СИСТЕМЫ АНАЛИЗА И ОБРАБОТКИ ДАННЫХ

Внедрение в электроэнергетические системы установок распределенной генерации требует решения задач по развитию систем управления в нормальных, аварийных и послеаварийных режимах с целью повышения надежности и устойчивости. В установках распределенной генерации могут использоваться асинхронизированные генераторы, имеющие преимущества по сравнению с синхронными машинами. Однако их применение требует разработки современных систем автоматического управления. В статье рассматривается распределительная электрическая сеть с установками распределенной генерации на базе асинхронизированных генераторов, при этом особое внимание уделено разработке моделей систем автоматического управления асинхронизированных генераторов.

Цель исследований состояла в определении эффектов от применения для управления асинхронизированными генераторами прогностических регуляторов. Для этого было выполнено моделирование нормального, аварийного и послеаварийного режимов электрической сети, в состав которой входили два асинхронизированных генератора, приводимых во вращение гидротурбинами. В узле подключения питающей электроэнергетической системы генерировались третья и пятая гармоники. В качестве возмущения рассматривалось трехфазное короткое замыкание в сети 35 кВ длительностью в одну секунду. Полученные результаты позволили сделать следующие выводы: использование прогностических регуляторов улучшает качество электроэнергии. Коэффициенты гармоник напряжения снижаются на 7,35 %, а коэффициенты несимметрии по обратной последовательности – на 50 %. Прогностические регуляторы частоты асинхронизированного генератора с фиксированным временем прогноза, рассчитанным по предлагаемой методике, повышают эффективность управления. Так, например, длительность переходного процесса для первого асинхронизированного генератора уменьшается на треть, а максимальное отклонение частоты – на 20?%. Степень его затухания увеличивается на 33 %.

1. Pilavachi P.A. Mini- and micro-gas turbines for combined heat and power // Applied Thermal Engineering. – 2002. – Vol. 22 (18). – P. 2003–2014.

2. Voropai N.I., Stychinsky Z.A. Renewable energy sources: theoretical foundations, technologies, technical characteristics, economics. – Magdeburg: Otto-von-Guericke-Universität, 2010. – 223 p.

3. Sikorski T., Rezmer J. Distributed generation and its impact on power quality in low-voltage distribution networks // Power Quality Issues in Distributed Generation / ed. by J. Luszcz. – InTech, 2015. – DOI: 10.5772/61172.

4. Active distribution network expansion planning integrated with centralized and distributed Energy Storage System / X. Shen, S. Zhu, J. Zheng, Y. Han, Q. Li, J. Nong, M. Shahidehpour // Power & Energy Society General Meeting (Denver, 26–30 July 2015). – Denver: IEEE, 2015. – DOI: 10.1109/PESGM.2015.7286069.

5. Integrating distributed generation into electric power systems: a review of drivers, challenges and opportunities / J. Lopes, N. Hatziargyriou, J. Mutale, P. Djapic, N. Jenkins // Electric Power Systems Research. – 2007. – Vol. 77 (9). – P. 1189–1203.

6. Лабунец И.А. Асинхронизированные турбогенераторы. Новые технологии в энергетике. – М.: Изд-во РАО «ЕЭС России», 2002. – С. 139–144.

7. Шакарян Ю.Г. Асинхронизированная синхронная машина. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 192 с.

8. Голоднов Ю.М., Пиковский A.B. Генераторы для ветровых, малых гидравлических и приливных электростанций. – М.: ВИНИТИ, 1992. – 98 с. – (Итоги науки и техники. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии; т. 3).

9. Bocquel A., Janning J. Analysis of a 300 MW variable speed drive for pump-storage plant applications // 2005 European Conference on Power Electronics and Applications. – Dresden, Germany, 2005. – P. 1–10. – DOI: 10.1109/epe.2005.219434.

10. Цгоев Р.С. Несинхронная параллельная работа ОЭС Сибири и Востока // Электро. Электротехника, электроэнергетика, электротехническая промышленность. – 2004. – № 1. – С. 4–6.

11. Перспективы применения асинхронизированных турбогенераторов в европейской зоне «ЕЭС России» / Г.А. Дмитриева, С.Н. Макаровский, А.Ю. Поздняков, З.Г. Хвощинская, И.А. Лабунец, А.П. Лохматов, Ю.Г. Шакарян // Электрические станции. – 1997. – № 8. – С. 35–43.

12. Шакарян Ю.Г., Лабунец И.А., Сокур П.В. Целесообразность и перспективы оснащения электростанций асинхронизированными турбо- и гидрогенераторами // Электросила: сборник. – СПб., 2003. – Вып. 42. – С. 35–43.

13. Гараев Ю.Н., Лоханин Е.К., Россовский Е.Л. Отличия синхронных машин продольно-поперечного возбуждения от асинхронизированных синхронных машин // Известия НТЦ Единой энергетической системы. – 2015. – № 2 (73). – С. 88–96.

14. An asynchronized synchronous machine to control a flexible grid operation / I.S. Suprunov, D.V. Dvorkin, A.N. Novikov, N.L. Novikov // E3S Web of Conferences. – 2020. – Vol. 216. – DOI: 10.1051/e3sconf/202021601039.

15. Camacho E.F., Bordons C. Model predictive control. – 2nd ed. – Springer, 2007. – 405 p.

16. Pashchenko F., Pikina G., Rodomanova Yu. Universal searchless method for parametric optimization of predictive algorithms // Proceedings of the 13th IEEE International Conference on Control & Automation (ICCA 2017, Macedonia). – IEEE, 2017. – P. 952–957. – DOI: 0.1109/ICCA.2017.8003189.

17. Булатов Ю.Н., Крюков А.В., Суслов К.В. Прогностическое управление турбогенераторной установкой на основе самонастраивающихся регуляторов // Энергетик. – 2023. – № 7. – С. 9–13.

18. Pedra J. On the determination of induction motor parameters from manufacturer data for electromagnetic transient programs // IEEE Transactions on Power Systems. – 2008. – Vol. 23 (4). – P. 1709–1718.

19. Булатов Ю.Н., Крюков А.В., Шуманский Э.К. Применение асинхронизированных генераторов в электрических сетях с пониженным качеством электроэнергии // Электричество. – 2021. – № 7. – С. 33–40.

20. Булатов Ю.Н., Крюков А.В., Нгуен Ван Х. Координация настроек автоматических регуляторов паротурбинной установки распределенной генерации // Вестник Иркутского государственного технического университета. – 2020. – Т. 24, № 1 (150). – С. 112–122.

21. Intelligent control of the regulators adjustment of the distributed generation installation / A.V. Kryukov, S.K. Kargapol'cev, Yu.N. Bulatov, O.N. Skrypnik, B.F. Kuznetsov // Far East Journal of Electronics and Communications. – 2017. – Vol. 17, N 5. – P. 1127–1140.

22. Ботвинник М.М. Асинхронизированная синхронная машина: основы теории. – М.; Л.: Госэнергоиздат, 1963. – 70 с.