Компьютерное моделирование судовой электроэнергетической системы в режимах металлического и дугового коротких замыканий и совершенствование ее защиты

• Автор: Федоренко, Вячеслав Александрович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 157 с. : ил.

1. АНАЛИЗ ИЗВЕСТНЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Анализ литературы, посвященной моделированию и описанию генераторных агрегатов
1.2. Анализ литературы, посвященной моделированию основных электротехнических устройств, входящих в модель СЭЭС
1.3. Анализ литературы, посвященной моделированию режимов КЗ в СЭЭС
1.4. Анализ литературы, посвященной совершенствованию защиты
1.5. Постановка задачи исследования
1.6. Основные выводы и результаты
2. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СУДОВЫХ ГЕНЕРАТОРНЫХ АГРЕГАТОВ
2.1. Выбор системы координат для описания процессов в СЭЭС
2.2. Математические модели генераторных агрегатов
2.3. Моделирование режимов дугового и металлического коротких замыканий
2.3.1. Моделирование режима металлического короткого замыкания синхронного генератора
2.3.2. Моделирование режима дугового короткого замыкания синхронного генератора
2.4. Основные выводы и результаты
3. МОДЕЛИРОВАНИЕ СУДОВЫХ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ В РЕЖИМАХ ДУГОВОГО И МЕТАЛЛИЧЕСКОГО КЗ
3.1. Основные выводы и результаты
4. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ЗАЩИТЫ СУДОВЫХ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ОТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ
4.1. Использование принципа логической селективности для уменьшения принудительных выдержек времени
4.2. Оценка коэффициента чувствительности применяемой защиты
4.3. Основные выводы и результаты
5. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ СУДОВЫХ ГЕНЕРАТОРНЫХ АГРЕГАТОВ И ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
I О
5.1. Моделирование СЭЭС в режиме металлического КЗ для определения протекающих токов в аварийном режиме
5.2. Оценка надежности электроснабжения потребителей в неповрежденных участках сети
5.3. Основные выводы и результаты
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Приложение 1. Структурная схема модели синхронного генератора в пакете
Simulink
Приложение 2. Структурная схема модели автоматического регулятора
напряжения в пакете Simulink
Приложение 3. Структурная схема модели валогенератора в пакете Simulink.... 151 Приложение 4. Структурная схема модели асинхронного электродвигателя в
пакете Simulink
Приложение 5. Структурная схема модели синхронного электродвигателя в пакете
Simulink
Приложение б. Структурная схема модели трансформатора в пакете Simulink
Приложение 7. Обработка статистических данных моделирования
Приложение 8. Акт внедрения в учебный процесс
Приложение 9. Акт внедрения в производство

Актуальность работы. Вопросы и задачи, рассматриваемые в данной работе, относятся к области проектирования и эксплуатации судовых электроэнергетических систем (СЭЭС). Современная СЭЭС представляет собой сложный и высоко ответственный комплекс, от правильного функционирования, которого зависят человеческие жизни, экологическая безопасность, и безопасность судна с грузом.
Стремительное развитие силовой полупроводниковой и микропроцессорной техники увеличили средне статическую мощность СЭЭС вновь строящихся судов и расширили возможность использования электрической энергии на борту судна.
Системы распределения электроэнергии становятся более разветвленными и протяженными, а устройства выработки и преобразования энергии - более мощными. Повышенные требования к экологии и экономичности судовой движительной установки и судовой электростанции обуславливают широкое применение систем электродвижения и соответственно увеличение мощности СЭЭС.
Меньшие, по сравнению с устройствами предыдущего поколения, электрические потери и габариты позволяют строить достаточно эффективные и надежные СЭЭС.
Суда с электродвижением не единственный пример мощных и сложных СЭЭС, подобными качествами обладают СЭЭС судов без электродвижения. Вот некоторые из них: буровые суда и суда нефтедобычи, танкера и суперконтейнеровозы.
Работы по проектированию и строительству перечисленных типов судов давно и успешно ведутся за границей.
В настоящее время правительство предпринимает шаги по реанимации судостроения. Готовится к одобрению программа освоения континентального шельфа.
гдеР = л/3£/7 cos (р -активная мощность СГ, o.e.; w = coc*(s +1)- угловая частота, o.e.; wc = 2itf - синхронная угловая частота.
Коэффициент мощности в сверхпереходном режиме:
cos"® = , = •,
где га-активное сопротивление статора СГ.
Коэффициент мощности в переходном режиме:

COS (3 :
Коэффициент мощности в установившемся режиме:

cos ср
фсї+гї

Для определения активной мощности необходимо знать полный ток КЗ, определяемый согласно [37], o.e.:
t_
I = I 4- J e Та
1 kz 2t
где It - периодическая составляющая тока КЗ, o.e.; I0” - начальное значение сверхпереходного тока, о.е; Та - постоянная времени затухания апериодической составляющей.
Периодическая составляющая, o.e.:

i,=(/;-/> г'+/„,
где 10’ - начальное значение переходного тока, o.e.; Т”- сверхпереходная постоянная, сек.
Постоянная времени затухания апериодической составляющей, сек.:
где Хе, Гу - индуктивное и активное сопротивления цепи КЗ, o.e. Начальное значение сверхпереходного тока, o.e.