall), natoast eleenty ukłay energo- 8 RZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, ISSN 00-097, R. 90 NR /0

elektronczne ają newelką oc, bowe stosowane są o kopensacj ocy bernej (np. STATCOM), a także o soft startu oraz o załączana oatkowej rezystancj w obwó wrnka, co pozwala na pracę słown przy prękośc zenającej sę w newelk zakrese ( %). ) Seć EE Seć EE Seć EE Seć EE D-STATCOM (opcj GI (kl) C kop przekłana echanczna GI (p) Sterowane przekształtnka Sterowane przekształtnka Sterowane przekształtnka GI lub GS(w) GS(s) Rys.. Uproszczone scheaty ukłaów przyłączena źróeł watrowych o sec: ukła z generatore nukcyjny klatkowy, ukła z generatore nukcyjny perścenowy wustronne zaslany (DFIG), ukła z generatore nukcyjny klatkowy lub synchronczny wolnoobrotowy, ) ukła z generatore synchronczny szybkoobrotowy (MSG) Ukła z wustronne zaslany generatore nukcyjny (rys. wykorzystuje przekształtnk śrenej ocy (ok. 0% ocy znaonowej generator, który steruje prąe wrnka, uożlwając pracę słown przy zakrese zan prękośc obrotowej rzęu 0% prękośc synchroncznej. Rozwązane to obarczone jest wyższy koszte, ale oferuje znaczne lepsze ożlwośc współpracy z secą w stosunku o opsanych wcześnej rozwązań. Onos sę to zwłaszcza o kopensacj lub wytwarzana ocy bernej, a także lepszego wykorzystana energ watru tolerancj na zakłócena zwarcowe w sec []. Na rysunkach c pokazano przykłaowe struktury E wykorzystujące pełnoocowe ukłay przekształtnkowe. ay tych rozwązań to: wysok koszt oraz oatkowe straty wynkające z przetwarzana energ. rzecwwagę stanową jenak stotne zalety, o których należy zalczyć: oseparowane generatora o sec, co pozwala na szybke sterowane ocą czynną berną na pozoe przekształtnka secowego, a także aje ożlwość wyelnowana przekłan echancznej przy zastosowanu generatora synchroncznego welobegunowego (w ty przypaku wyagany jest oatkowy przekształtnk o zaslana obwou wzbuzen lub generatora synchroncznego z agnesa trwały (MSG). arto zauważyć, że szczególne wyagana la ukłaów przekształtnkowych stwarzają fary watrowe typu off-shore, których oce znaonowe oraz znaczene la systeu jest porównywalne z elektrowna klasyczny. takch farach ukłay przekształtnkowe stosuje sę.n. w kopensatorach energoelektroncznych użej ocy (ASVC) oraz w zaawansowanych nterfejsach HVDC []. spółczesne E wykorzystują różne struktury ukłaów energoelektroncznych, w ty przekształtnkowe źróła napęca (Voltage Source Converters) sterowane z poocą technk M (ulse tth Moulaton). Struktury te zostały zaoelowane zapleentowane o baań syulacyjnych z wykorzystane proceur prograu EMTDC oraz grafcznego nterfejsu SCAD. Moelowane wybranych eleentów elektrown watrowej o syulacj stanu neustalonego Istotny zaganene oelowana ateatycznego eleentów ukłau elektroenergetycznego jest charakter analzy rozpatrywanego stanu tego ukłau. Z uwag na to, że stan ustalony w SEE praktyczne ne występuje, barzo często opuszcza sę w oelowanu szereg uproszczeń zakłaających tzw. stan quas-ustalony []. Take założene przyjuje sę na przykła w oblczenach rozpływów prąów obcążenowych eleentów ukłau, określanych jako rozpływy ocy. Szczególny wyzwane la oelowana są stany neustalone, które, w pewny uproszczenu, ożna