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Optimale nichtlineare Regelung für TCSC zur Verbesserung der Übergangsstabilität und Dämpfung von Leistungspendelungen

IP.com Disclosure Number: IPCOM000017451D
Original Publication Date: 2001-Jan-01
Included in the Prior Art Database: 2003-Jul-22
Document File: 3 page(s) / 108K

Publishing Venue

Siemens

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Dr. Xianzhang Lei: AUTHOR [+3]

Abstract

In elektrischen Spannungsversorgungssystemen ist der Dämpfung von Leistungspendelungen besondere Bedeutung beizumessen. Obwohl die Spannungsregelung der Generatoren ein wirksames Mittel zur Stabilitätsverbesserung ist, können die Leistungsschwingungen oft nicht ausreichend gedämpft werden. Seit Hochleistungsthyristoren zur Verfügung stehen, ist es möglich, die Thyristor-gesteuerte Serienkompensation (TCSC – Thyristor Controlled Series Compensation) zu nutzen. TCSC ist mit verschiedenen positiven Effekten verbunden, z.B. Erhöhung der Stabilität, Verbesserung der Leistungsübertragung über große Übertragungsstrecken verbessert und Dämpfung von Leistungsschwingungen. Die üblichen konstruktiven Maßnahmen zur Pendeldämpfung des TCSC-Typs beruhen auf Linearisierungsnäherungsmodellen. Annähernd lineare Modelle sind günstig, wenn das System nur geringe Abweichungen um den vorgegebenen Arbeitspunkt herum aufweist. Kommen im System jedoch starke Störungen vor, hört die Funktionsfähigkeit der linearen Modelle auf, da die Systemzustände große Abweichungen von dem vorgegebenen Arbeitspunkt erzeugen. „Bang- Bang“-Strategien sind sinnvoll, um eine erste Schwingungsstabilität zu erzielen, doch ist ihre Dämpfungswirkung auf nachfolgende Leistungspendelungen gering. Auch unter Anwendung der Konzepte zur Minimierung des Energieeinschwingverhaltens lässt sich das gewünschte Energieverhalten nicht leicht erzielen. Darüber hinaus ergeben sich bei dem Energiefunktionskonzept in vielen Fällen Diskontinuitäten der Betriebszustände. Solche Unstetigkeiten können sowohl theoretische als auch praktische Probleme hervorrufen.

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Energie

Optimale nichtlineare Regelung für TCSC zur Verbesserung derÜbergangsstabilität und Dämpfung von Leistungspendelungen

Idee: Dr. Xianzhang Lei, Erlangen; Prof. Xingyuan Li, Sichuan;

Prof. Dusan Povh, Erlangen

In elektrischen Spannungsversorgungssystemen ist der Dämpfung von Leistungspendelungenbesondere Bedeutung beizumessen. Obwohl die Spannungsregelung der Generatoren einwirksames Mittel zur Stabilitätsverbesserung ist, können die Leistungsschwingungen oft nichtausreichend gedämpft werden. Seit Hochleistungsthyristoren zur Verfügung stehen, ist es möglich,die Thyristor-gesteuerte Serienkompensation (TCSC – Thyristor Controlled SeriesCompensation) zu nutzen. TCSC ist mit verschiedenen positiven Effekten verbunden, z.B.Erhöhung der Stabilität, Verbesserung der Leistungsübertragung über großeÜbertragungsstrecken verbessert und Dämpfung von Leistungsschwingungen.

Die üblichen konstruktiven Maßnahmen zur Pendeldämpfung des TCSC-Typs beruhen aufLinearisierungsnäherungsmodellen. Annähernd lineare Modelle sind günstig, wenn das System nurgeringe Abweichungen um den vorgegebenen Arbeitspunkt herum aufweist. Kommen im Systemjedoch starke Störungen vor, hört die Funktionsfähigkeit der linearen Modelle auf, da dieSystemzustände große Abweichungen von dem vorgegebenen Arbeitspunkt erzeugen. „Bang-Bang“-Strategien sind sinnvoll, um eine erste Schwingungsstabilität zu erzielen, doch ist ihreDämpfungswirkung auf nachfolgende Leistungspendelungen gering. Auch unter Anwendung derKonzepte zur Minimierung des Energieeinschwingverhaltens lässt sich das gewünschteEnergieverhalten nicht leicht erzielen. Darüber hinaus ergeben sich bei demEnergiefunktionskonzept in vielen Fällen Diskontinuitäten der Betriebszustände. SolcheUnstetigkeiten können sowohl theoretische als auch praktische Probleme hervorrufen.

Das Verhalten von Leistungssystemen ist seiner Natur nach in hohem Maße nichtlinear, und dieBetriebsbedingungen ändern sich oft. Es ist auch nicht vorauszusehen, wann Störungen auftreten.Deshalb wurden zwei neue lineare Steuerungen auf der Grundlage der Thyristor –gesteuertenseriellen Kompensation (TCSC) entwickelt, um für elektrische Leistungssysteme die Stabilität beiÜbergängen und Einschwingvorgängen zu verbessern und die Leistungspendelungen stärker zudämpfen.

Charakteristische Merkmale:

·� � Es wurde ein nichtlineares Modell des TCSC-Steuersystems entwickelt, welches dieLeistungsmodulation als Eingangs- und Steuerungsvariable für die TCSC-Regelung benutzt.Das Modell dient als Grundlage für zwei neue Steuersysteme mit dem nachstehendbeschriebenen TCSC-Verhalten.

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