Моделирование газовой турбины с регулятором по возбуждению энергосистемы

Пакет MATLAB/Simulink актуален при расчете и анализе установившихся и переходных режимов электроэнергетических систем. Для этого в пакете реализован ряд математических моделей, необходимых в решении задач имитационного моделирования. Модели имеют свои особенности и отличаются от описанных в отечественной литературе, что усложняет применение и создает дополнительные трудности при их параметризации и сопоставлении результатов моделирования. Поэтому сохраняют свою актуальность вопросы изучения особенностей применения пакета MATLAB/Simulink,в частности, при анализе статической устойчивости синхронных генераторов, работающих параллельно с энергосистемой. В работе рассмотрен ряд моделей наиболее распространенных элементов электроэнергетической системы, отмечены некоторые особенности схем замещения, на которых они построены, показан пример задания параметров и сформулированы рекомендации по их вводу в программе. Выполнено моделирование установившегося режима и проведено сравнение режимных параметров. Полученные результаты будут полезны при изучении особенностей применения пакета MATLAB/Simulink для решения задач электроэнергетики, а приведенные в работе рекомендации могут быть использованы при моделировании установившихся и переходных режимов электроэнергетических систем. Сегодня активно вводятся в эксплуатацию новые электростанции, на которых применяются мощные установки комбинированного типа. В Челябинской области в последние годы были введены в эксплуатацию два парогазовых блока мощностью 430 МВт на Южно Уральской ГРЭС-2, три парогазовые установки мощностью 250 МВт на Челябинской ГРЭС и пылеугольный блок мощностью 660 МВт на Троицкой ГРЭС.

---

Нужна диссертация? Лучшим решением будет купить диссертацию по менеджменту. Не переживайте о качестве. Мы помогаем студентам уже 15 лет. Средняя оценка наших работ - 4,87.

---

Строительство новых электростанций приводит к увеличению перетоков мощности и росту уровня токов короткого замыкания в электроэнергетической системе, что ужесточает требования к способностям синхронных генераторов сохранять статическую и динамическую устойчивости в нормальных и аварийных режимах. Задаче анализа режимов синхронных генераторов, работающих параллельно с энергосистемой, в разное время было посвящено много работ, при этом особое внимание всегда уделялось анализу их устойчивости на математических моделях, реализуемых с применением программных средств на ЭВМ [3,4,7,8]. Поэтому при моделировании элементов и объектов электроэнергетики широкое применение находят разные математические пакеты, в частности MATLAB/Simulink [1,2,5,6,9-11]. Его возможности позволяют рассчитывать установившиеся и переходные режимы в электрических цепях с различными функциональными элементами, включая электродвигатели, трансформаторы, линии электропередачи, синхронные генераторы, а также рассматривать вопросы управления ими. Однако применение пакета для имитационного моделирования сопряжено с рядом трудностей рассмотренных в [6]. Реализованные в пакете модели силовых элементов, таких как генераторы, трансформаторы, линии электропередачи и др., зачастую построены на основе схем замещения, отличающихся от общепринятых и описанных в отечественной литературе либо требующих специфических знаний и навыков при задании их параметров в программе. целью данной работы является приобретение навыков при задании параметров в программе MATLAB/Simulink. Например, в [6] проводится сравнение упрощенной модели синхронного генератора «SSM» из пакета MATLAB/Simulink с математической моделью, реализованной в программе Mustang, нередко используемой в службах диспетчерского управления при анализе статической и динамической устойчивости. Авторы статьи отмечают существенные отличия как в логике построения моделей, так и в перечне задаваемых параметров. А в [11] затронута проблема правильного ввода параметров силовых трансформаторов и приведены необходимые для этого выражения. Учитывая это, сохраняют свою актуальность вопросы изучения особенностей применения пакета MATLAB/Simulink для имитационного моделирования в задачах расчета и анализа режима объектов электроэнергетической системы и оценка соответствия полученных результатов расчетам, выполненным общеизвестными способами. Задача в данной работе на примере блока Череповецкой ПГУ420 рассмотреть и оценить статическую устойчивость синхронного генератора, работающего через цепь передачи параллельно с энергосистемой. Для этого необходимо сформировать имитационная модель в пакете MATLAB/Simulink и выполнить параметризацию ее элементов с учетом особенностей схем замещения и их реализации в программе, после чего провести моделирование и сравнение потоков мощностей, напряжений в узлах и угловых характеристик активной мощности генератора.

