CC BY
77
Библиографический список
1. Правила расследования причин аварий в электроэнергетики. Утв. Постановлением Правительства РФ от 28 октября 2009 г. № 846.
2. Александров Г.Н., Евдокунин Г.А., Подпоркин Г.В. Параметры воздушных линий электропередачи компактной конструкции // Электричество. 1982. № 4. С. 10-17.
3. Постолатий В.М., Быкова Е.В. Эффективность применения управляемых самокомпенсирующихся высоковольтных
линий электропередачи и фазорегулирующих устройств трансформаторного типа. Электричество. 2010. № 2. С. 714.
4. Долгополов А.Г., Кондратенко Д.В., Уколов С.В., Постолатий В.М. Управляемые шунтирующие реакторы для электрических сетей. Problemele Energeticii Regionale. Акад. Наук Молдовы, Ин-т энергетики.^родг. A§M. 2011. № 3 (17). Р. 323.
УДК 621.311
ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ РАБОТЫ АСИНХРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ С РЕГУЛЯТОРАМИ НАПРЯЖЕНИЯ НА ОСНОВЕ ТРЕХФАЗНЫХ ТИРИСТОРНЫХ МОСТОВ
А
© В.А. Пионкевич1
Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Разработана математическая модель источника распределенной генерации с асинхронным генератором (АГ) на основе комплекса MATLAB с пакетами Simulink и SimPowerSystems. Рассмотрено применение регулируемого источника реактивной мощности (ИРМ) для задач регулирования напряжения и обеспечения параллельной работы двух источников распределенной генерации с АГ с использованием трехфазного тиристорного моста, функционирующего в режиме инвертора. Ил. 7. Библиогр. 4 назв.
Ключевые слова: источник распределенной генерации с асинхронным генератором; MATLAB; Simulink; SimPowerSystems; трехфазный тиристорный мост; регулятор напряжения.
STUDYING PARALLEL OPERATION OF INDUCTION GENERATORS WITH VOLTAGE CONTROLLERS BASED ON THREE-PHASE THYRISTOR BRIDGES V.A. Pionkevich
Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.
The author has developed a mathematical model of the source of distributed generation with an induction generator based on MATLAB with Simulink and SimPowerSystems packages. Consideration is given to the application of the controlled source of reactive power for the problems of voltage regulation and provision of parallel operation of the two sources of distributed generation with induction generators using a three-phase thyristor bridge operating in the invertor mode.
7 figures. 4 sources.
Key words: distributed energy source with an induction generator; MATLAB; Simulink; SimPowerSystems; three-phase thyristor bridge; voltage controller.
Асинхронные генераторы (АГ) находят широкое применение в качестве источников электрической энергии, особенно в нетрадиционной энергетике (микро-ГЭС, ветроэлектрические установки и др.). Их преимущества по сравнению с синхронными генераторами: меньшие габариты; лучшие показатели устойчивости параллельной работы между источниками энергии с АГ и внешней сетью; бесконтактное исполнение (при короткозамкнутой роторной обмотке); больший кпд; меньший состав высших гармонических в кривой напряжения и др. [1].
Недостатки асинхронного генератора: возбуждение АГ обеспечивается включением в его статорную цепь конденсаторных батарей (такой способ возбуждения является основным в действующих электро-
установках с АГ). При изменении режима работы АГ его возбуждение регулируется, как правило, включением или отключением части конденсаторных батарей, что предопределяет дискретность процесса регулирования напряжения, увеличение массогабаритных показателей АГ. Регулирование напряжения посредством переключения конденсаторных батарей не позволяет добиться точного согласования, и, как следствие, при этом возникают отклонения напряжения, выходящие за пределы норм качества электрической энергии в соответствии с ГОСТ.
Как путь улучшения свойств АГ предлагается применение современных полупроводниковых приборов, включаемых по схеме генерации реактивной мощности в статорной цепи АГ [1]. При этом силовая часть
1 Пионкевич Владимир Андреевич, кандидат технических наук, доцент кафедры электроснабжения и электротехники, тел.: (3952) 405749, e-mail: [email protected]
Pionkevich Vladimir, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Power Supply and Electrical Engineering, tel.: (3952) 405749, e-mail: [email protected]
регулятора напряжения содержит трехфазный тири-сторный мост, работающий в режиме инвертора, и источник питания постоянного тока.
В настоящей статье рассматривается вопрос применения ИРМ для условий параллельной работы АГ между собой и с системой. В качестве средства реализации математической модели выбрана система МЛИЛБ и ее расширение БтиНпк, в библиотеке которого имеются практически все элементы электроэнергетической системы [2].
Математическая модель АГ подробно описана в
[3].
В качестве генераторов использовались серийные асинхронные машины (АМ) марки АИР180М4 с номинальной мощностью 30 кВт, номинальным напряжением 380 В, ^ф = 0,86, п0 = 1500 об/мин. Расчет параметров блоков АМ производился на основе методики, изложенной в [4]. Модели АГ содержат первичные двигатели, представленные инерционными звеньями первого порядка с ПИД-регуляторами.
