Введение к работе
Актуальность проблемы. Главной задачей автоматического правления в крупных энергосистемах является надежное снабжение этребителей электроэнергией нормированного качества. Управление фбогенераторами, работающими в составе этих систем, направлено в грвую очередь на обеспечение соответствия между потребляемой и юизводимой мощностями при одновременном поддержании с необ-)димой точностью заданных уровней частоты и напряжения переменно тока. Это достигается регулированием возбуждения синхронных шераторов, а также мощности и частоты вращения турбоагрегатов.
Особое значение для надежной работы энергосистем имеет 5еспече'ние их устойчивости. Этой проблеме посвящены работы многих іеннх, в том числе А.А.Горева, П.С.Жданова, М.П.Костенко, .А.Веникова, Г.Р.Герценберга, И.А.Груздева (СССР), Э.Кимбарка, .Крэри, П.Андерсона (США), С.Шарафа, А.Фуада (Египет) и др. В юрии электроэнергетических систем различают в основном два типа їтойчивости: статическую и динамическую. Им в теории автоматичного управления соответствуют понятия устойчивости в малом и в )дьшом -(целом). . В Советском Союзе были разработаны наиболее Дективные по своим системным функциям автоматические регуляторы ізбуждения сильного действия. Они обеспечивают-повышение пределов гатичеекой и динамической устойчивости и достаточно хорошее імпфирование электромеханических колебаний.
Вместе с тем известно, что рост мощностей современных грбогенераторов до значений порядка тысячи мегаватт сопровождайся неблагоприятным с точки зрения статической устойчивости іменением их электромагнитных параметров. С другой стороны, запас :тойчивости меняется с изменение^ режима электропередачи шример, с изменением активной мощности. В связи с этим в тцествующих регуляторах возбуждения применяются компромиссные істройки из области, общей по условиям статической устойчивости ія различных режимов. Это в ряде случаев может приводить к удовлетворительному демпфированию колебаний в системе.
Анализ этой проблемы и применяемых в настоящее время средств і решения показал, что требованиям, предъявляемым к работе энер-їсистем, наиболее полно удовлетворяют системы управления турбо-інераторами, обладающие в той или иной мере -адаптивными свойст-
-2--вами. Разработке адаптивных систем управления тypбoгeнepaтopa^ посвящен ряд работ зарубежных и отечественных ученых, в том чис. В.Г.Любарского, В.С.Образцова, А.А.Юрганова.
Необходимо отметить, что разработки в этой области носят поі в основном теоретический характер и относятся к управлені турбогенераторами почти исключительно через возбужден (управление турбогенератором в аварийных режимах - отдельн вопрос, не рассматриваемый в диссертации). Для регулирован скорости паровой турбины в нормальных режимах применяется толь: простейший пропорциональный закон управления, причем при анали статической устойчивости турбина обычно рассматривается к нерегулируемая в силу своей значительной инерционности, а иногда наличия люфтов и трения в регулирующих органах.
Однако инерционности турбины и обмотки возбуждения генерато в современных мощных агрегатах вполне сопоставимы, и уже s сейч разрабатываются быстродействующие регуляторы скорости вращени улучшающие оба типа устойчивости. В связи с этим в данн диссертационной работе была рассмотрена возможность комплексно быстродействующего адаптивного управления турбогенератор одновременным воздействием на возбуждение генератора и на мощное турбины с использованием успешно зарекомендовавших- себя промышленных электромеханических системах методов адаптивне управления, разработанных на кафедре систем автоматическс управления Санкт-Петербургского электротехнического университет
Целью диссертационной работы являются разработка исследование адаптивной системы управления турбогенераторе предусматривающей одновременное воздействие . на возбуждеї синхронной машины и на мощность первичного двигателя обеспечивающей сохранение статической устойчивости электроперед! в мощную энергосистему и высокое, достаточно стабильное качес; демпфирования электромеханических переходных процессов в услові изменения параметров турбогенератора, обусловленных изменеш режима электропередачи.
Методы исследования. При разработке ' математической мод< турбогенератора применялись математические методы электромехан и теории автоматического управления (методы пространства состоя .чий, логарифмических частотных характеристик), а также машин методы понижения порядка пэредаточных функций и нахождения корі
- З -кшиномов (с помощью пакета прикладных програш АРДИС). Синтез іаконов управления выполнялся на Сазе методов модального управ-іекия, адаптивного управлення, теории восстановления состояния данамических систем. Моделирование электромеханических переходных [роцессов во взаимосвязанной системе управлеїшя турбогенератором (ыголнялось с помощью системы моделирования СИАМ на IBM PC.
Научная новизна работы определяется' следующими результатами.
-
В отличие от применяемых в настоящее время при анализе юрмальных режимов электропередачи математических моделей турбо-енератора, 'не учитывающих или упрощенно учитывающих регулирование [ервичного двигателя, в диссертационной работе разработана ли-іейная математическая модель турбогенератора как взаимосвязанной истемы, достаточно полно отражающая существенные особенности инамики турбины. Эта модель (в ' полном и упрощенном вариантах) юзволяет выполнять анализ статической устойчивости электро-вредачи и производить синтез необходимых законов управления.
-
Впервые предложена общая структура комплексной системы уп-іавления турбогенератором, предусматривающая одновременное воздействие на возбуждение синхронного генератора и на мощность первич-ого двигателя и' реализующая принципы модального и адаптивного правления.
-
Впервые разработаны модальные и адаптивные регулпоры (с талонной и настраиваемой моделями) для локальных систем правления напряжением генератора и угловой скоростью урбогенератора, обеспечивающие необходимый запас статической стойчивости электропередачи и эффективное демпфирование лектромеханических процессов, а также стабильность динамических войств системы при изменении режима электропередачи.
Практическая ценность и реализация результатов работы. азработанные алгоритмы и структуры адаптивного управления урбогенератором доведены до конкретных технических решений - схем одальных и адаптивных регуляторв, включая средства получения едостающей измерительной информации; произведен также расчет казанннх регуляторов для конкретной системы управления.
Апробация работы и публикации. Результаты диссертационной аботн неоднократно обсуждались на научно-технических семинарах афедры систем автоматического управления Санкт-Петербургского эсударственного электротехнического универсиаета в 1992-1993 гг.
-4-.
По теме диссертации опубликована одна статья.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 6S наименований, и приложения. Основная часть работы изложена на 10S страницах машинописного текста. Работа содержит 58 рисунков.
