probenerИзвестия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИPower engineering: research, equipment, technology1998-99032658-5456Kazan State Power Engineering University10.30724/1998-9903-2020-22-3-60-67probener-1360Research ArticleЭНЕРГЕТИКАPOWER ENGINEERINGМоделирование газотурбинной установки с прогностическими регуляторами напряжения и скоростиModeling a gas-turbine unit with prognostic regulators of voltage and speedhttps://orcid.org/0000-0002-3716-5357БулатовЮ. Н.BulatovYu. N.

Булатов Юрий Николаевич – канд. техн. наук, доцент, заведующий кафедрой электроэнергетики и электротехники

Yuri N. Bulatov

bulatovyura@yandex.ruКрюковА. В.KryukovA. V.

Крюков Андрей Васильевич – д-р техн. наук, профессор кафедры электроэнергетики транспорта

профессор кафедры электроснабжения и электротехники

Andrey V. Kryukov

НгуенВан ХуанNguyenVan Huan

Нгуен Ван Хуан – магистр техники и технологии, аспирант

Братский государственный университетРоссияBratsk State UniversityRussian FederationИркутский государственный университет путей сообщения; Иркутский национальный исследовательский технический университетРоссияIrkutsk State Transport University; Irkutsk National Research Technical UniversityRussian FederationИркутский национальный исследовательский технический университетРоссияIrkutsk National Research Technical UniversityRussian Federation2020080920202236067Copyright © Булатов Ю.Н., Крюков А.В., Нгуен В., 20202020Булатов Ю.Н., Крюков А.В., Нгуен В.Bulatov Y.N., Kryukov A.V., Nguyen V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.energyret.ru/jour/article/view/1360

В статье представлены результаты компьютерных исследований, цель которых состояла в разработке динамических моделей двухвальных газотурбинных установок (ГТУ) малой мощности, оснащенных автоматическими регуляторами возбуждения и скорости с прогностическими звеньями. При использовании ГТУ в изолированных системах электроснабжения отклонения частоты и напряжения могут быть значительными, что неблагоприятно влияет на показатели качества электроэнергии. Настройка регуляторов вводимой в эксплуатацию ГТУ требует сложных расчетов. Применение алгоритмов, позволяющих с минимальными затратами усовершенствовать классические регуляторы, позволяет эффективно решать задачи их настройки. К их числу можно отнести прогностические алгоритмы, позволяющие настроить систему автоматического управления с помощью одного параметра – времени прогноза. Это особенно актуально в условиях необходимости ускоренного ввода в эксплуатацию ГТУ. Прекдставленные в статье модели реализованы с использованием пакета Simulink системы MATLAB. Исследовано влияние прогностических алгоритмов на качество управления напряжением и скоростью вращения ротора генератора ГТУ в режимах подключения и сброса нагрузки. Результаты компьютерного моделирования дали возможность сформулировать следующие выводы: применение прогностических регуляторов при подключении к ГТУ дополнительной нагрузки позволяет убрать колебательность, уменьшить провалы напряжения, снизить время переходного процесса на 2,5 с; при резком сбросе нагрузки за счет применения прогностических алгоритмов удается полностью убрать колебательность, уменьшить перерегулирование скорости вращения ротора и перенапряжения на зажимах генератора, а также заметно снизить время переходного процесса для скорости по сравнению с классическими регуляторами; использование прогностическиих алгоритмов позволяет получить приемлемые показатели качества переходных процессов без применения сложных процедур настройки регуляторов.

