Systems. Methods. Technologies 4 (40) 2018

Systems Methods Technologies. Yu.N. Bulatov et al. Simulation of synchronization … 2018 № 4 (40) p. 55-61 56 ticle describes the PSS model of a large enterprise with the DG plant based on a synchronous turbine generator, as well as the results of model- ing the synchronization processes and parallel operation of the TGP generator with a powerful industrial network. Computer simulation of synchronization processes and parallel operation of a DG plant with a powerful industrial network shows that the auto-predictor control of the generator rotor speed can significantly improve the damping properties and reduce the inertia of the turbo generator plant connected to the PSS of an industrial enterprise. At the same time, the exact synchronization method allows avoiding equalizing currents and power jolts when the synchronous generator of the TGP is turned on for parallel operation with an industrial network. In addition, with the inclusion of TGP on parallel work there is a significant improvement in the quality of electricity in the PSS. Keywords: power supply system; distributed generation; turbogenerator plant; synchronization; simulation. Введение Современная электроэнергетика характеризуется ак- тивным использованием установок распределенной гене- рации (РГ), развитием концепции активных потребителей и управлением на базе интеллектуальных подходов [1; 2]. Активные потребители могут быть разделены на про- мышленные и бытовые. В качестве первых выступают крупные промышленные предприятия, имеющие собст- венные источники генерации. К бытовым можно отнести системы «умный дом», «умный город» с интеллектуаль- ными технологиями управления, учитывающими особен- ности их функционирования и запросы пользователей. Такие технологии могут быть построены, например, на основе нечеткой логики [3]. В статье рассматриваются установки РГ крупных промышленных потребителей. В качестве таких уста- новок в России часто используются турбогенераторные установки (ТГУ) малой и средней мощности. С целью надежного технологического присоединения установок РГ к мощной системе электроснабжения (СЭС) требу- ется тщательная проработка задач синхронизации ге- нераторов ТГУ и их параллельной работы с промыш- ленной сетью. Эти задачи могут быть решены с ис- пользованием современных интеллектуальных техно- логий управления [3–15]. Включение генератора ТГУ на параллельную рабо- ту с промышленной сетью может сопровождаться толчками уравнительного тока и активной мощности, а также качаниями. Чтобы снизить интенсивность этих нежелательных процессов, генератор необходимо предварительно синхронизировать. Широкое примене- ние получили два метода включения синхронного ге- нератора на параллельную работу с сетью: самосин- хронизация и точная синхронизация. В статье приво- дится описание модели СЭС крупного предприятия с установкой РГ, а также результаты моделирования процессов синхронизации и параллельной работы ге- нератора ТГУ с мощной промышленной сетью с ис- пользованием автосинхронизатора (АС) и современных систем управления. Описание компьютерной модели СЭС с установ- кой РГ. Моделирование выполнялось применительно к СЭС крупного промышленного предприятия. В состав СЭС предприятия входят два трансформатора 110/10 кВ мощностью по 6300 кВ·А, обеспечивающие пита- ние секций шин 10 кВ главной понизительной под- станции (ГПП). Основными потребителями электро- энергии рассматриваемого предприятия являются асинхронные двигатели (АД): два высоковольтных АД мощностью по 670 кВт каждый, а также большое коли- чество низковольтных двигателей. Электрическая сеть предприятия является распределенной, и питание низ- ковольтных АД осуществляется по воздушным и ка- бельным линиям 10 кВ с понижением напряжения до 0,4 кВ с помощью трансформаторов. В СЭС предпри- ятия имеется ТГУ мощностью 3 125 кВ·А. При разра- ботке модели СЭС была учтена эквивалентная статиче- ская активно-индуктивная нагрузка на напряжениях 10 и 0,4 кВ. Модель исследуемой СЭС реализована в сре- де MATLAB с использованием пакетов имитационного моделирования Simulink и Sim Power Systems. Дифференциальное уравнение, описывающее дина- мику процесса изменения мощности и момента на валу паровой турбины без промежуточного отбора пара, имеет следующий вид: μ = + ⋅ T T T P dt dP T , где Т P — мощность турбины; μ — открытие регули- рующего органа; Т T — постоянная времени турбины, определяемая запаздыванием в преобразовании энер- гии пара в механическую энергию (в среднем Т T со- ставляет 0,2 с). Схема модели турбины, выполненная с использова- нием блоков Simulink, представлена на рис. 1. На вход ARS поступает сигнал с автоматического регулятора частоты вращения (АРЧВ), характеризующий открытие регулирующего клапана турбины. Второй блок модели обеспечивает ограничение механической мощности турбины в диапазоне от 0 до 1,1 о.е. 1 2,0 1 + s Рис. 1. Схема модели паровой турбины без промежуточного отбора пара: s — комплексная переменная