В статорную цепь каждой АМ включены два блока нагрузки (см. МЛИЛБ-модель на рис. 1), две группы конденсаторных батарей, включенных по схеме треугольника.
Первая группа по 90 мкФ - основная, ее емкость достаточна для поддержания номинального напряжения при холостом ходе АГ.
Вторая группа - пусковая, с емкостью по 150 мкФ, обеспечивает форсированный запуск АМ за 0,75 с.
Для стабилизации напряжения при коммутациях нагрузки используются трехфазные тиристорные
устройства, функционирующие в режиме инвертора. Исследование параллельной работы АГ производилось на базе схемы тиристорного моста с дросселем (рис. 2) [3]. Тиристорный регулятор напряжения подключался после отключения пусковых емкостей.
При включении асинхронных генераторов на параллельную работу увеличивается суммарная мощность установки, улучшается надежность и обеспечивается бесперебойность электроснабжения потребителей.
При включении АГ на параллельную работу примем следующие допущения: рассматриваем АГ одной и той же марки; уставки ПИД-регуляторов и регуляторов скорости обоих АГ одинаковы; первичные двигатели АГ идеально синхронизированы между собой. Принятые допущения позволяют выявить возможность объединения АГ на параллельную работу при изменениях общей нагрузки и возникновении аварийных режимов.
Можно выделить три основные проблемы, от решения которых зависит возможность совместной эксплуатации нескольких АГ на совместную нагрузку. Это распределение мощности между агрегатами, включение генераторов и обменные колебания активной мощности между параллельно работающими генераторами [1]. Процесс запуска на параллельную работу источников с АГ с системами (ГЭС, ТЭЦ и др.) также требует рассмотрения. Кроме нормального рабочего режима, при параллельной работе АГ возможно возникновение аварийных режимов (короткие замыкания различных видов).
Рис. 1. MATLAB-модель асинхронного генератора с регулятором напряжения (подсистема AG1)
Рис. 2. Мостовая схема на базе тиристоров (подсистема Subsystem на рис.1)
Рис. 3. Преобразованная модель АГ: подсистема AG1 - источник с АГ № 1; подсистема AG2 - источник с АГ № 2; блок 3-phase parallel RLC-branch 1 - блок трехфазной нагрузки 22 кВт; блок 3-phase parallel RLC-branch 2 - блок
трехфазной нагрузки 8 кВт
Для наглядности каждый источник с АГ, содержащий непосредственно асинхронную машину (АМ), первичный двигатель, регулятор скорости, конденсаторы возбуждения объединим в подсистемы AG1 и AG2 соответственно. На рис. 3 представлена модель параллельно работающих АГ на общую нагрузку 22 кВт, моделируемая блоком 3-phase parallel RLC load. Кроме общей нагрузки, от каждого АГ запитана автономная нагрузка мощностью 15 кВт, которая подключается после включения тиристорного регулятора напряжения. Для проверки работы регуляторов напряжения обоих АГ увеличим общую нагрузку на 8 кВт путем подключения дополнительного блока трехфазной нагрузки 3-phase parallel RLC-branch 2 (рис. 3). Исходя из осциллограмм параметров режима АГ (рис.
4), суммарная активная нагрузка распределяется между АГ обратно пропорционально их реактивной мощности. Так как АГ и уставки регуляторов одинаковы, нагрузка распределилась равномерно (рис. 4).
На практике наиболее интересен случай максимальной загрузки обоих генераторов, то есть при суммарной мощности нагрузки 60 кВт (два источника распределенной генерации с АГ по 30 кВт каждый). При достижении 100% загрузки единичного АГ возможно изменять суммарную мощность установки путем увеличения количества параллельно работающих АГ, при этом число АГ не влияет на устойчивость их параллельной работы (рис. 4).
Для исследования параллельной работы АГ с системой использовалась модель, представленная на
рис. 6. Система моделируется блоком 3-phase inductive source, номинальное линейное напряжение системы 380 В, начальный угол синусоиды фазы А равен 0°. Для моделирования аварийных режимов (различных видов коротких замыканий) на выводах АГ включен блок трехфазного короткозамыкателя 3-phase fault, который управляется блоком Timer. При возникновении трехфазного короткого замыкания на шинах АГ происходит резкое падение напряжения на статор-ной обмотке АГ и конденсаторах возбуждения и, как следствие, развозбуждение АГ. При этом для повтор-
ного самовозбуждения АГ необходимо его перезапустить. Из осциллограммы на рис. 7 видно, что при установке средств релейной защиты с выдержкой на отключение короткого замыкания не более чем 0,1 секунды возможно возвращение АГ в исходное рабочее состояние без развозбуждения и перезапуска.
Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод: каждый источник энергии с АГ должен быть оборудован средствами защиты от аварийных режимов для обеспечения бесперебойности электроснабжения потребителей и исключения случаев развозбуждения АГ.
