Preview

Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ

Расширенный поиск

Моделирование газотурбинной установки с прогностическими регуляторами напряжения и скорости

https://doi.org/10.30724/1998-9903-2020-22-3-60-67

Полный текст:

Аннотация

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.

Об авторах

Ю. Н. Булатов
Братский государственный университет
Россия
Булатов Юрий Николаевич – канд. техн. наук, доцент, заведующий кафедрой электроэнергетики и электротехники


А. В. Крюков
Иркутский государственный университет путей сообщения; Иркутский национальный исследовательский технический университет
Россия

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

профессор кафедры электроснабжения и электротехники



Ван Хуан Нгуен
Иркутский национальный исследовательский технический университет
Россия
Нгуен Ван Хуан – магистр техники и технологии, аспирант


Список литературы

1. Меркурьев Г.В., Шаргин Ю.М. Устойчивость энергосистем. В 2-х т. СПб.: НОУ «Центр подготовки кадров энергетики», 2008. Т. 2. 376 с.

2. Асаинов Д.Н., Гусев Ю.П. Исследование динамической устойчивости и электродинамической стойкости ГТУ // Вестник МЭИ. 2010. №2. C. 55-61.

3. 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.

4. Пикина Г.А. Принцип управления по прогнозу и возможность настройки систем регулирования одним параметром // Новое в российской электроэнергетике. 2014. № 3. С. 5-13.

5. 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.2018.8602718

6. 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.

7. 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.

8. Опарин Д.А., Кавалеров Б.В. О моделировании газотурбинных установок при управлении электростанциями малой и средней мощности // Вестник ПНИПУ. 2014. №12. С.5-13.

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. 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.

13. 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.

14. 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.

15. Бушуев В.В, Лизалек Н.Н., Новиков Н.Л. Динамические свойства энергосистем. М.: Энергоатомиздат, 1995. 320 с.


Для цитирования:


Булатов Ю.Н., Крюков А.В., Нгуен В. Моделирование газотурбинной установки с прогностическими регуляторами напряжения и скорости. Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2020;22(3):60-67. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2020-22-3-60-67

For citation:


Bulatov Yu.N., Kryukov A.V., Nguyen V. Modeling a gas-turbine unit with prognostic regulators of voltage and speed. Power engineering: research, equipment, technology. 2020;22(3):60-67. (In Russ.) https://doi.org/10.30724/1998-9903-2020-22-3-60-67

Просмотров: 43


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1998-9903 (Print)
ISSN 2658-5456 (Online)