В процессе выполнения работы были достигнуты следующие результаты. 1. В пакете MATLAB/Simulink собрана имитационная модель цепи передачи, включающая синхронный генератор, линию электропередачи, силовые трансформаторы, модули измерений ирассмотрены особенности их реализации. 2. Выполнено моделирование установившего режима. 3. Рассмотрены особенности параметризации отдельных элементов в пакете MATLAB/Simulink, изучен пример ввода параметров. Таким образом, результаты работы будут полезны при изучении особенностей применения пакета MATLAB/Simulink в решении задач моделирования установившихся и переходных режимов электроэнергетических систем.

1. Блинцов, В.С. Особенности управления электроэнергетической системой с последовательно включенными синхронными генераторами В.С. Блинцов, Нгуен Тхань Хай // Математика и кибернетика – фундаментальные и прикладные аспекты. – 2011. – 3/4 (51). – С. 18–24. 2. Вагин, Г.Я. Солнцев, Е.Б. Мамонов, А.М. Петров А.А. Математическая модель электроагрегата мини-ТЭЦ на базе явнополюсного синхронного генератора / Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. – 2015. – Т. 326, № 8. – С. 92–101. 3. Веников, В.А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах / В.А. Веников. – М.: Высшая школа, 1978. – 536 с. 4. Голов В.П. Мартиросян А.А. Москвин И.А. Виноградова А.А. Устойчивость электроэнергетической системы из двух электрических станций с регулируемой продольной компенсацией Вестник ИГЭУ. – 2012. – Вып. 5. – С. 1–7. 5. Енин, В.Н. Моделирование переходных процессов и анализ динамической устойчивости синхронных генераторов при воздействии больших возмущений / В.Н. Енин, А.В. Степанов // Наука и образование. – октябрь 2012. – №10. –С. 495–503. 6. Забелло, Е. Применение прикладных программ в расчетах режимов и устойчивости работы собственных генерирующих источников при их параллельной работе с энергосистемой / Е. Забелло, В. Тополев // Энергетика и ТЭК. Наука для практики. – 2011. – № 9/10. – С. 20–22. 7. Илюшин, В.С. О некоторых вопросах оценки устойчивости в предельных режимах электроэнергетических систем / В.С. Илюшин, А.В. Чумаков // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. – 2009. – Вып. 1–2. – С. 63–67. 8. Калентионок, Е.В. Управление реактивной мощностью генераторов электростанций для повышения устойчивости электроэнергетических систем / Е.В. Калентионок, Ю.Д. Филипчик // Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. – 2009. – Вып. 6. – С. 23–30. 9. Корнеев, В.В. Проектирование синхронного генератора с постоянными магнитами /В.В. Корнеев, А.Г. Приступ // Технические науки от теории к практике: сб. ст. по матер. XXIII междунар. науч.-практ. конф. – Новосибирск: СибАК, 2013. – С. 106–113. 10. Кулешова, Е.О. Моделирование одномашинной энергосистемы с помощью передаточных функций в Matlab/Simulink / Е.О. Кулешова, Н.В. Шишка // Современные проблемы науки и образования 2013. – № 2. – С. 1–6. 11. Новаш И.В. Расчет параметров модели трехфазного трансформатора из бибилиотеки Matlab/Simulink с учетом насыщения магнитопровода / И.В. Новаш, Ю.В. Румянцев // Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. – 2015. – Вып. 1. – С. 12–24. 12. Справочный центр MATLAB, Simulink и других продуктов MathWorks. https://www.mathworks.com/help/index.html