Синтез систем адаптивной синхронизации генераторов с электрической сетью на основе методов автоматического управления с эталонной моделью - Диссертация

В качестве одной из подзадач указанной стратегии следует выделить задачу автоматизации управления режимами работы генерирующего оборудования и, в частности, задачу синтеза современных систем автоматического управления процессами точной синхронизации генератора с электрической сетью (ЭС). При этом точное выполнение условий синхронизации к моменту включения выключателя позволяет повысить качество сопровождающих переходных процессов и предотвратить излишний износ оборудования, вызванный такими последствиями несинхронного включения, как подгорание контактов выключателя, повреждение обмоток генератора и повышающего трансформатора, механические воздействия на вал энергоагрегата и др. В то же время алгоритмы функционирования этих устройств обладают рядом недостатков, основным из которых является отсутствие формализованной процедуры перевода параметров синхронизации к конечным значениям. Декомпозиция процесса синхронизации, возникающая в результате выделения этапа подгонки частот и этапа ожидания момента совпадения фаз напряжений синхронизируемых объектов, приводит к относительно высокой длительности процесса, неопределенности действия устройства при возникновении возмущений, а также к необходимости смещения целевых условий синхронизации в направлении ухудшения качества. Влияние возникающих в ходе процесса синхронизации возмущений, способных привести к отклонению параметров синхронизации, в общем случае неоднозначно и может приводить как к ускорению процесса, так и к существенному увеличению его длительности.Для этого вручную или автоматически производится регулирование частоты и модуля напряжения генератора так, чтобы они были близки к соответствующим параметрам сети, и определяется момент выдачи команды на включение объединяющего выключателя, соответствующий моменту равенства векторов напряжения генератора и сети. На практике получили распространение два основных способа включения генератора в сеть: синхронизация (точная синхронизация) и самосинхронизация. При использовании способа точной синхронизации в качестве основного способа включения генератора в сеть, с целью улучшения качества процесса синхронизации, сокращения его длительности, а также исключения человеческого фактора, являющегося одним из факторов возникновения крупных аварий в энергосистемах [28], генератор, как правило, оснащается устройствами автоматики, позволяющими производить включение автоматически или полуавтоматически. Принимая во внимание наличие собственного времени включения выключателя, для обеспечения равенства нулю напряжения биений в момент включения генератора в сеть (точка 1 на рисунке 1.2), команда на включение выключателя выдается до момента совпадения векторов напряжений генератора и сети (точка 2 на рисунке 1.2). В целях исключения нежелательных процессов форсировки и расфорсировки возбуждения генератора от воздействий автоматического регулятора возбуждения сильного действия (АРВ СД), для генераторов, оснащенных такими регуляторами, включение допускается производить при разности модулей векторов напряжений генератора и сети в пределах ± 1 %.Общим недостатком существующих систем синхронизации является отсутствие формализованной процедуры перевода используемых в синхронизации параметров состояния к необходимым для точной синхронизации значениям, вследствие чего используются такие действия, как подгонка и ожидание, которые по своему существу вносят неопределенность в задачи повышения точности и уменьшения длительности достижения конечных значений используемых для точной синхронизации режимных параметров.Варианты алгоритмов построения программных траекторий движения доставляют широкие возможности для постановки и реализации целей управления. Открывающиеся возможности такого определения применительно к векторам напряжения генератора и сети позволяют конструктивно рассматривать задачу обеспечения условий точной синхронизации генератора «с ходу», когда используется только однополярное управление и, соответственно, не допускается перерегулирование, то есть появление повышенной частоты вращения ротора по отношению к частоте сети. Рассмотрим задачу определения расчетных значений ускорения ?р и времени ТРТ, системы «генератор-сеть» (рисунок 2.1), позволяющих при произвольных, измеренных на этапе разгона ротора генератора, начальных условиях ?р0 = ?0 <0; 0 ? ?р0 = ?0 ? 2? осуществить переход в конечное расчетное состояние, характеризуемое значениями ?РТ = 0; ?РТ = 0. Пример построения ПТД по алгоритму равномерно ускоренного движения (Приложение Б) при начальных значениях относительной скорости минус 2 Гц, относительного угла 1,57 рад и относительного ускорения 3 рад/с представлен на рисунке 2.3. Переход от управления по относительному ускорению к управлению по небалансу мощности позволяет при проведении моделирования осуществлять управляющие воздействия по каналу регулирования мощности турбины.