распределенная генерациягазотурбинные установкиавтоматические регуляторы возбуждения и скоростипрогностические алгоритмыdistributed generationgas turbine unitsautomatic regulators of excitation and speedprognostic algorithmsReferencesМеркурьев Г.В., Шаргин Ю.М. Устойчивость энергосистем. В 2-х т. СПб.: НОУ «Центр подготовки кадров энергетики», 2008. Т. 2. 376 с.Merkuryev GV, Shargin YuM. Ustojchivost' energosistem. In 2 volumes. St. Petersburg: NOU «Centr podgotovki kadrov energetiki», 2008. V. 2. 376 p.Асаинов Д.Н., Гусев Ю.П. Исследование динамической устойчивости и электродинамической стойкости ГТУ // Вестник МЭИ. 2010. №2. C. 55-61.Asainov DN, Gusev YuP. Research of dynamic stability and electrodynamic resistence of the gas turbine plants. Bulletin of the Moscow Power Engineering Institute. 2010; 2: 55-61.Илюшин П.В., Филиппов С.П., Новиков Н.Л. Требования к маневренности газотурбинных и газопоршневых генерирующих установок // В сборнике: Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики в 2-х книгах. 2019. С. 343-352.Ilyushin PV, Filippov SP, Novikov NL. Trebovaniya k manevrennosti gazoturbinnyh i gazoporshnevyh generiruyushchih ustanovok. Metodicheskie voprosy issledovaniya nadezhnosti bol'shih sistem energetiki. 2019;1:343-352.Пикина Г.А. Принцип управления по прогнозу и возможность настройки систем регулирования одним параметром // Новое в российской электроэнергетике. 2014. № 3. С. 5-13.Pikina GA. Princip upravleniya po prognozu i vozmozhnost' nastrojki sistem regulirovaniya odnim parametrom. New in Russian electric power industry. 2014;3:5-13.Bulatov Yu.N., Kryukov A.V., Nguyen Van Huan. Automatic prognostic regulators of distributed generators // International Multi-Conference on Industrial Engineering and Modern Technologies (Vladivostok, 03–04 October 2018). Vladivostok: IEEE, 2018. V. 463. pp. 1–4. https://doi.org/10.1109/FarEastCon.2018.8602718Bulatov YuN, Kryukov AV, Nguyen Van Huan. Automatic prognostic regulators of distributed generators. International Multi-Conference on Industrial Engineering and Modern Technologies (October 03–04, 2018). Vladivostok: IEEE, 2018;463:1–4. https://doi.org/10.1109/FarEastCon.2018.8602718Centeno P., Egido I., Domingo C., et al. Review of gas turbine models for power system stability studies. – 9th Spanish Portuguese Congress on Electrical Engineering, 2005.Centeno P, Egido I, Domingo C, .et al. Review of gas turbine models for power system stability studies. 9th Spanish Portuguese Congress on Electrical Engineering, 2005.Rowen W.I. Simplified Mathematical Representations of singleshaft gas turbines in mechanical drive services. – Turbo Mach. Int., 1992. V. 33, N. 5. pp. 26–32.Rowen WI. Simplified Mathematical Representations of singleshaft gas turbines in mechanical drive services. Turbo Mach. Int., 1992;33(5):26–32.Опарин Д.А., Кавалеров Б.В. О моделировании газотурбинных установок при управлении электростанциями малой и средней мощности // Вестник ПНИПУ. 2014. №12. С.5-13.Oparin DA, Kavalerov BV. O modelirovanii gazoturbinnyh ustanovok pri upravlenii elektrostanciyami maloj i srednej moshchnosti. Bulletin of Perm National Research Polytechnic University. 2014; 12: 5-13.Mohammad Reza Bank Tavakoli, Behrooz Vahidi, Wolfgang Gawlik. An Educational Guide to Extract the Parameters of Heavy Duty Gas Turbines Model in Dynamic Studies Based on Operational Data // IEEE Trans. Power Syst. 2009. V. 24. N. 3. pp. 1366-1374.Mohammad Reza Bank Tavakoli, Behrooz Vahidi, Wolfgang Gawlik. An Educational Guide to Extract the Parameters of Heavy Duty Gas Turbines Model in Dynamic Studies Based on Operational Data. IEEE Trans. Power Syst. 2009;24 (3):1366-1374.Бахмисов О.В., Кузнецов О.Н. Методика моделирования газотурбинных и парогазовых установок большой мощности при исследовании процессов в ЭЭС // Электричество. 2016. № 5. C.27-34.Bakhmisov OV, Kuznetsov ON. Methods of Simulation of Heavy Duty Gas Turbine Units and Combined Cycle Power Plants for Power Systems Studies. Electricity. 2016;5: 27-34.Meegahapola L. and Flynn D. Characterization of Gas Turbine Lean Blowout During Frequency Excursions in Power Networks. IEEE Trans. Power Syst. 2014. N. 99. pp. 1–11.Meegahapola L. and Flynn D. Characterization of Gas Turbine Lean Blowout During Frequency Excursions in Power Networks. IEEE Trans. Power Syst. 2014; 99: 1–11.Shalan H., Hassan M., Bahgat A. Comparative Study on Modeling of Gas Turbines in Combined Cycle Power Plants. Proc. of the 14th International Middle East Power Systems Conference (MEPCON’10). 2010. pp. 970–976.Shalan H., Hassan M., Bahgat A. Comparative Study on Modeling of Gas Turbines in Combined Cycle Power Plants. Proc. of the 14th International Middle East Power Systems Conference (MEPCON’10). 2010, pp. 970-976.Bulatov Yu.N., Kryukov A.V. Optimization of automatic regulator settings of the distributed generation plants on the basis of genetic algorithm // 2nd International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM). IEEE Conference Publications. 2016, pp. 1-6.Bulatov Yu.N, Kryukov AV. Optimization of automatic regulator settings of the distributed generation plants on the basis of genetic algorithm. 2nd International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM). IEEE Conference Publications. 2016. pp. 1-6. doi: 10.1109 / ICIEAM.2016.7911456.Булатов Ю.Н., Крюков А.В., Нгуен Ван Хуан. Методика настройки прогностических регуляторов установок распределенной генерации // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2016. № 11-12. С. 84-95.Bulatov YuN, Kryukov AV, Huan NV. Methodology of determining forecasting controllers of distributed generation plants. Proceedings of the higher educational institutions. ENERGY SECTOR PROBLEMS. 2016;11-12:84-95.Бушуев В.В, Лизалек Н.Н., Новиков Н.Л. Динамические свойства энергосистем. М.: Энергоатомиздат, 1995. 320 с.Bushuev VV, Lizalek NN, Novikov NL. Dinamicheskie svojstva energosistem. Moscow: Energoatomizdat. 1995. 320 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.