Введение к работе
Актуальность темы. Повышение энергетической эффективности и надежности электропривода компрессорных станций (КС) магистральных газопроводов (МГ) связано с оптимизацией систем автоматического регулирования возбуждения (АРВ) синхронных двигателей (СД) газоперекачивающих агрегатов (ГПА). Задачи автоматического регулирования возбу/Кдения синхронных машин и оптимизации режимов узлов нагрузки систем электроснабжения отражены в работах многих авторов ДП Петелина, ИД Сыромятникова, Б Н Абрамовича, И Д Лищенко, В А Веникова, Ф Г Гусейнова, Н И Воропая и других ученых В работах Н Д Абдуллаева, В Ф Шумилова, Г Р Шварца и др рассмотрены вопросы синтеза оптимальных систем АРВ при случайных изменениях нагрузки Тем не менее, задача оптимизации систем АРВ СД, синтеза оптимальных и гарантирующих АРВ с учетом специфики приложения случайных возмущающих воздействий остаются открытыми Также актуальным является построение цифровых возбудителей СД ГПА
Цель и задачи исследований. Основной целью работы является повышение эффективности функционирования, устойчивости узлов нагрузки систем эаектроснабжения газоперекачивающих агрегатов компрессорных станций магистральных газопроводов с синхронными электродвигателями путем оптимизации алгоритмов автоматического регулирования возбуждения
Исходя из указанной цели, в диссертационной работе решаются следующие научные и практические задачи
Формирование математической модели синхронного электропривода ГПА
Разработка методики оптимизации режимов работы СД ГПА
Исследование гарантирующих управлений возбуждением СД ГПА
Определение областей динамической устойчивости СД ГПА при различных законах регулирования возбуждения
Практическая реализация ашоритмов оптимальных и гарантирующих АРВ в цифровых системах регулирования возбуждения
Основные методы научных исследовании При выполнении работы использовались основные положения теории электропривода, аппарат передаточных функций и метод пространства состояний, теория оптимального управления, теория случайных процессов, методы синтеза оптимального регулятора, алгоритмы математического моделирования на ЭВМ и др
Научная новизна работы.
Разработана математическая модель синхронного электропривода ГПА с учетом вероятностных характеристик регулируемых координат
С использованием метода пространства состояний разработана методика синтеза оптимальных систем АРВ при случайных возмущениях
Поставлена и решена задача синтеза гарантирующих управлений СД ГПА
Разработана вычислительная процедура для определения областей динамической устойчивости СД ГПА при различных законах регулирования возбуждения
Практическая ценность.
1 Разработаны инженерные методики синтеза оптимальных и гарантирующих систем АРВ при возмущениях случайного характера
Получены оптимальный регулятор напряжения и гарантирующий регулятор внутреннего угла СД, которые реализованы в цифровых системах регулирования возбуждения
Показана практическая реализуемость этих регуляторов, эффективность оптимальных систем регулирования возбуждения по сравнению с традиционными
Достоверносгь полученных результатов определяется корректным использованием соответствующего математического аппарата, модельных исследований, и подтверждается удовлетворительным совпадением результатов расчета и экспериментальных данных
Реализация результатов работы. Поставленные в диссертационной работе задачи решались в соответствии с «Концепцией энергосбережения в ОАО «Газпром» в 2001-2010 гг» Цифровые системы регулирования возбуждения внедрены на ряде ЖГУ МГ ООО «Волготрансгаз» Проведена замена аналоговых возбудителей ВТЕ 320/230 на цифровые ВТЦ 320/230 в четырех из шести филиалов с ЭП ГПА Установлены ВТЦ 320/230 в Починовском ЖГУ МГ, Сееповском ЛПУ МГ, Волжском ЖГУ МГ, Чебоксарском ЖТУ МГ Замена возбудителей производилась согласно договора представителями ОАО «НИЛОМ» г Дзержинск совместно КТИ ВТ СО РАН г Новосибирска и Починовского филиала ООО «Волготрансгаз»
Разработанные в диссертации методики также внедрены в учебный процесс Самарского і осударственного технического университета и используются при подготовке специалистов предприятий ОАО «Газпром» в Сервис-центре САМГТУ МИЭИ
Основные положения, выносимые на защиту
Математическая модель синхронного электропривода ГПА с учетом вероятностных характеристик регулируемых координат
Методика синтеза оптимальных систем АРВ СД ГПА при случайных возмущениях
Алгоритмы синтеза гарантирующих управлений возбуждением СД ГПА
Методика определения областей динамической устойчивости СД ГПА при различных законах регулирования возбуждения
Конкретная реализация микропроцессорной системы регулирования возбуждения СД
Апробация работы Основные положения и результаты работы докладывались и были одобрены на отраслевой конференции «Новые техники и технологии в энергетике ОАО «Газпром» (г Москва, 1999 г), на заседании НТС ОАО «Газпром» по теме «Энергосбережение и энергосберегающие технологии в энергетика газовой промышленности» (г Москва, 2000 г), на заседании НТС ОАО «Газпром» по теме «Концепция применения электропривода газоперекачивающих агрегатов» (г Нижний Новгород, 2002 г), на заседании НТС ОАО «Газпром» по теме «Обеспечение надежности работы энергетического оборудования» (г Нижний Новгород, 2006 г), отраслевой конференции «Энергетическое оборудование нового поколения для ОАО «Газпром» (г С-Петербург, 2004 г), отраслевых конференциях ОАО «НИЛОМ» (г Дзержинск, 2001-2007 гг), отраслевых конференцях в Сервис-центр САМГТУ МИЭИ (г Самара, 2001-2008 гг), расширенных заседаниях НТС кафедры «Электропривод и промышленная автоматика» СамГТУ (г Самара, 2003-2008 гг), на Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы электротехники, электроэнергетики, электротехнологии» (г Тольятти, 2004 г), Второй
5 Всероссийской научной конференции «Математическое моделирование и краевые задачи» (г Самара, 2005 г)
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, в том числе 3 - в изданиях, включенных в перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, рекомендованных ВАК РФ [1-3]
Объем и структура и работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы, приложения и содержит 164 страницы основного текста, включая 52 рисунка Список литературы включает 122 наименования Общий объем работы 183 страницы машинописного текста