pozelć na: stany elektroechanczne, zwązane z ozaływane ukłaów regulacj źróeł energ oraz stany elektroagnetyczne, zwązane ze skokowy zana napęć prąów wywołanych na przykła operacja łączenowy, a zwłaszcza zwarca w systee. nnejszy artykule onesono sę zwłaszcza o stanów neustalonych elektroagnetycznych, la oelowana których ożna zastosować zaawansowane proceury oblczenowe realzowane w zezne czasu (lub czasu częstotlwośc), ostępne w prograach typu EMT (Electro-agnetc Transents rogra) []. alszej częśc zostaną krótko opsane postawowe eleenty oelu słown watrowej zrealzowanego w śroowsku prograu SCAD/EMTDC. Moent na wale turbny słown watrowej ożna zapsać równane: T R C, v w gze: - gęstość powetrza, R - ługość łopat turbny, () v - prękość watru, C, w - współczynnk zależny o tzw. wyróżnka szybkobeżnośc oraz kąta nachylena łopat. Z kole oc echanczną uzyskwaną przez przetwornk watru ożna oblczyć ze wzoru: R C, v w () Z uwag na to, że baana syulacyjne bęą sę onosły główne o elektroagnetycznych stanów neustalonych, wykorzystano uproszczony oel sec z obora skupony w klku wybranych punktach, ponęto regulację turbny reprezentowano ją za poocą RZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, ISSN 00-097, R. 90 NR /0 9

stałego oentu echancznego lub stałej ocy echancznej na wale. Jak wsponano, generatory synchronczne welobegunowe z agnesa trwały znajują coraz szersze zastosowane w energetyce watrowej. ykonywane są one w rozatych warantach konstrukcyjnych [], ale la poznana zwązanych z ch pracą zjawsk ożna je opsać za poocą uogólnonego oelu ateatycznego. Równana opsujące oel MSG w zezne czasu ożna zapsać w postac: () t u s Rs L L p Lq us L p, p L q Lq p L R s L q s gze: s, - skłaowe prąu stojana; u s, u - skłaowe napęca stojana; R - rezystancja uzwojeń stojana; L, s L - skłaowe (połużna poprzeczn nukcyjnośc, p - q lczba par begunów; p - strueń agnetyczny. Moent elektroagnetyczny MSG ożna zapsać wzore: () T p L L e p q s Równane ruchu generatora przyjuje postać: () ( Te F T ) t H t gze: H jest oente bezwłanośc, F współczynnke tarca, T oente echanczny, ω echanczną prękoścą kątową wrnka, p lczbą par begunów. Moelowane syulacja ukłaów przekształtnkowych w analze stanów neustalonych wyaga okłanego owzorowana procesów zachozących w barzo krótkch przezałach czasowych (rzęu μs) zwązanych ze zaną stanu zaworów energoelektroncznych. prograe EMTDC zastosowano w ty celu poejśce oparte na etoze zennej struktury analzowanego ukłau. ybrane wynk baań syulacyjnych erwszy etape baań jest kopozycja oelu turbny generatora wraz z ch postawowy ukłaa regulacj. efekce uzyskuje sę w płaszczyźne grafcznej (SCAD) scheat zblżony o pokazanego na rys.. Do baań syulacyjnych przyjęto aszynę synchronczną o ocy S rg = M, U rg =90 V lczbe par begunów p=00. celu weryfkacj oelu ukłau generator obcążono rezystancyjne, opoweno o aksyalnej ocy czynnej (β=0) przy prękośc watru v w = /s. wynku przeprowazonych syulacj otrzyano.n. przebeg welkośc elektrycznych (oce czynna berna generator echancznych (oentu turbny generatora, prękośc ocy) pokazane na rys.. ać, że po skokowej zane paraetrów w chwl startu syulacj następuje proces regulacj, w wynku którego ochoz