2809.Автоматизация в электроэнергетике и электротехнике

+1837,0398е3 −461, 4907е4 ).

Исследования показали [2], что если в уравнении алгоритма сигнальной адаптации оставить только один сигнал

z(t) = −hsgn (BтРе) = −hsgn (242,157е1 )

по внешней переменной – частоте вращения свободной турбины nс.т, то кратность изменения параметров может быть существенно повышена, качество регулирования по nс.т также значительно улучшается. Однако в этом случае по эталонной модели настраивается только nс.т, по остальным переменным x = (x1, x2, x3, x4)т переходные процессы существенно отличаются от поведения эталонной модели, что, помимо прочего, ставит вопрос физической реализуемости. Поэтому целесообразно экспериментальным путем установить допустимую кратность изменения переменных (таблица).

Допустимая кратность изменения переменных

Как видим из таблицы, диапазон кратности, удовлетворяющий критериям устойчивости, значительно выше диапазона кратности, удовлетворяющий критериям качества, также выявляем, что диапазон измерений в линейной модели с адаптивной САУ шире, чем в соответствующей ей нелинейной модели.

Постоянная времени ротора турбокомпрессора изменяется от 3 с (на холостом ходе) до 0,5 с (номинальный режим), т.е. его кратность равна 6. Сравним переходный процесс линейной модели с линейной моделью, в которой используется адаптивное САУ (рис. 2–5).

Рис. 2. Переходный процесс частоты вращения свободной турбины с изменением постоянной времени в 6 раз: 1 – линейная модель; 2 – линейная модель с СН

Рис. 3. Переходный процесс частоты вращения турбокомпрессора с изменением постоянной времени в 6 раз: 1 – линейная модель; 2 – линейная модель с СН

Рис. 4. Переходный процесс выхода интегратора регулятора дозатора газа с изменением постоянной времени в 6 раз: 1 – линейная модель; 2 – линейная модель с СН

Рис. 5. Переходный процесс выхода интегратора регулятора свободной турбины с изменением постоянной времени в 6 раз: 1 – линейная модель; 2 – линейная модель с СН

Изменим постоянную времени от 30 до 0,5, т.е. постоянная времени системы будет кратна 60, и проведем в ней анализ критерия качества и устойчивости(рис. 6).

Рис. 6. Переходный процесс частоты вращения свободной турбины с изменением постоянной времени системы в 60 раз: 1 – линейная модель; 2 – линейная модель с СН

52

Рис. 7. Переходный процесс частоты вращения свободной турбины с изменением постоянной времени в 6 раз: 1 – линейная модель; 2 – нелинейная модель с СН

С нелинейной моделью с изменеием постоянной времени в 6 раз система неустойчива. Понизим кратность и проведем дальнейший анализ, пока не достигнем предела, удовлетворяющего критерию качества и устойчивости.

Исследование адаптивной системы регулирования с ограничением.

Как видно из первого эксперимента, необходимо учитывать диапазон изменения параметров, что существенно влияет на результаты адаптации. Кроме того, следует учитывать физические ограничения, среди которых одним из ведущих является ограничение по расходу топлива Gт.

Линейная система с одной пере-

менной. Добавим ограничение в линейную модель по внешней переменной – частоте вращения свободной турбины nс.т (рис. 8).

Рис. 8. Переходный процесс частоты свободной турбины (линейная система с одной переменной): 1 – линейная модель; 2 – линейная модель с СН

Линейная система с четырьмя пе-

ременными. Добавим ограничение в ли-

нейную модель с четырьмя переменными в виде x = (x1, x2, x3, x4)т, где x1 = nс.т; x2 = nтк; x3 – выход интегратора регуля-

тора дозатора газа; x4 – выход интегратора регулятора nс.т (рис. 9).

Рис. 9. Переходный процесс частоты свободной турбины (линейная ситема с четырьмя переменными): 1 – линейная модель; 2 – линейная модель с СН

Нелинейная система с одной пе-

ременной. Добавим ограничение в нелинейную модель по внешней переменной – частоте вращения свободной турбины nс.т (рис. 10).

Рис. 10. Переходный процесс частоты свободной турбины (нелинейная система с одной переменной): 1 – линейная модель; 2 – нелинейная модель с СН

Нелинейная система с четырьмя переменными. Добавим ограничение в нелинейную модель с четырьмя пере-

тегратора регулятора дозатора газа; x4 – выход интегратора регулятора nс.т

(рис. 11).

