CC BY
19
УДК 621.318
Д.В. Рысев, *Л.Г. Полынцев, **С.Н. Шелест Омский государственный технический университет, г. Омск * ООО «Сандимакс», г. Москва ** ОАО «Энергосбыт», г. Омск
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ДЕМПФИРОВАНИЯ ПОДСИНХРОННЫХ КОЛЕБАНИЙ В ТУРБОГЕНЕРАТОРЕ ВОЗДЕЙСТВИЕМ НА АРВ ГЕНЕРАТОРА
Разработке мероприятий по борьбе с подсинхронными колебаниями посвящено очень большое количество работ. Предложенные мероприятия, эффективность большинства из которых подтверждена только расчетным путем, можно разбить на следующие четыре группы:
1) использование силовых фильтров и фазорегуляторов;
2) использование управляемых источников реактивной мощности, управляемых реакторов, мощности управляемых элементов, шунтирующих продольную емкость;
3) привлечение возможностей системы возбуждения для демпфирования колебаний;
4) применение выявляющих и защитных устройств, вызывавших отключение генераторов от сети, или изменение конфигурации электрической сети, приводящее к прекращению ЭМР.
Использование силовых фильтров и фазорегуляторов не позволяет демпфировать все субсинхронные частоты. Для демпфирования колебаний разных частот требуется синтез регулятора со сложным законом управления.
В настоящее время наиболее известными конструктивными решениями в области создания устройств второй группы являются УШР трансформаторного типа и реакторы, управляемые подмагничиванием сердечника. В современных конструкциях реакторов устранены или сведены к минимуму все недостатки, которые проявлялись ранее в разработках подобных устройств.
Статический компенсатор реактивной мощности (СТК) - это статический генератор реактивной мощности поперечного включения, генерация (потребление) которого регулируется изменением емкостного или индуктивного тока, для управления определенными режимными параметрами энергосистемы (обычно напряжением на шинах).
Привлечение возможностей сравнительно недорогого и доступного устройства, каким является система возбуждения, для подавления крутильных колебаний, представляется весьма привлекательным.
Основная функция системы возбуждения генератора - создавать магнитный поток синхронной машины.
verr
Vref
VI
Датчик выходного
напряжения и компенсатор нагрузки
И
VI
напряжения
энергосистема
Vf
Возбудитель
I
V
г
Стабилизатор
системы
возбуждения
^ Стабилизатор энергосистемы
Vs1
Рис. 1. Блок-схема системы управления возбуждением генератора
На функциональной блок-схеме (рисунок 1) приведены различные подсистемы возбуждения генератора, которые используются для исследования электрических энергосистем. Схема состоит из преобразователя выходного напряжения, компенсатора нагрузки, регулятора напряжения, возбудителя, стабилизатора системы возбуждения и зачастую включает стабилизатор энергосистемы.
Рис. 2. Бифуркационная диаграмма 175
В результате моделирования энергосистемы с системой возбуждения без введения и с введением дополнительных контроллеров получили 2 бифуркационных диаграммы (рисунок 2), причем, линия 1 соответствует случаю без дополнительных контроллеров, 2 - с контроллерами. Точка Н соответствует точке бифуркации, в результате которой в системе возникает режим электромеханического резонанса. Из рисунка видно, что данный режим при введении контроллеров наступает при большем значении уровня продольной компенсации /л.
Контроллеры можно настраивать, а именно менять постоянную времени и коэффициенты усиления. Настройка осуществляется по зависимостям значений точек бифуркаций от изменяемых параметров (рисунки 3-4), а также по зависимости амплитуды нелинейных колебаний вращения от коэффициента усиления контроллера.
Рис. 3. - Зависимость участков точек бифуркации от kj при га=0.4
0,8
М-
0,0 0,4 т 0,8
а
Рис. 4. - Зависимость участков точек бифуркации от та при к)■ =200
176
100 -а
50 -
0 400 ^ 800
Рис. 5. - Зависимость амплитуды а предельного цикла от коэффициента усиления нелинейного контроллера к
Таким образом, с помощью введения и настройки дополнительных контроллеров можно обеспечить значительный диапазон изменения уровня продольной компенсации, при котором режим электромеханического резонанса не возникает.
Библиографический список
1. Важнов, А. И. Переходные процессы в машинах переменного тока / А. И. Важнов. - Л. : Энергия, 1980. - 170 с.
2. Масленников, В. А. Влияние демпферной системы турбогенератора на движение ротора в переходном процессе / В. А. Масленников, С. В. Смоловик / Ленингр. политехн, инт. - Л., 1984. - 19 с. - Деп. в Информэнерго 13.02.84, № 1414Эн-Д84.
3. Основы переходных процессов в электроэнергетических системах : конспект лекций / сост. А. Н. Беляв [и др.]. - СПб. : СПбГТУ, 2006. -76 с.
4. Шхати, X. В. Разработка мероприятий по снижению опасных воздействий крутиль-
ных колебаний на турбоагрегаты на основе компьютерного моделирования : дис. ... канд. техн. наук. / Х. В. Шхати. - СПб. : СПБГТУ.- 2001.
5. Fouad, A. A. Subsynchronous resonance zones in the IEEE "benchmark" power system / A. A. Fouad, K. T. Khu // IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems.- 1978. - Vol. PAS-97, № 3.- Р. 754-762.
