скачать PDF

Аннотация

Современные условия рыночной экономики приводят к необходимости расширения крупными промышленными предприятиями собственных электростанций. Это выражается в увеличении единичных установленных мощностей и числа синхронных генераторов. Возможность использования на ряде предприятий тяжелой промышленности попутных газов, пригодных для утилизации, а также дешевизна природного газа создают благоприятные условия для строительства современных электростанций относительно невысокой мощности. Поэтому получают распространение генераторы, приводимые газовыми турбинами, газовыми утилизационными бескомпрессорными турбинами и газопоршневыми двигателями. Однако увеличение числа генераторов местных электростанций приводит к усложнению аварийных режимов работы. Так, не исключен островной режим работы, который требует тщательного прогнозирования. Следовательно, возникает необходимость исследования возможных переходных и установившихся режимов с целью анализа результирующей устойчивости. Для этого была получена методика расчета переходных электромеханических режимов, учитывающая вид первичных двигателей и характеристик регуляторов скорости и активной мощности. На базе данного алгоритма получено программное обеспечение, позволяющее рассчитывать переходные процессы, по их результатам оценивать влияние первичного двигателя на результирующую устойчивость системы электроснабжения, а также разрабатывать систему мероприятий с целью ее повышения. Алгоритм предусматривает разработку математических моделей синхронных генераторов с учетом действия автоматических регуляторов первичных двигателей и их динамических свойств. Большинство существующих математических моделей синхронных генераторов и методов расчета переходных режимов разработаны применительно к турбогенераторам с паровыми турбинами. Данная работа освещает вопросы математического моделирования синхронных генераторов, приводимых во вращение газовыми турбинами, газопоршневыми двигателями и газовыми утилизационными бескомпрессорными турбинами, с целью исследования переходных электромеханических процессов и разработки мероприятий по повышению результирующей устойчивости источников энергии в различных эксплуатационных режимах.

Ключевые слова

Синхронный генератор, математическая модель, программный комплекс, автоматический регулятор скорости, параллельная работа, газотурбинная электростанция, газопоршневая электростанция.

Тарасов Владимир Маркелович – канд. техн. наук, доцент кафедры, кафедра электроснабжения промышленных предприятий, Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, Магнитогорск, Россия

Патшин Николай Трофимович – канд. техн. наук, доцент, кафедра электроснабжения промышленных предприятий, Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, Магнитогорск, Россия

Петухова Ольга Игоревна – канд. техн. наук, доцент, кафедра электроснабжения промышленных предприятий, Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, Магнитогорск, Россия

Морщакин Александр Эдуардович – магистрант, кафедра электроснабжения промышленных предприятий, Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, Магнитогорск, Россия

Курбанов Александр Рафаилович – студент, кафедра электроснабжения промышленных предприятий, Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, Магнитогорск, Россия

1. Ачитаев А.А., Удалов С.Н., Юманов М.С Повышение запаса регулировочной способности генераторов в энергетических системах с распределенной генерацией // Электротехника. Электротехнология. Энергетика: сборник научных трудов VII Международной научной конференции молодых ученых. Новосибирск: НГТУ, Межвузовский центр содействия научной и инновационной деятельности студентов и молодых ученых Новосибирской области, 2015. С. 8-10.

2. Power System Stability Enhancement Using FACTS Controllers in Multimachine Power Systems / Y. Welhazi, T. Guesmi, I.B. Jaoued, H.H. Abdallah // Journal of Electrical Systems. 2014. No. 10-3. Pp. 276-291.

3. Perzhabinsky S.M., Karamov D.N., Achitaev A.A. A Model of Reliability Optimization of a Stand-Alone Electric Power System with Constraints on Dynamic Stability of the Wind Turbine // Journal of Siberian Federal University. Engineering and Technologies. 2021. No. 1(14). Pp. 55-71. doi: 10.17516/1999-494X-0288

4. Satheesh A., Manigandan T. Maintaining Power System Stability with Facts Controller using Bees Algorithm and NN // Journal of Theoretical and Applied Information Technology. 2013. No. 1(49). Pp. 38-47.

