АНАЛИЗ СИСТЕМ ВОЗБУЖДЕНИЯ СИНХРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ ЗАВОДСКИХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ
DOI:
https://doi.org/10.14529/power220207Ключевые слова:
синхронный генератор, система возбуждения, закон регулирования возбуждения, моделирование, управление, патентАннотация
Одной из приоритетных задач развития металлургических предприятий является увеличение
собственной генерации электрической энергии. На крупнейших предприятиях отрасли – ПАО «ММК» (г. Магнитогорск), ПАО «Северсталь» (г. Череповец), ПАО «НЛМК» (г. Липецк) выработка электроэнергии на заводских электростанциях составляет 60–70 % от общего потребления. Этому способствует два фактора: вопервых, наличие вторичных топливных газов – коксового и доменного, а во-вторых, неоправданно высокие тарифы на электроэнергию. В этих условиях обеспечение устойчивой безаварийной работы заводских генераторов и основных систем является, безусловно, актуальной задачей. Системы автоматического регулирования
возбуждения (АРВ) являются наиболее ответственными, определяющими состояние генератора в различных
режимах.
Основные требования к системам АРВ определяют специфические условия работы, среди которых выделим наиболее существенные и значимые.
1. Генераторы относительно небольшой мощности имеют связь с внешней энергосистемой на шинах
110 кВ, где мощность короткого замыкания находится в пределах 1000–3000 МВА, поэтому возможности регулирования и поддержания напряжения при этом весьма ограничены.
2. В результате того, что электрическая энергия, вырабатываемая на собственных электростанциях,
в 2–2,5 раза дешевле покупной практически все генераторы работают с коэффициентом мощности, близким к
единице, что значительно снижает их устойчивость в системе электроснабжения.
3. Напряжение в точке подключения и нагрузки собственных нужд станций, работающих на генераторном
напряжении, имеют нестабильный характер, поэтому для сохранения устойчивости генераторов в переходных
режимах наиболее предпочтительной является система АРВ с переключающейся структурой, в которой настройки и законы регулирования выбираются в зависимости от режима работы.
В работе дана общая характеристика существующих законов и предлагаемого закона регулирования возбуждения, адаптированная к условиям заводских генераторов, работающих совместно с мощными энергосистемами.
Скачивания
Библиографические ссылки
Темгеневская Т.В. Методы настройки автоматических регуляторов возбуждения синхронных генераторов // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2017. № 3. С. 84–94. DOI:
26731/1813-9108.2017.3(55).84-94
Булатов Ю.Н. Крюков А.В., Нгуен В.Х. Координация настроек автоматических регуляторов паротурбинной установки распределенной генерации // Вестник Иркутского государственного технического
университета. Энергетика. 2020. № 24. С. 112–122. DOI: 10.21285/1814-3520-2020-1-112-122
Поляхов Н.Д., Ха Ань Туан. Адаптивное управление синхронным генератором на основе безынерционного параметрического алгоритма // Электричество. 2014. № 12. С. 47–54.
Dolatabadi S., Seyedi H., Tohidi S. A new method for loss of excitation protection of synchronous generators in the presence of static synchronous compensator based on the discrete wavelet transform // Electric Power
Systems Research. 2022. Vol. 209. DOI: 10.1016/j.epsr.2022.107981
Choucha A., Chaib L., Arif S. Robust control design of PSS for dynamic stability enhancement of power
system // Electrical Systems. 2017. Vol. 13 (2). P. 376–386. DOI: 10.4028/www.scientific.net/amm.643.3
Xiufeng Shi. Research on Measures to Improve Stability of the Power System // Applied Mechanics and
Materials. 2015. Vol. 742. p. 648–652. DOI: 10.4028/www.scientific.net/amm.742.648
Sumanbabu B., Mishra S., Panigrahi B.K., Venayagamoorthy G.K. Robust Tuning of Modern Power System Stabilizers Using Bacterial Foraging Algorithm // IEEE Congress on Evolutionary Computation(CEC 2007).
P. 2317–2324. DOI: 10.1109/cec.2007.4424760
Arumugam J., Keppana G.T. Robust Design of Decentralized Power System Stabilizers using Metaheuristic Optimization Techniques for Multimachine Systems // Serbian journal of electrical engineering. 2009.
No. 1. P. 89–103. DOI: 10.2298/sjee0901089j
Лянзберг С.В. Разработка и выбор структуры алгоритмов управления возбуждением синхронных
генераторов в энергосистеме: дис. … канд. техн. наук: 05.14.02. М., 2010.
Пат. 2498495 Российская Федерация. Способ настройки параметров регулятора возбуждения
синхронного электрического генератора / А.В. Бумагин, К.П. Лиходеенко, А.Б. Борзов и др.; заявитель и
правообладатель МГТУ им. Н.Э. Баумана. № 2012130970/07; заявл. 20.07.2012.