Рис. 11. Переходный процесс частоты свободной турбины (нелинейная система с четырьмя переменными): 1 – линейная модель; 2 – нелинейная модель с СН

Делаем вывод, что при введении ограничения по расходу топлива ситуация резко ухудшается. Требуются дальнейшие исследования.

Результаты. Методика адаптивного управления с эталонной моделью и сигнальной настройкой [1] в принципе может быть работоспособна при управлении ГТУ. Однако необходимо учитывать

53

Третий режим. Рассматривается режим включения всей нагрузки при мощности к.з. источника питания 12 МВА. Включение нагрузки осуществляется ступенчато. Порядок включения:

1)синхронный двигатель (СД-1600)

при t = 0,1 с;

2)асинхронный двигатель (АД-600)

при t = 1,0 c;

3)батарея статических конденсаторов (БСК-900 кВАр) при t = 1,1 c;

4)асинхронный двигатель (АД-260)

при t = 2,0 c;

падение напряжения ∆Uср = 2,8 %; напряжение на низкой стороне составляет

ТДТН-6300/110, мощность источника

питания Sист = 12 МВА. При сравнении со вторым режимом видно, что броски

тока уменьшились на стороне 110 кВ с 28 до 19 А, на стороне 35 кВ остались неизменными, а на стороне 6 кВ уменьшились с 440 до 208 А.

На рис. 4 представлены токи статора и ротора, скорость вращения ротора и электромагнитный момент для двигателя номинальной мощностью 600 кВт при мощности источника напряжения 12 МВА. Включение нагрузки происходит ступенчато. Сравнивая с рис. 3, можно сделать выводы, что процесс установился, при этом время разгона t = 2,55 с, а кратность пускового тока составила примерно 4,2 раза.

Четвертый режим. Рассматривается режим включения всей нагрузки при мощности источника питания 12 МВА. Полная нагрузка Sр = 3,81 МВА. Включение нагрузки осуществляется ступенчато. Порядок включения:

1)асинхронный двигатель (АД-600)

при t = 0,1 с;

2)батарея статических конденсаторов (БСК-900 кВАр) при t = 0,3 c;

3)синхронный двигатель (СД-1600)

при t = 0,5 c;

4)асинхронный двигатель (АД-260)

при t = 0,6 c;

5) нагрузка на стороне 35 кВ при

t= 2,5 c;

6)трансформатор собственных нужд (ТСН-720) при t = 3 с.

Напряжение на высокой стороне Uв = 101 кВ, падение напряжения составило ∆Uв = 8 %; на средней стороне напряжение составляет Ucр = 32 кВ, падение напряжения составило ∆Uср = 8,5 %; напряжение на низкой стороне составляет

ТДТН-6300, мощность источника питания Sист = 12 МВА. Сравнивая с третьим режимом, можно сделать выводы, что броски тока не изменились и составляют 33 А, на стороне 35 кВ остались неизменными, а на стороне 6 кВ возросли с 590 до 595 А.

На рис. 5 представлены токи статора и ротора, скорость вращения ротора и электромагнитный момент для двигателя номинальной мощностью 600 кВт при мощности источника напряжения 12 МВА. Сравнение с данными на рис. 4 позволяет сделать выводы, что процесс установился, при этом время разгона t = 2,6 с, а кратность пускового тока составила более 8 раз.

Заключение. Исследуя режимы эксплуатации подстанции, можно сделать следующие выводы:

Если источник питания обладает запроектированной мощностью, равной 12 МВА, то одновременный запуск невозможен, так как в этом режиме происходят большие падения напряжения, выходящие за пределы нормы. При этом электродвигатели (СД и АД) не могут выйти на номинальный режим работы, т.е. происходит затяжной пуск за счет большого падения напряжения.

В работе исследован ступенчатый пуск с заданной последовательностью включения нагрузки. Наиболее оптимальным режимом при ступенчатом пуске является тот, при котором сначала запускается СД, потом АД и оставшаяся нагрузка, при этом падение напряжения составило 3,6 %, а кратность пусковых токов 5,5 раз. Если запускать СД первым, он генерирует реактивную мощность в сеть. Изменяя последовательность включения нагрузки на подстанции, можно выполнять требования энергосистемы по величине падения напряжения.

Используя данные, полученные в результате моделирования, можно про-