Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Автоматизированные системы управления и прогрессивные информационные технологии

Диссертационная работа:

Булатов Юрий Николаевич. Методика согласованной настройки автоматических регуляторов возбуждения и частоты вращения генераторов электростанций: автореферат дис. ... кандидата технических наук: 05.13.06 / Булатов Юрий Николаевич;[Место защиты: Иркутский государственный университет путей сообщения].- Иркутск, 2012.- 22 с.

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность работы. В современных условиях развития электроэнергетических систем (ЭЭС) повышается вероятность их работы в предельных по устойчивости режимах. В связи с этим актуальной задачей остаётся повышение системной надёжности и живучести ЭЭС, что требует усовершенствования подходов к обеспечению системной стабилизации и демпфирования электромеханических колебаний в ЭЭС.

Основными средствами повышения запаса статической устойчивости и улучшения демпфирования электромеханических колебаний традиционно являются автоматические регуляторы возбуждения (АРВ) синхронных генераторов. Оптимальная и устойчивая работа электростанций в ЭЭС зависит от множества факторов и в том числе от выбора настроек АРВ генераторов. Значительный вклад в решение данных проблем внесли советские и российские ученые: Горев А.А., Жданов П.С, Соколов Н.И., Веников В.А., Ботвинник М.М., Щербачев О.В., Герценберг Г.Р., Левинштейн М.Л., Совалов С.А., Бушуев В.В., Баринов В.А., Овчаренко Н.И., Юрганов А.А., Воропай Н.И., Ушаков Е.И., Груздев И.А., Зеккель А.С., Рагозин А.А., Дойников А.Н. и многие другие. Из зарубежных следует отметить работы ученых: Park R.H., Cron G., Anderson P.M., Fouad A.A., Kundur P., Concordia D., Pai M.A., Klein M., Rogers G.J., Martins N. и др. Однако в настоящее время ещё не решены некоторые проблемы, связанные с настройкой систем АРВ с учётом работы других регуляторов, влияющих на статическую устойчивость ЭЭС. К таким устройствам в первую очередь нужно отнести первичные регуляторы скорости вращения турбины. До сих пор системы АРВ и автоматические регуляторы частоты вращения (АРЧВ) турбины рассматривались при их настройке как несвязанные. В то время как взаимное влияние АРВ и АРЧВ генераторов электростанций очевидно и требует пересмотра подходов к оптимальной настройке таких систем.

Актуальность исследований в этом направлении подтверждается положениями нового стандарта ОАО «СО ЕЭС» от 1.07.2010г., разработанного по результатам расследования причин аварии на Саяно-Шушенской ГЭС, где отмечены существующие проблемы обеспечения согласованной работы и соответственно настройки систем автоматического регулирования частоты и перетоков мощности и автоматики управления агрегатами гидроэлектростанций.

Целью диссертационной работы является обеспечение системной надёжности электроэнергетических систем путём повышения статической устойчивости на основе согласованной настройки автоматических регуляторов возбуждения и частоты вращения генераторов электростанций.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

  1. провести обзор существующих методов и средств повышения статической устойчивости ЭЭС;

  2. провести анализ влияния на устойчивость ЭЭС взаимосвязанной работы систем АРВ и АРЧВ генераторов электростанций;

  1. разработать модели систем регулирования возбуждения, частоты и активной мощности синхронных генераторов для исследования методов повышения статической устойчивости ЭЭС;

  2. разработать адаптивный генетический алгоритм для оптимизации настроек систем АРВ и АРЧВ;

  3. разработать методику пассивной непараметрической идентификации системы «турбина-генератор» в условиях эксплуатации с использованием выделенного шума регулятора при помощи технологии вейвлет-преобразования;

  4. разработать методику согласованной настройки систем АРВ и АРЧВ;

  5. провести экспериментальные исследования по апробации разработанных алгоритмов и методов.

Объектом исследования являются генераторы электрических станций, работающие параллельно с электроэнергетической системой.

Предметом исследования являются процессы регулирования напряжения и частоты у генераторов электростанций и взаимное влияние на эти процессы систем АРВ и АРЧВ.

Методы исследования. При решении поставленных задач использованы методы теории автоматического управления, математического моделирования, цифровой обработки сигналов. При имитационном моделировании функционирования ЭЭС использовались различные методы решения обыкновенных дифференциальных уравнений. В качестве инструмента для реализации применяемого математического аппарата использовалась система компьютерной математики MATLAB.

Достоверность полученных результатов подтверждается корректным применением апробированного математического аппарата, а также соответствием полученных результатов с данными натурных экспериментов.

Научную новизну составляют и на защиту выносятся следующие результаты:

разработанные модели отечественных систем автоматического регулирования возбуждения, частоты и активной мощности синхронных генераторов, позволяющие детально изучать электромеханические переходные процессы при имитационном моделировании функционирования ЭЭС России;

разработанная процедура адаптивного генетического алгоритма (ГА) для поиска оптимальных настроек систем АРВ и АРЧВ генераторов электростанций;

новое структурно-аналитическое описание системы «АРЧВ-турбина-АРВ-генератор» на основе собственных и взаимных передаточных функций каналов регулирования АРВ и АРЧВ, обеспечивающее учёт связей отдельных подсистем;

разработанная методика пассивной непараметрической идентификации системы «турбина-генератор» в условиях эксплуатации, использующая в качестве входных тестовых сигналов шумы системы в диапазоне частот собственных колебаний, с применением технологии вейвлет-преобразования и методов цифровой обработки сигналов;

разработанная методика оптимизации настроек систем АРВ и АРЧВ группы генераторов электростанции, отличающаяся от известных методик учётом их взаимосвязанности.

Практическая ценность и реализация результатов работы. Разработанные методики и алгоритмы направлены на практическое решение задачи повышения статической устойчивости ЭЭС. Они могут использоваться в проектных и исследовательских организациях при моделировании электроэнергетических систем для исследования электромеханических переходных процессов, а также при разработке технических требований, правил и рекомендаций к функциям и настройкам современных регуляторов возбуждения и частоты вращения генераторов электростанций.

Основные результаты использованы на Братской ГЭС и в учебном процессе Братского государственного университета.

Теоретическая значимость. Разработанная методика является вкладом в развитие методов повышения статической устойчивости электроэнергетических систем.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на всероссийских научно-технических конференциях БрГУ (Братск, 2008, 2009, 2010, 2011 гг.), всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых с международным участием ТПУ (Томск, 2009 г.), конференции-конкурсе научной молодежи «Системные исследования в энергетике» ИСЭМ СО РАН (Иркутск, 2009 г.), международной конференции «Идентификация, измерение характеристик и имитация случайных сигналов (состояние, перспективы развития)» НГТУ (Новосибирск, 2009 г.), международной научной конференции «Моделирование-2010» (Киев, 2010 г.), всероссийской научно-практической конференции «Братская ГЭС: история строительства, опыт эксплуатации, перспективы» (Братск, 2011 г.).

Личный вклад. Все результаты, включенные в диссертацию из совместных публикаций, являются неделимыми, из которых автору принадлежит от 70 до 80 %. Результаты диссертации, составляющие научную новизну и выносимые на защиту, получены лично автором.

Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 22 научных статьях, 6 из них в изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ. Получено 2 свидетельства о государственной регистрации программы для ЭВМ в Федеральной службе по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка, включающего 139 наименований. Основная часть работы изложена на 163 страницах, содержит 76 рисунков и 3 таблицы.


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net