Николаев А.А., Даниленко А.С., Ложкин И.А.Исследование различных типов стабилизаторов PSS,
используемых в системах автоматического регулирования возбуждения синхронных генераторов // Электротехника: сетевой электронный научный журнал. 2018. Т. 5, № 1. С. 3–10. DOI: 10.24892/RIJEE/20180101
Дживанандхам А., Кеппана Г.Т. Методы для многомашинных систем // Сербский журнал электротехники. 2009. № 1. С. 89–103.
Зеленохат О.Н. Разработка алгоритмов управления возбуждением синхронных генераторов для
демпфирования качаний их роторов после больших возмущений в электроэнергетической системе:
дис. … канд. техн. наук: 05.14.02. М., 2007.
Гуриков О.В. Методика выбора параметров настройки системных стабилизаторов микропроцессорных автоматических регуляторов возбуждения, работающих в энергообъединениях сложной структуры:
дис. … канд. техн. наук: 05.09.03. СПб., 2020.
Гашимов А.М., Рахманов Н.Р., Зейналов А.Д. Демпфирование электромеханических колебаний
в многомашинной энергосистеме с разнотипными регуляторами возбуждения // Известия высших
учебных заведений и энергетических объединений СНГ. Энергетика. 2011. № 1. С. 30–39. DOI:
20535/s0021347007050032
Канафеев Р.И., Жирнов А.Д., Климова Т.Г. Оптимальная настройка автоматических регуляторов
возбуждения синхронных генераторов // Проблемы энергетики. 2016. № 11. С. 77–83.
Канафеев Р.И., Жирнов А.Д., Климова Т.Г. Анализ результатов оптимальной настройки автоматических регуляторов возбуждения синхронных генераторов в программно-аппаратном комплексе RTDS //
ЭнергоStyle. 2016. № 3 (35). C. 28–30. DOI: 10.26731/1813-9108.2017.3(55).84-94
Пат. 2604874 Российская Федерация. Автоматический регулятор возбуждения генератора синхронного / В.Н. Воробьев; заявитель и правообладатель ОАО «Электроагрегат». № 2015153152/07; заявл.
12.10.
Пат. 2623997 Российская Федерация. Система возбуждения синхронного генератора / В.Ф. Наумов;
заявитель и правообладатель В.Ф. Наумов. № 2016126219; заявл. 30.06.2016.
Пат. 2237346 Российская Федерация. Способ и устройство регулирования возбуждения синхронного генератора / В.Н. Золотухин, А.А. Нестеров, Б.Ф. Симонов и др. № 2002118209/09; заявл. 05.07.2002.
Пат. 2523005 Российская Федерация. Система возбуждения синхронного генератора с управляемой
внешней форсировкой / В.Г. Сугаков, О.С. Хватов, Ю.А. Малышев, А.А. Тощев; заявитель и правообладатель
ФБОУ ВПО «Волжская государственная академия водного транспорта». № 2013108756/07; заявл. 27.02.2013.
Пат. 65318 Российская Федерация. Устройство регулирования возбуждения синхронного генератора / Г.Н. Утляков, Р.Ф. Нуруллин, Д.С. Дильмухаметов и др. № 2007110314/22; заявл. 20.03.2007, опубл.
07.2007. Бюл. № 21.
Пат. 2145766 Российская Федерация. Способ регулирования возбуждения синхронной машины /
В.П. Герих, Н.П. Логинов, А.А. Окин; заявитель и правообладатель АО «ЦДУ ЕЭС России».
№ 99102868/09; заявл. 18.02.1999; опубл. 20.02.2000.
Али З.М., Маликов А.И. Влияние настроек регулятора энергетической системы и автоматического
регулятора возбуждения на синхронизирующий и демпфирующий моменты // Проблемы энергетики. 2010. № 3–4. С. 131–142.
Илюшин П.В., Куликов А.Л. Автоматика управления нормальными и аварийными режимами энергорайонов с распределенной генерацией: моногр. Н. Новгород: НИУ РАНХиГС, 2019. 364 с.
Илюшин П.В. Совершенствование противоаварийного и режимного управления энергорайонов
с распределенной генерацией: дис. … д-ра. техн. наук: 05.14.02. СПб., 2019.
Attikas R., Tammoja H. Excitation System Models of Generators of Balti and Eesti Power Plants // Oil
Shale. 2007. Vol. 24, no. 2 Special. P. 285–295.
Коган Ф.Л. Особенности сильного регулирования возбуждения синхронных генераторов в сложной энергосистеме // Электрические станции. 2019. № 7. С. 27–35.
Коган Ф.Л. Повышение эффективности стабилизации режима при возмущениях в энергосистеме //
Электричество. 2020. № 5. С. 4–11.
Коган Ф.Л. По поводу статьи А.А. Юрганова «Некоторые соображения о статье Ф.Л. Когана «Особенности сильного регулирования возбуждения синхронных генераторов в сложной энергосистеме» //
Электрические станции. 2019. № 11. С. 55–60. DOI: 10.34831/EP.2019.1060.43579
Калентионок Е.В., Филипчик Ю.Д. Управление реактивной мощностью генераторов электростанций для повышения устойчивости электроэнергетических систем // Энергетика. Известия высших учебных
заведений и энергетических объединений СНГ. 2009. № 6, С. 23–30.