Рис. 4. Осциллограммы параметров режима АГ при набросе общей нагрузки с 22 до 30 кВт
и при сбросе с 30 до 22 кВт
Рис. 5. Угол открытия тиристора и абсолютная ошибка регулирования при набросе общей нагрузки с 22 до 30 кВт и при сбросе с 30 до 22 кВт
Рис. 6. МА^АВ-модель АГ, включенного на параллельную работу с системой
Рис. 7. Осциллограммы режима АГ при автономной работе и параллельной работе с системой
48535389232348485353892323489053532323234890905389
Выводы. Разработана математическая модель источника электрической энергии с АГ с регулятором напряжения на основе трехфазного тиристорного моста, функционирующего в режиме инвертора, позволяющая рассматривать не только автономную работу, но и параллельную работу источников электрической энергии с АГ между собой и системой.
1. Разработанный регулятор напряжения на основе трехфазного тиристорного моста, работающего в режиме инвертора, обеспечивает требуемое качество регулирования напряжения как в режиме автономной
работы, так и параллельной работы источников электрической энергии с АГ между собой и системой.
2. При параллельной работе источников электрической энергии с АГ одинаковых марок общая нагрузка распределяется равномерно между ними.
3. При возникновении трехфазного короткого замыкания на шинах источника электрической энергии с АГ возникает его развозбуждение, и после отключения короткого замыкания напряжение восстанавливается через 0,1 с.
Статья поступила 30.09.2014 г.
Библиографический список
1. Вишневский Л.В., Пасс А.Е. Системы управления асинхронными генераторными комплексами. Одесса: Лыбидь, 1990. 168 с.
2. Новожилов М.А. МЛИЛБ в электроэнергетике: учебное пособие. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2008. 208 с.
3. Новожилов М.А., Пионкевич В.А. Математическая модель асинхронного генератора для задач регулирования
напряжения // Энергоэффективность и энергобезопасность производственных процессов: сборник трудов Международной научно-технической конференции студентов, магистрантов, аспирантов. Тольятти: Тольяттинский государственный университет, 2009. С. 123-129.
4. Сыромятников И.А. Режимы работы асинхронных и синхронных двигателей. М.: Энергоатомиздат, 1984. 240 с.
УДК 621.317.7
ОРГАНИЗАЦИЯ КОММЕРЧЕСКОГО УЧЕТА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА РОЗНИЧНОМ РЫНКЕ КАК ЭЛЕМЕНТ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ
© И.М. Плеханова1, Ю.В. Мясоедов2
Амурский государственный университет,
675027, Россия, г. Благовещенск, Игнатьевское шоссе, 21.
Грамотная организация коммерческого учета имеет важное значение для успешного функционирования электроэнергетической отрасли как на оптовом, так и на розничном рынке электроэнергии. В статье рассмотрен пример целесообразности внедрения автоматизированной информационно-измерительной системы коммерческого учета электроэнергии в бытовом и мелкомоторном секторах. Сделаны выводы о том, что данная система позволяет существенно снизить составляющую коммерческих потерь. Ил. 3. Библиогр. 5 назв.
Ключевые слова: коммерческий учет электроэнергии; приборы учета серии ЗАО «РиМ»; автоматизированная информационно-измерительная система контроля и учета энергоресурсов; снижение коммерческих потерь.
POWER FISCAL ACCOUNTING ORGANIZATION IN RETAIL MARKETS AS ENERGY SAVING ELEMENT I.M. Plekhanova, Yu.V. Myasoedov
Amur State University,
21 Ignatievskoe Shosse, Blagoveshchensk, 675000, Russia.
Competent organization of commercial accounting both at the wholesale and retail electricity markets is essential for the successful functioning of the electricity sector. The article considers an example of the implementation feasibility of the automated measuring and information system for electric power fiscal accounting in the domestic and small motor sector. It is concluded that the system under investigation can significantly reduce commercial losses. 3 figures. 5 sources.
Key words: power fiscal accounting; metering devices of "RiM" CJSC; automated measuring and information system for electric power fiscal accounting; reducing commercial losses.
Актуальность проблемы энергоснабжения сегодня становится все более масштабной и существенной. Аспектов данной проблемы множество, но мы сегодня рассмотрим один: грамотную организацию коммерческого учета на розничных рынках электроэнергии, являющуюся важным условием успешного функционирования энергетической отрасли.
Основной задачей коммерческого учета электроэнергии на розничном рынке является обеспечение информацией субъектов розничного рынка для осуществления: финансовых расчетов за потребленную, произведенную или переданную электроэнергию; составления плановых балансов производства и потребления электроэнергии и прогнозов потребления;
1 Плеханова Ирина Михайловна, магистрант, тел.: 89243499910, e-mail: [email protected]
Plekhanova Irina, Master's degree student, tel.: 89243499910, e-mail: [email protected]
2Мясоедов Юрий Викторович, кандидат технических наук, профессор кафедры энергетики, тел.: 89246774416.
Myasoedov Yury, Candidate of technical sciences, Professor of the Department of Power Engineering, tel.: 89246774416.