o ustalena wartośc (po ok. 0 s).n. oentów ocy. Moc berna ne występuje z uwag na czynny charakter obcążena generatora. kolejnych etapach oelowana wprowazono.n.: oel prostownka, gałęz stałoprąowej, zabezpeczena przecwprzepęcowego, rezystora, który zapobega zwarcu przekształtnka w stane rozłaowana konensatora oraz ławka po strone stałoprąowej. Na rys. pokazano przebeg oentów ocy słown watrowej, a na rys. przebeg napęca prąu po strone DC prostownka. Uzyskane pełnego oelu źróła watrowego wyaga wprowazena oelu falownka, oboru konensatora na jego wyjścu oraz oboru transforatora sprzęgający źróło z secą. _gen Q_gen rekosc_ech REDKOSC IATRU ws * _gen Q_gen N.0 Te T N/D. 0 D lczba par begunow Ef S w T Vw g If GENERATOR SYNCHRONICZNY n Turbne MOD Type Beta Beta n Turbne Governor MOD Type I_g T sec T_turb _ech Rys.. Uproszczony scheat ukłau turbna watrowa generator synchronczny (MSG).M.0M 0.8M 0.M 0.M 0.M.0.0.00.00 0 0.90.0 T_turb rekosc_ech Turbna w atrow a plus generator synchronczny (MSG) _gen Q_gen _ech 0 0 0 0 0 0 0 Rys.. rzebeg zan: oentów turbny generatora, prękośc echancznej, ocy echancznej oraz ocy czynnej bernej generatora w oelu z rys. 0 RZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, ISSN 00-097, R. 90 NR /0

warance uproszczony przyjęto źróło o ocy MVA, które przyłączone jest o sec rozzelczej 0 kv przez falownk prąu transforator powyższający napęce. rękość watru wynosła /s, a w chwl zwarca generator wytwarzał ok. % ocy znaonowej. Zwarce trójfazowe w sec, które wystąpło w s trwało 700 s (rys. 7) spowoowało zapa napęca w CC o głębokośc ok. 0% (rys. 7, którego skutke był wzrost ocy wyjścowej (rys. 7, a także wzrost oentu elektroagnetycznego ocy bernej. przypaku fary watrowej o znacznej ocy, przyłączanej np. o sec rozzelczej 0 kv należy zapewnć, aby napęce było utrzyywane na stały pozoe ( p.u.), a ponato przebeg napęć fazowych źróła (przekształtnka secowego) uszą być w pełn zsynchronzowane z napęca sec. ty celu w ejsce prostego falownka należy zastosować przekształtnkowe źróło napęca oraz pętlę fazową w ukłaze sterowana. Źróło take opowaa strukturze typowego kopensatora D-STATCOM. araetry sterowana przełączane zaworów takego źróła ożna zoptyalzować stosując etoę opsaną np. w []..M.0M 0.8M 0.M 0.M 0.M.0.0 - T_turbna Turbna w atrow a _gen Q_gen _ech 0 0 0 0 0 0 0 Rys.. rzebeg zan: oentów turbny generatora, ocy echancznej oraz ocy czynnej bernej generatora Obw o prau stalego.0 U_DC [kv] I_DC [ka].0.0 0 0 0 0 0 0 0 Rys.. rzebeg prąu napęca po strone stałoprąowej ukłau przekształtnkowego elektrown watrowej Uwag o sterowana zabezpeczeń ukłau z MSG wększośc zanstalowanych obecne elektrown watrowych stosowane jest autoatyczne wyłączene turbozespołu w sytuacj awar w sec powoującej zapa napęca. onowne załączene następuje po przywrócenu stanu noralnego. Aby jenak ne ochozło o częstego wyłączana źróeł watrowych stawa sę coraz wyższe wyagana w zakrese opornośc na zapay napęca wywołane np. zwarca w sec (fault re through capablty) [0]. Jest to jeno z postawowych zaań ukłau sterujaco-zabezpeczenowego. rozpatrywany przypaku źróła watrowego z MSG kwestą kluczową jest sterowane ukłae przekształtnkowy wyprowazający oc