5. Жданов П.С. Вопросы устойчивости энергетических систем. М.: Энергия, 1979. 456 с.

6. Мелешкин Г.А., Меркурьев Г.В. Устойчивость энергосистем: монография. Кн. 1. СПб.: НОУ "Центр подготовки кадров энергетики", 2006. 369 с.

7. Кимбарк Э. Синхронные машины и устойчивость электрических систем. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1960. 392 с.

8. Hazarika D. New method for monitoring voltage stability condition of a bus of an interconnected power system using measurements of the bus variables // IET Generation, Transmission & Distribution. 2012. No. 10(6). Pp. 977-985. doi: 10.1049/iet-gtd.2011.0786.

9. Kothari D.P., Nagrath I.J. Power System Engineering. Second Edition. New Delhi: Tata McGraw-Hill Publishing Company Limited, 2008.

10. Совалов С.А., Семенов В.А. Противоаварийное управление в энергосистемах. М.: Энергоатомиздат, 1988. 416 с.

11. Андерсон П., Фуад А. Управление энергосистемами и устойчивость: пер. с англ. / под ред. Я.Н. Лугинского. М.: Энергия, 1980. 568 с.

12. Validation of diagnostic monitoring technical state of iron and steel works transformers / V.R. Khramshin, A.A. Nikolayev, S.A. Evdokimov, Y.N. Kondrashova, T.P. Larina // Proceedings of the IEEE North West Russia Section Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering Conference, (EIConRusNW). IEEE, 2016. Pp. 596-600. doi: 10.1109/EIConRusNW.2016.7448253

13. Kornilov G.P., Panova E.A., Varganova A.V. The Algorithm of Economically Advantageous Overhead Wires Cross Section Selection Using Corrected Transmission Lines Mathematical Models // Procedia Engineering. 2015. Vol. 129. Pp. 951-955. doi:10.1016/j.proeng.2015.12.142

14. Комплексная оценка эффективности токовых и дистанционных защит в сетях 110-220 кВ в условиях Магнитогорского энергетического узла / Б.И. Заславец, В.А. Игуменщев, Н.А. Николаев, А.В. Малафеев, О.В. Буланова, Ю.Н. Ротанова, Е.А. Панова // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. 2011. №15(232). С. 14-21.

15. 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. doi: 10.18503/2311-8318-2019-2(43)-12-18

16. Оценка регулирующего эффекта выпрямительной нагрузки для определения параметров установившихся режимов систем электроснабжения промышленных предприятий / Н.А. Николаев, О.В. Буланова, А.В. Малафеев, Ю.Н. Кондрашова, В.М. Тарасов // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. 2011. №4. С. 115-118.

17. 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 Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. 2016. Т. 16. №4. С. 12-22. doi: 10.14529/power160402

18. Буланова О.В. Расчет показателей статической устойчивости систем электроснабжения крупных промышленных предприятий, имеющих в своем составе собственные электростанции // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2006. №2 (14). С. 37-40.

19. Тарасов В.М. Повышение эффективности управления эксплуатационными режимами систем электроснабжения промышленных предприятий с резкопеременной нагрузкой: дис. ... канд. техн. наук, 05.09.03 / Тарасов Владимир Маркелович. Магнитогорск, 2012. 179 с.

20. Гуревич Ю.Е., Илюшин П.В. Особенности расчетов режимов в энергорайонах с распределенной генерацией: монография. Н. Новгород: НИУ РАНХиГС, 2018. 280 с.

21. Илюшин П.В., Куликов А.Л. Автоматика управления нормальными и аварийными режимами энергорайонов с распределенной генерацией: монография. Н. Новгород: НИУ РАНХиГС, 2019. 364 с.

Исследование влияния первичного двигателя на устойчивость промышленных генераторов / В.М. Тарасов, Н.Т. Патшин, О.И. Петухова, А.Э. Морщакин, А.Р. Курбанов // Электротехнические системы и комплексы. 2022. № 4(57). С. 20-28. https://doi.org/10.18503/2311-8318-2022-4(57)-20-28