Моделювання несиметричних режимів роботи компенсаторів реактивної потужності у середовищі Simulink пакету Matlab Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

УДК 621.331

КАТКОВ ОС., ТОДОРЕНКО В. А., ТЮРЮТ1КОВ О. I. (НТУУ «КП1»)

МОДЕЛЮВАННЯ НЕСИМЕТРИЧНИХ РЕЖИМ1В РОБОТИ КОМПЕНСАТОР1В РЕАКТИВНО1 ПОТУЖНОСТ1 У СЕРЕДОВИЩ1 SIMULINK ПАКЕТУ MATLAB

Представив д.т.н., професор Гетьман Г.К.

До складу тягових пiдстанцiй змiнного та постiйного струму звичайно входять регульоваш компенсатори реактивно! потужносп (КРП).

Особливою рисою традицшних систем компенсацн реактивно! потужностi е те, що величина реактивно! потужносп визначаеться по струму i напрузi тiльки однiе! фази. Такий шдхщ е прийнятним для електричних систем з симетричними навантаженням та мережею. Разом з тим звичайно системи фазових напруг, навантажень, емностi компенсуючих конденсаторiв не е симетричними.

Метою даного дослщження було з'ясування поведшки регульованого компенсатора реактивно! потужносп у разi виникнення несиметричних режимiв. Модель компенсатора реактивно! потужносп було створено у середовищi Simulink пакету Matlab.

Пiд час моделювання компенсатора реактивно! потужностi розглядалися електричш кола з компенсуючими емностями та без них.

На першому етапi було розроблено модель трифазно! системи, що складалась з джерела трифазно! напруги та симетричного ЯЪ-навантаження (рис.1). Використовувалися наступи параметри електричного кола: ил = 300 В, f = 50 Гц, Я = 1 Ом, Ъ = 1 мГн, Явнут.джер = 0,31 Ом.

Рис.1. Трифазний ланцюг i3 симетричним RL-навантаженням

Модель ще! схеми представлена на рис.2,

System's Reactive Pome г

Рис. 2. Модель трифазного ланцюга i3 симетричним RL-навантаженням

де:

• 3-Phase Source - джерело 3 фазно! напруги;

• 3-Phase VI Measurment - 3 фазний вим1рювач струму та напруги;

• 3-Phase Active & Reactive Power - 3 фазний вимiрювач активно! та реактивно! потужносп.

До блоку вимiрювання шдключеш датчики струмiв i напруг усiх фаз, а з виходу блоку зшмалися значення активно! та реактивно! потужносп. Чисельш значення

потужностей вiдображалися на блоках Display, а часовi характеристики активно! i реактивно! потужностей вщображалися блоком

Ua

© Електрифiкацiя транспорту, № 2. - 2011.

83

Scope. В цш моделi передбачена можливють контролю за споживаною активною та реактивною енерпею по кожнiй фазь Така система контролю була створена з метою ручно! перевiрки працеспроможност моделi.

Пiсля симуляци були отримаш наступнi результати - споживана реактивна потужшсть складала 0.678 кВАр, а активна потужшсть 2.159 кВт. Ручна перевiрка тдтвердила правильнiсть симуляци.

На другому етат створювалась модель регульованого компенсатора реактивно! потужность Була забезпечена можливють комутаци емностей. Регулювання полягало в тому, що компенсуючi емност пiдключалися чи вiдключалися вручну до системи в залежност вiд розбалансу потужшсть На рис.3 зображена модель блоку, який забезпечував регулювання споживано! реактивно! потужносп за рахунок комутаци емностей.

G>1

0ut1 1— 0ut2 Ideal Suuiichl

«-CD

In1

▼

¡4}

Outl 1Ш i Щ|1>0) ul

Subsystsml

КЮ

<D

Рис.3. Внутршня схема блоку комутаци емностей

У данш пiдсистемi, блок If Action Subsystem, використовуеться як драйвер, який отримуе сигнал iз зовшшнього керуючого блоку. Блок If, виконуе функщю пристрою, що задае умову, у разi виконання якого, блок If Action Subsystem вщкривае ключ Ideal Switch. На рис. 4, зображена модель системи, в якш включення i виключення компенсуючих емностей, здiйснюеться за лопкою, що описана вище. Компенсуючi емностi входять до складу блоку КРМ.

Рис. 4. Модель системи з регульованими компенсуючими емностями

По завершенню другого етапу моделювання було отримано модель базово! схеми з регульованим компенсатором реактивно! потужшсть Створена модель далi використовувалась для дослщження

асиметричних режимiв роботи.

На третьому еташ, було розглянуто три варiанти несиметричних режимiв роботи системи. Проводилась незалежна симуляцiя системи:

- з розбалансом фазових напруг;

- режим роботи системи зi змiною величини та характеру навантаження;

- обрив одше! з фаз живлення;

- розбаланс величин компенсуючих емностей.

Модель що створена на попередньому етапi була модифшована з урахуванням розбалансу фазових напруг. Так, фазова напруга иА=270 В, иВ=300 В, иС=300 В. В результат симуляцi! були отриманi наступш результати: реактивна потужнiсть почала генеруватися в мережу. Результати симуляци показали, що використання iнформацi! про струм та напругу лише по однш фазi не е ефективним.

Наступним етапом була розробка моделi для дослщження впливу змiни величини навантаження та характеру навантаження,

зокрема замша активно^ндуктивного навантаження одше! з фаз, чисто активним.

Моделювалися наступш ситуаци:

- по однiй з фаз замiнено активно-iндуктивне навантаження чисто активним;

- по однш з фаз збшьшено iндуктивнiсть в два рази;

- перша i друга ситуащя одночасно.

В результатi симуляци отримано наступш даш - в першому варiантi реактивна енергiя почала генеруватися в мережу, оскшьки покази блоку Display рiвнi -289.9 ВАр.

В другому випадку, збшьшивши iндуктив-шсть у навантаженнi вдвiчi, споживана реактивна потужшсть стала рiвною 266 ВАр. Отже збшьшення номiналу котушки, призвело до того, що компенсатор не виконуе свою функцiю в повному обсязi.

У третьому випадку, реактивна потужшсть рiвна -104 ВАр, що також свщчить , що КРП не е ефективним в даному випадку, оскшьки реактивна потужшсть генеруеться в мережу.

Моделювався аваршний режим в електромережi - обрив фази.

Рис. 5. Модель системи з обривом фази А

Як видно з рис. 5, реактивна потужшсть системи генеруеться в мережу. Дана модель яскраво шюструе, що доволi широко поширена неполадка в електромереж1, сприяе генераци реактивно! енерги в мережу в доволi великому обсязь

В результат моделювання рiзних конф> гурацiй розроблено! на початку моделi системи, були отримаш наступш результати:

• по-перше, була створена модель системи з симетричним ÄL-навантаженням, та пiд'еднаним до ще! системи КРП.

• по-друге, була створена модель пристрою регулювання включенням та виключенням КРП до електричного кола.

• по-трете, був дослщжений вплив дестабiлiзуючих факторiв на роботу компенсацiйноï системи. В результат, були визначенi режими роботи компенсатора у випадках змши величини напруги в мереж^ змiни величини та характеру навантаження.

Проведений аналiз несиметричних режимiв роботи компенсатора реактивноï потужностi показав можливiсть виникнення суттевих похибок. Ця особливiсть потребуе розробки системи керування компенсатором в якш би враховувалися значення напруг та струмiв по кожнiй з фаз та реальний стан компенсуючих емностей.

© Електрифшащя транспорту, № 2. - 2011.

85