ze źróła o sec, a w szczególnośc pozoe napęca gałęz stałoprąowej. Do sterowana przekształtnka wykorzystuje sę znane technk SVM (Space Vector Moulaton) M (ulse Vector Moulaton) oraz ch oyfkacje [, ]. Us_pcc Napece w CC.0.0.0 7.0 8.0 [M] 0 w y.00.0.00.0.00.0 7.00 7.0 8.00 Rys. 7. rzebeg zan: napęca w CC ocy oawanej przez źróło poczas zwarca w sec Na rysunku 8 przestawono fragent scheatu ukłau z przekształtnkowy źrółe napęca w postac -pulsowego STATCOMu sterowanego przy wykorzystanu M ( f =) synchronzowanego z napęce sec za poocą pętl fazowej, a na rys. 9 przestawono przebeg wybranych welkośc STATCOM poczas zwarca w sec. g g g g g g V_DCbus. [F] Ic. [oh] bocznk V_DCbus 0 AM GM AO KB ulse Brge (STATCOM) Rys. 8. Uproszczony scheat nterfejsu słown z MSG w tzw. warance welkoskalowy Zabezpeczena o skutków rozatych stanów zakłócenowych, stosowane w elektrownach watrowych wykorzystują funkcje analogczne o stosowanych w konwencjonalnych jenostkach wytwórczych z opowen uwzglęnene specyfk słown watrowej, w ty sposobu jej przyłączena o sec. szczególnośc stotne jest, czy ay o czynena z pojeynczą słowną przyłączoną o sec rozzelczej, czy z farą watrową złożoną z welu turbn, z których każa oże osągać oc o M. pływa to stotne na ukła zabezpeczeń, który obejuje, obok strefy generatora także ukła przekształtnkowy, a ponato strefy: transforatorów nn/sn, ln łączących ze stacją SN/N, szyn zborczych SN N oraz transforatorów SN/N. przypaku elektrown (far) z generatora MSG szczególną uwagę należy pośwęcć kwest zapewnena prawłowego funkcjonowana ukłau przekształtnkowego, który przenos oc czynną wytwarzaną przez generator. praktyce ukła zabezpeczeń ostosowany jest o jenego z wóch rozwązań: la ukłaów ałej ocy stosowany jest prostownk oowy połączony z falownke przez tzw. boost-converter (prosty przekształtnk powyższający napęce), a w użych farach (np. off-shore) stosuje sę ukła wóch przekształtnkowych źróeł napęca typu back-to-back (por. rys. 0). pracy tych ostatnch o najgroźnejszych zakłóceń należą przetężena w kablu stałoprąowy (zwązane z rozłaowane konensator oraz rozbegane generatora na skutek naaru energ. perwszy przypaku stosuje sę zabezpeczena Co. Bus RZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, ISSN 00-097, R. 90 NR /0

Rg Rg naprąowe, natoast w rug stosowane są np.: wyłącznk w gałęz prąu stałego, przetwornca DC (chopper) zapobegająca naerneu wzrostow napęca stałego, rezystor szeregowy w gałęz DC, rezystor szeregowy rezystor bocznkujący (obcążene haujące) w gałęz AC (za generatore) oraz ynaczne sterowane kąte ustawena łopat (ptch control) la zreukowana oentu napęowego turbny..0.0.0 - - -.0 V _pu Napece w CC Vref.00.0.0.0.80.00 s Moc czy nna STATCOM.00.0.0.0.80.00 Qs Moc berna STATCOM.00.0.0.0.80.00 Rys. 9. rzebeg zan: napęca w CC ocy oawanej przez źróło STATCOM ( ) poczas blskego zwarca w sec Na rysunku pokazano przykłaowe przebeg napęca (rys. prąu (rys. po strone stałoprąowej oraz współczynnków oulacj apltuy częstotlwośc (rys. w ukłaze sterowana przekształtnke secowy ( ) poczas zwarca o ze ln kablowej (begun oatn). źrółach ałoskalowych ptch control zazwyczaj ne jest stosowany, natoast pozostałe śrok są analogczne o