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.
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