Systems. Methods. Technologies 4(36) 2017

Системы Методы Технологии . Ю . Н . Булатов и др . Устранение фликера … 2017 № 4 (36) с . 108-114 109 Введение В современных электроэнергетических системах ( ЭЭС ) начинают внедряться установки распределенной генерации ( РГ ), к которым можно отнести источники электроэнергии ( ЭЭ ), находящиеся в непосредственной близости от потребителей : • нетрадиционные источники ЭЭ , например , ветро - вые турбины , солнечные панели , топливные элементы ; • когенерационные установки малой и средней мощности , работающие на основе газотурбинных и парогазовых технологий ; • мини - и микроГЭС . Применение установок РГ позволяет разгрузить электрическую сеть , снизить потери мощности и энер - гии , повысить надежность и « живучесть » ЭЭС . Кроме того , возникают новые возможности формирования рынков электроэнергии и освобождаются пропускные способности связей [1]. Однако распределенная гене - рация оказывает неоднозначное влияние на качество ЭЭ . С одной стороны , наличие установок РГ позволяет поддерживать уровни напряжений в узлах сети , уменьшать несимметрию и гармонические искажения [2–7]. С другой — генераторы небольшой мощности могут вызывать колебания напряжения , которые при - водят к появлению неустойчивости зрительного вос - приятия , или фликера [1; 8; 9]. Фликер связан с взаи - модействием оборудования и динамическим поведени - ем машин . В работах [1; 9] отмечается , что возникно - вение фликера обычно происходит при резком сниже - нии напряжения в узле подключения установки РГ ; при этом применение регуляторов напряжения и частоты у генераторов установок РГ может значительно услож - нить ситуацию , особенно если регуляторы не настрое - ны должным образом . При широком использовании установок РГ очень важна точная оценка их воздействия на электрическую сеть , что позволяет избежать ухудшения качества элек - троэнергии . Поэтому исследование вопросов возник - новения и устранения фликера в электрических сетях с установками РГ имеет несомненную актуальность . В статье представлены результаты моделирования фликера в сети с установками РГ , реализованными на основе синхронных турбогенераторов с автоматиче - скими регуляторами возбуждения ( АРВ ) и частоты вращения ( АРЧВ ). Для анализа использовались методы спектрального анализа и вейвлет - преобразования . Описание модели исследуемой сети и регулято - ров синхронных генераторов . Исследования про - водились в системе MATLAB для модели системы электроснабжения ( СЭС ) с установками РГ примени - тельно к схеме , показанной на рис . 1. Схема модели исследуемой СЭС представлена на рис . 2. Моделировалась СЭС с нагрузкой потребителей 5 + j 2,4 МВ · А , связанная с питающей ЭЭС ( блок Sys- tem) через трансформатор 110/35/6 кВ . В состав СЭС входила установка РГ , реализованная на основе двух турбогенераторов ( блоки Synchronous Machine ) с номи - нальной мощностью 3,125 МВ · А каждый и напряжени - ем 6,3 кВ . Генераторы моделировались блоками Syn- chronous Machine pu Fundamental , входящими в состав библиотеки SymPowerSystems . На рис . 3 представлена структурная схема модели паровой турбины ( блок Steam turbine на рис . 2). При моделировании использо - вались следующие параметры турбогенератора : 34,2 = d X о . е ., 25,1 = q E о . е ., 1 = g U о . е ., 669 ,8 = je T с , 9,46 δ = эл . град . G U Рис . 1. Схема системы электроснабжения с установками РГ : СГ — синхронный генератор Модели тиристорных систем возбуждения ( блоки Exciter1 и Exciter2 ) реализованы на основе уравнений , приведенных в [10]. Входные усилители моделирова - лись апериодическими звеньями первого порядка с коэффициентом усиления k a и постоянной времени T a ; при этом принято допущение о линейной характери - стике этого элемента . Таким же образом осуществляет - ся моделирование тиристорного возбудителя с коэф - фициентом k e , постоянной времени T e и блоком огра - ничения напряжения . В моделях использовались сле - дующие значения параметров системы возбуждения : k a = 1; T a = 0,001 с ; k e = 1; T e = 0,025 с . Для регулирования частоты вращения ротора и на - пряжения генераторов использовались модели АРВ ( блок MARE) и АРЧВ ( блок Automatic regulator of rotor speed ), представляющие собой пропорционально - интегрально - дифференциальные ( ПИД ) регуляторы , описываемые следующими комплексными передаточ - ными коэффициентами [11]: 1) блок АРВ : ( ) ω ω 5,0 ω 5,01 ARE U ARE ARE W W j j W + ⋅ += , где 1 ω 06,0 ω 02,0 1 0 + − = j j k k W u u U ARE — комплексный передаточ - ный коэффициент канала АРВ по напряжению ; ( ) ( ) 1 ω 05,0 ω 05,0 1 ω 02,0 1 ω 2 ω 2 ω 1 ω 0 ω + + + + = j j k j j j k W ARE — комплексный передаточный коэффициент канала АРВ по частоте ; k 0 u , k 1 u , k 0 ω и k 1 ω — коэффициенты настройки каналов АРВ ;