1491

на подъемной машины достигла значе-

машины. Из этих графиков видно, что

ния 12,3 м/с2. Остановка подъемной ма-

удары скипа через канат передавались

шины продолжалась 2 с. Левый скип ос-

подъемной машине. Отсюда следует, что

тановился на уровне «–7,40 м».

контроль плавности движения скипов

На рис. 1 и рис. 3–6 приведены рас-

возможен на основе обработки инфор-

четные графики ускорений подъемной

мации о параметрах работы подъема.

06:15:04.4

06:17:28.3

Рис. 3. Подъем груженого скипа с первым признаком неисправности

– устройства математической обра-

включение исполнительных реле на за-

ботки, хранения и представления данных

прет пуска машины или включение пре-

на базе ПК.

дохранительного тормоза.

Программная часть комплекса состо-

На основании проведенного исследо-

ит из программы ПЛК и программы ПК.

вания можно сделать следующие выводы:

Назначение первой – собирать мгновен-

1. Разрабатываемая система контроля

ные данные с датчиков и передавать их в

плавности движения скипов позволит вы-

обработанном виде на ПК. Программа ПК

явить возникающие отклонения в работе

выполняет

математическую

обработку

подъема, информировать об этом обслу-

массивов мгновенных значений, их ана-

живающий персонал и остановить работу

лиз и сравнение; производит архивацию и

подъема при больших значениях динами-

вывод результатов на экран и в сеть пред-

ческих проявлений.

приятия; выдает предупреждения и ко-

2. В основе системы лежит матема-

манды на исполнительные реле комплек-

тическая модель шахтного подъема, кото-

са; производит самодиагностику исправ-

рая позволит на основании численных

ности измерительных каналов комплекса.

экспериментов

разработать

требования

Алгоритм является цикличным и по-

к системе плавного движения скипов.

вторяется в каждом цикле спуска-подъема

3. Опыт

эксплуатации

шахтных

сосуда.

подъемных установок с

регистраторами

Алгоритм

работы АПК

контроля

параметров свидетельствует о возможно-

плавности движения скипов основан на

сти надежного контроля состояния систе-

обработке данных:

мы «подъемный сосуд – армировка».

– о положении скипа в шахтном

Список литературы

стволе (для определения места нарушения

плавности);

1. Федеральные нормы и правила в

– скорости сосуда (для определения

области промышленной

безопасности

факта нарушения плавности);

«Правила безопасности при ведении гор-

– токе

якоря подъемного

двигателя

ных работ и переработке твердых полез-

(для определения факта нарушения плав-

ных ископаемых». Сер. 03. Вып. 78 / На-

ности);

уч.-техн. центр исследований проблем

– токе регулятора давления рабочего

пром. безопасности. – М., 2014. – 276 с.

тормоза (для исключения ложных сраба-

2. Эксплуатация шахтных подъемных

тываний при рабочем торможении);

установок / под ред. Г.Д. Трифанова. –

– состоянии реле предохранительно-

Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. поли-

го тормоза (для исключения ложных сра-

техн. ун-та, 2015. – 315 с.

батываний

при

предохранительном тор-

Введение

В настоящее время широко исполь-

ными электростанциями

сталкиваются

зуются газотурбинные электростанции,

с тем обстоятельством, что образуется

создаваемые на основе конвертирован-

единая динамическая система, в которой

ных авиационных двигателей. Такие

и генератор, и электрическая сеть (на-

электростанции могут работать или па-

грузка) взаимно влияют друг на друга.

раллельно на сеть, или в автономном

В связи с этим при разработке перспек-

режиме на выделенную нагрузку. Для

тивных алгоритмов управления газотур-

каждого режима существует специфика

бинными электростанциями возникают

при управлении такими электростанция-

две взаимосвязанные задачи. Во-первых,

ми. Например, в случае работы на мощ-

необходимо исследовать

максимально

ную сеть напряжение и частота поддер-

большое число возможных режимных

живаются другими генераторами сети, а

ситуаций в этой динамической системе,

при автономной работе они могут при-

во-вторых, как можно лучше учесть эти

нимать любое значение в зависимости от

изменения. Для решения первой задачи

электрической нагрузки, активной и ре-

следует использовать методы математи-

активной мощности электрогенератора.

ческого моделирования, так как прове-

Более того, при управлении газотурбин-

дение большого числа экспериментов на

Энергоблок 1

САУ ГТУ

САУ СГ

Механическая

Механическая

электростанцияГазотурбинная

УУ ГТУ 1

УУ СГ

нагрузка

нагрузка

системаЭлектроэнергетическая

Трансформатор 1

АД

СМ

ГТУ 1

СГ 1

1…m

1…k

Энергоблок п

ВВ s

САУ ГТУ

САУ СГ

ВВ 1

ЛЭП 1…i

УУ ГТУ n

УУ СГ n

Трансформатор n

Активно-

Внешняя сеть

ГТУ n

СГ n

индуктивная

бесконечной

нагрузка 1…i

мощности

Исходя из этого актуальной задачей

уравнений Парка–Горева. Модель взаи-

является совершенствование алгоритмов

модействия элементов основана на том,

управления ГТУ для улучшения качества

что в каждый момент времени система

вырабатываемой электроэнергии. По-

рассматривается как статическая, поэто-

скольку

система

электроснабжения

не

му становится возможным использовать

позволяет в широких пределах и, глав-

матрицу инциденций для описания кон-

ное, оперативно проводить широкий

фигурации системы и состава ее струк-

спектр экспериментов по исследованию

турных элементов, динамический режим

САУ, особенно в подкритических режи-

получается как последовательность пе-

мах, целесообразно такие исследования

рехода на каждом шаге расчета от одно-

проводить на моделях. Необходима мо-

го статического режима к другому [7, 8].