Белый В.Б. Моделирование процессов в системе возбуждения синхронных генераторов автономных систем электроснабжения с использованием внешних характеристик преобразователя // Вестник
Алтайского государственного аграрного университета. 2018. № 11. С. 113–116.
Юрганов А.А., Кожевников В.А. Регулирование возбуждения синхронных генераторов. СПб.: Наука,
138 с.
Гусев А.С. Концепция и средства всережимного моделирования в рельном времени электроэнергетических систем: дис. … канд. техн. наук: 05.14.02. Томск, 2008.
Шхати Вассфи Хамид. Развитие методов математического моделирования переходных процессов
современных генераторов для повышения эксплуатационных показателей их работы: дис. … канд. техн.
наук: 05.14.02. СПб., 2008.
Карачев А.А. Разработка и исследование нечетких регуляторов систем возбуждения бесщеточных
синхронных генераторов: дис. … канд. техн. наук: 05.09.03. СПб., 2007.
Сафарян В.С. Исследование режимов автономного синхронного генератора // Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. 2017. № 60 (5). С. 433–445. DOI:
20535/s002134701988010108
Корнилов Г.П., Николаев А.А., Храмшин Т.Р. Моделирование электротехнических комплексов
промышленных предприятий. Магнитогорск: МГТУ им. Г.И. Носова, 2014. 239 c.
Средства и перспективы управления реактивной мощностью крупного металлургического предприятия / Г.П. Корнилов, А.А. Николаев, А.Ю. Коваленко, Е.А. Кузнецов // Электротехника. 2008. № 5.
С. 25–32.
Sokolov A.P., Gazizova O.V. Improving the Accuracy Mathematical Modeling of Transients Emergency
Mode Industrial Facilities Distributed Generation // 2018 International Youth Scientific and Technical Conference
Relay Protection and Automation, RPA 2018. 2018. P. 8537190.
Gazizova O.V., Kondrashova Y.N., Sokolov A.P. Analysis of Short Circuit Transients with Separate
Operation of Iron and Steel Industry Power Plant with Account of Dynamic Characteristics of Industrial Load //
Proceedings – 2019 International Ural Conference on Electrical Power Engineering, UralCon 2019. 2019. P. 7–12.
Kondrashova Y.N., Gazizova O.V., Malapheev A.V. Increasing the efficiency of power resource management as a solution of issues of the power supply system stability // Proceedia Engineering 2015. Vol. 128.
P. 759–763.
Gazizova O.V., Malafeyev A.V., Kondrashova Y.N. Mathematical simulation of the operating emergency
conditions for the purpose of energy efficiency increase of thermal power plants management // IOP Conference
Series: Materials Science and Engineering. “International Conference on Mechanical Engineering, Automation and
Control Systems 2015, MEACS 2015”. 2016. P. 012056. DOI: 10.1088/1757-899X/124/1/012056
Газизова О.В., Кондрашова Ю.Н., Малафеев А.В. Повышение эффективности управления режимами электростанций промышленного энергоузла за счет прогнозирования статической и динамической
устойчивости при изменении конфигурации сети // Электротехнические системы и комплексы. 2016.
№ 3 (32). С. 27–38.
Ротанова Ю.Н., Буланова О.В., Ротанова Ю.Н. Исследование динамической устойчивости систем электроснабжения промышленных предприятий с собственными электростанциями при отделении от энергосистемы в результате короткого замыкания // Вестник ЮУрГУ. Серия «Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника». 2008. № 17 (117). С. 72–74.
Газизова О.В., Малафеев А.В., Кондрашова Ю.Н. Определение предельных параметров режимов для обеспечения успешной ресинхронизации объектов распределенной генерации в условиях
предприятия черной металлургии // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». 2016. Т. 16, № 4. С. 12–22. DOI: 10.14529/power160402
Анализ допустимости режима потери возбуждения синхронного генератора в условиях промышленной системы электроснабжения сложной конфигурации / О.В. Газизова, А.П. Соколов, Н.Т. Патшин,
Ю.Н. Кондрашова // Электротехнические системы и комплексы. 2019. № 2 (43). С. 12–18.
Sokolov A.P., Gazizova O.V., Kondrashova Y.N. Study of the Transients with the Loss of Field of
the Synchronous Generator in the Industrial Electric Power Station // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. International Scientific-Practical Conference on Quality Management and Reliability of Technical Systems 2019. 2019. P. 012033. DOI: 10.1088/1757-899X/666/1/012033
Концептуальные направления создания цифровых двойников электротехнических систем агрегатов прокатного производства / А.А. Радионов, А.С. Карандаев, Б.М. Логинов, О.А. Гасиярова // Известия вузов. Электромеханика. 2021. Т. 64, № 1. С. 54–68. DOI: 10.17213/0136- 3360-2021-1-54-68
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
