Введение к работе
Актуальность проблемы. Системы электроснабжения промышленных предприятий представляют собой сложные электротехнические комплексы, содержащие большое количество различных элементов и являются, как правило, многомашинными.
В системах электроснабжения предприятий возникают различные аварийные ситуации, которые сопровождаются кратковременными снижениями напряжения, сбросом нагрузки, отключением при коротких замыканиях, что может привести к нарушению технологического процесса на предприятии, к значительному материальному ущербу.
Для предприятий с непрерывным технологическим процессом в таких отраслях промышленности как газовая, нефтяная, химическая, горная характерны значительное количество двигателей, высокая энергоемкость технологического процесса, жесткие требования к надежности электроснабжения потребителей. Аварийные ситуации в системах электроснабжения таких предприятиях являются тяжелыми, имеют весьма неблагоприятные последствия и требуют быстрой ликвидации. Возникающие при этом переходные процессы трудно рассчитываются, а информация о состоянии системы электроспаб- ; жепия, полученная из них требует быстрой обработки средствами релейной защиты и противоаварийной автоматики. Применение современной релейной защиты с использованием вычислительной техники вызывает необходимость проведения расчетов переходных процессов по мгновенным значениям электрических величин.
Анализ потребителей большинства предприятий показывает, что около 70% потребителей электрической энергии являются асинхронные двигатели. Поэтому определение параметров их моделей является важной задачей, так как от вида модели и точности определения параметров двигателей зависит точность расчетов переходных процессов в системах электроснабжения.
При этом параметры модели асинхроппых ДЪигателей можно определить по каталожным и по экспериментальным данным. Более точные данные полупаготся при определении параметров модели по результатам эксперимента.
Для мощных высоковольтных асинхронных двигателей экс-
перпментальные исследования проводятся, как правило, в системе электроснабжения при их питании через трансформаторы, кабели с учетом влияния других электрических нагрузок предприятий, что может оказать существенное влияние на результаты эксперимента.
Из всех существующих методов определения параметров моделей асинхронных двигателей на основе экспериментальных исследований, наиболее предпочтительными являются методы, использующие частотные характеристики двигателей. Это основано на том, что частотные характеристики асинхронных двигателей содержат всю информацию об их динамических свойствах, и при решении задачи параметрической идентификации с применением частотных характеристик выполняются операции с алгебраическими выражениями, что значительно упрощает поиск минимума целевой функции с применением методов нелинейного программирования.
Целью работы является разработка методики идентификации параметров моделей асинхронных двигателей по частотным характеристикам для систем промышленного электроснабжения.
Для достижения поставленной цели решаются следующие за
дачи: .;*.
проведен анализ существующих методов моделирования глубо-копазных асинхронных двигателей, получения их частотных характеристик, а также методов определения параметров асинхронных двигателей по экспериментальным данным;
получены частотные характеристики для асинхронных двигателей в различных системах координат,
разработаны методики получения частотных характеристик объекта из переходных зависимостей;
разработана методика получения частотных характеристик для глубокопазных асинхронных двигателей по результатам эксперимента при пуске;
разработана методика идентификации параметров глубокопазных асинхронных двигателей по частотным характеристикам с применением алгоритмов нелинейного программирования;
проведено определение параметров моделей для'серии глубокопазных асинхронных двигателей на основе их частотных характеристик.
Методика исследования. При решении поставленных за-
дач использовалась обобщённая теория электрических машин и методы их математического моделирования, теория оптимизации и методы нелинейного программирования, теория интегральных преобразований.
Научная новизна работы заключается в следующем:
-
Разработана методика получения частотных характеристик для асинхронных двигателей исходя из их моделей.
-
Разработана методика получения частотных характеристик для асинхронных двигателей по результатам эксперимента исходя из разбиения интервала переходного процесса на ряд подинтервалов.
-
Разработан метод идентификации параметров модели асинхронного двигателя по его частотным характеристикам на основе теории оптимизации с ограничением по условиям физической реализуемости. . .
-
Разработана методика определения начального вектора параметров асинхронного двигателя и ограничений на них по условиям физической реализуемости.
Автор выносит па защиту:
1. Математическую модель глубокопазного асинхронного двигате
ля в частотной области.
2. Методику идентификации параметров модели асинхронного
двигателя но частотным характеристикам, полученных з результате
эксперимента в системе электроснабжения.
3. Результаты определения параметров моделей асинхронных дви
гателей при использовании частотных характеристик по скольже
нию и по частоте.
Практическая ценность работы заключается в следующем:
1. Разработана методика получения частотных характеристик асинхронных двигателей в различных системах координат.
- 2. Разработана методика идентификации параметров модели асин
хронных двигателей по экспериментальным данным, получепным
при пуске двигателя. _ .
Исследования по теме диссертации производились в соответствии с планами научно-исследовательских работ кафедры "Электроснабжение промышленных предприятий" Кубанского государственного технологического университета.
Результаты работы внедрены в ДАО "Электрогаз", в АО "КабБалкэнерго", в учебном процессе по курсам "Переходные процессы в системах электроснабжения" и "Релейная защита и автоматика в системах электроснабжения".
Апробирование работы. Основные положения работы докладывались на заседаниях научных семинаров кафедр "Электроснабжение промышленных предприятий", "Электротехника" Кубанского государственного технологического университета; на международном научно-техническом семинаре "Проблемы передачи и обработки информации в информационно-вычислительных сетях", г. Рязань, 1997г.; на семинаре АН РФ "Кибернетика электрических систем" по тематике "Электроснабжение промышленных предприятий", г. Новочеркасск, 1997г.; на региональной научно-практической конференции "Повышение эффективности электротехнических комплексов и энергетических систем" г. Краснодар, 1998г.
Публикации. По результатам диссертационной работы опу-бликованно 8 печатных работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, списка использованной литературы. Работа содержит 158 страниц, 59 рисунков, 7 таблиц. Библиография состоит из 84 наименованных источников.