дель единой взаимосвязанной системы,

При принятом подходе к моделиро-

показанной на рис. 1, и программный

ванию

сложной системы

структурные

комплекс, реализующий эту модель с

элементы

обмениваются

между собой

удобным для пользователя интерфейсом.

внешними переменными, по этой причи-

Модель для исследований

не становится

возможным постепенное

уточнение

математического

описания

Перечислим

основные

требования

элемента. Данный метод последователь-

к математической модели:

ного расширения модели введением до-

– воспроизведение

статических

и

полнительных

факторов или

процессов

динамических режимов работы;

приводит к созданию модели, обладаю-

– воспроизведение автономных ре-

щей должной

степенью

адекватности.

жимов работы электростанций, парал-

В зарубежной литературе подобный под-

лельных режимов совместно с другими

ход получил название «модельно-

электростанциями, режимов работы на

независимый» [9].

мощную сеть;

Таким образом, математическая мо-

– моделирование

различных вари-

дель

каждого

структурного

элемента

антов комплексной нагрузки электро-

включает две составляющие:

станций:

двигательная, осветительная

1) внутренняя модель

–

уравнения

и т.п.;

динамики элемента (для расчета пере-

– изменения в процессе моделиро-

менных элемента системы);

вания в конфигурации электроэнергети-

2) внешняя модель – уравнения свя-

ческой системы и в составе структурных

зи элемента (для связи данного элемента

элементов;

с другими элементами системы).

– моделирование систем автомати-

Структура

комплексной

универ-

ческого управления синхронных генера-

сальной математической модели элемен-

торов, средств релейной автоматики,

та показана на рис. 2.

синхронизации, автоматического по-

На рисунке обозначены: IS – внеш-

вторного включения и т.п.;

ние (статорные) токи элемента; US –

– математическая

модель

должна

внешние (статорные) напряжения эле-

ориентироваться на удобство алгоритми-

мента; I – полный вектор токов элемен-

зации для включения в состав программ-

та ЭЭС; {P}

– множество параметров

ных моделирующих комплексов [6].

модели элемента; M – внешние механи-

Модель строится на основе описа-

ческие воздействия; Uf – внешние воз-

ния физики процессов в элементах элек-

действия со стороны средств регули-

троэнергетической системы

на

основе

рования электрических переменных. Как

видно из рисунка, внешняя модель

гулирования возбуждения (РВ) – посто-

формируется

на

основе

внутренней

янные, при наличии РВ – меняются на

модели элемента, при этом параметры

каждом шаге расчета.

обеих моделей общие, т.е. множество

Решения уравнений дают прира-

параметров {P} внешней модели повто-

щения токов на каждом шаге расчета,

ряет множество параметров внутренней

причем токов внешних (статорных),

модели.

посредством которых элемент взаимо-

действует с другими элементами сис-

темы. Изменение этих токов влечет за

собой изменение внешних (статорных)

напряжений U, которые входят в урав-

нения. Тем самым статорные напряже-

ния U наряду с воздействиями со сторо-

ны средств управления H являются

внешними воздействиями (возмущения)

для уравнений, а статорные (внешние)

токи – это реакция элемента на текущее

Рис. 2. Структура комплексной универсальной

значение токов I и внешних воздействий

(U и Н).

модели элемента

В результате программной реали-

Систему

уравнений

структурного

зации

рассмотренной модели

построен

элемента ЭЭС относительно внешних пе-

целый

ряд программных

комплексов

ременных можно представить в общем

для исследования алгоритмов управле-

виде следующим векторно-матричным

ния газотурбинными электростанциями

уравнением

(уравнения моментов для

(рис. 3–5) [10].

вращающихся машин здесь не рассмат-

Для того чтобы было удобно произ-

водить проверку алгоритмов управления,

риваются, поскольку механическое взаи-

модействие рассматривается отдельно):

в состав программных комплексов вклю-

чены

модули

идентификации

(рис. 6)

pIS = ±AU −BI −H,

и настройки САУ (рис. 7).

где I – вектор токов элемента; pIS – век-

Алгоритмы управления

тор производных

внешних

(статорных)

для настройки

токов элемента; U – вектор напряжений,

приложенных между внешними зажима-

Разработанная модель и програм-

ми элемента; A, B – матрицы, размер-

мные

комплексы

делают

возможным

ность которых зависит от системы коор-

исследование различных, в том числе

динат, в которых моделируется струк-

перспективных, САУ электростанция-

турный элемент, а также от того, полные

ми. Можно проводить большое число

это уравнения или упрощенные; H – век-

экспериментов за ограниченное время.

тор, определяющий воздействие на эле-

Именно поэтому, исходя из характера

мент со стороны средств регулирования

объекта управления и условий эксплуа-

электрических параметров.

Компоненты

тации ГТУ, следует предусмотреть

вектора H для пассивных элементов

использование алгоритмов управления,

электрической системы нулевые, для

построенных

в

классе

адаптивных

синхронных машин при отсутствии ре-

систем.