wyenonych wyżej. ostawowy cel ch stosowana stanow rozproszene naarowej energ powstałej w wynku zakłócena zwarcowego []. Rg Rg VSCS Rg Rg 0 [uf] C kabel C kabel C kabel C kabel kabel C kabel C ołączene kablowe DC Rys. 0. Uproszczony scheat nterfejsu słown z MSG (warant welkoskalowy w ukłaze back-to-back z lną kablową) osuowane artykule opsano zaganene kopozycj oel syulacyjnych elektrown watrowej z MSG la wóch warantów: ałoskalowego w postac pojeynczej słown przyłączanej o sec SN oraz la warantu welkoskalowego (np. fara off-shore) przyłączonego o sec N. Uzyskane wynk syulacj pokazują.n., że prawłowo wyłączane zwarca w sec ne powoują konecznośc wyłączena źróła, bowe opowene sterowane przekształtnka 0 [uf] g g VSCG g g g g ograncza wpływ obnżena napęca spowoowanego zwarce. Z kole nawet krótkotrwałe zwarce w gałęz stałoprąowej powouje utratę zolnośc źróła o alszej pracy z uwag na załaane napęca wejścowego falownka. Zwrócono także uwagę na wybrane aspekty realzacj funkcj sterująco-zabezpeczenowych w elektrownach watrowych z generatora MSG. 0 00 [kv] 80 0 0 0 0 [ka] - - 0 U_DC_prost I_DCl_pr wsp_o(r) - U_DC_nw I_DCl_nw wsp_o().90.00.0.0.0.0.0 Rys.. rzebeg zan: napęca, prąu w gałęz stałoprąowej współczynnków oulacj poczas zwarca ozenego kabla prąu stałego LITERATURA [] A ckerann T. (Etor): n ower n ower systes. John ley an Sons, Lt, 00. [] Blaabjerg F., Chen z., Kjaer s. B.: ower Electroncs as Effcent Interface n Dsperse ower Generaton Systes. IEEE Transactons on ower electroncs, Vol. 9, No./00, pp. 8 9. [] EMTDC: Transent Analyss for SCAD ower Syste Sulaton User s Gue. Mantoba HVDC Research Centre Inc., Mantoba, Canaa, 00. [] Hunt R., Carenas J., Muthukrshnan V., McGnn D.: n Far rotecton Usng an IEC 80 rocess Bus Archtecture. roceengs of Dstrbu-Tech Conference, March, 00. [] Lubośny Z. : Elektrowne watrowe w systee elektroenergetyczny. NT arszawa 00. [] a ska J.: ytwarzane rozproszone energ elektrycznej cepła. Ofcyna yawncza oltechnk arszawskej, 00. [7] S t rzeleck R., B e n ys ek G. (Es.): ower Electroncs n sart electrcal Energy Networks. Sprnger Verlag, Lonon 008. [8] Techncal aper: n Turbne applcatons n SCAD. CEDRAT Ceex/France, 00. [9] Teoorescu R., Lserre M., Rorguez.: Gr Converters for hotovoltac an n ower Systes. John ley an Sons, Lt, 0. [0] Tsl M., apathanassou S.: Revew of gr coe techncal requreents for wn fars. IET Renew. ower Gener. 009, pp. -. [] tek B.: Stany neustalone w ukłaze seć generator nukcyjny z uwzglęnene eleentów FACTS. Kwartalnk Elektryka, Zeszyt /009, Glwce 009, s. 89 0. [] tek B.: spółpraca źróeł watrowych z DFIG z secą elektroenergetyczną w stanach neustalonych - wybrane zaganena. rzeglą Elektr. 0 R. 88 nr 9a, s. 87-9. [] o jszczyk B., H e r b s t D., B r a t M. : n Generaton Ipleentaton an ower rotecton, Autoaton an Control Challenges. roc. of ower-gen Internatonal, 007, pp. -. [] Yang J.: Fault analyss an rotecton for n ower Generaton Systes. Unversty of Glasgow, 0. Autor: r nż. Bernar tek, oltechnka Śląska, Instytut Elektroenergetyk Sterowana Ukłaów, ul. Krzywoustego, - 00 Glwce, E-al: Bernar.tek@polsl.pl; RZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, ISSN 00-097, R. 90 NR /0