Режимы работы и выбор параметров систем бесперебойного электроснабжения потребителей первой категории особой группы

• Автор: Булыгин, Дмитрий Александрович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 114 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ОПТИМИЗАЦИИ СИСТЕМ БЕСПЕРЕБОЙНОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ПЕРВОЙ КАТЕГОРИИ ОСОБОЙ ГРУППЫ
1.1 Системы бесперебойного гарантированного электроснабжения
1.2 Выбор установленной мощности и режимов работы 11 дизель-генераторных установок
1.3 Дизельный двигатель как объект управления
1.4 Математическое описание синхронного генератора
1.5 Системы автоматического регулирования напряжения, 33 реактивной мощности и частоты синхронного генератора
1.6 Цели и задачи работы
ГЛАВА 2 ОПТИМИЗАЦИЯ ЧИСЛА И МОЩНОСТИ ДГУ В СОСТАВЕ ДЭС
2.1 Параметрическая модель дизельной электростанции
2.2 Оптимизация количества ДГУ для условия непрерывности 41 значений мощности ДГУ
2.3 Оптимизация количества ДГУ для условия дискретности 44 значений мощности ДГУ
2.4 Оптимизация мощности и стоимости ДГУ для условия 45 дискретности значений мощности ДГУ и известного количества ДГУ
2.5 Абстрактная модель задачи поиска
2.6 Реализация поиска оптимальных параметров ДЭС
2.7 Пример решения задачи выбора оптимальных количества и 54 параметров ДГУ в составе ДЭС
ГЛАВА 3 ДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ
3.1 Математическая модель кривошипно-шатунного механизма
3.2 Индикаторная диаграмма и силы давления газов на поршень
3.3 Ускорение поршня и силы инерции
3.4 Структурная схема КТПМ, приводимого в движение дизельным 71 двигателем
3.5 Выводы

ГЛАВА 4 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ГЕНЕРАТОРА В СОСТАВЕ ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ
4.1 Расчет параметров схемы замещения по паспортным и 74 конструктивным параметрам генератора
4.2 Оценка параметров схемы замещения по усредненным 77 характеристикам генераторов
ГЛАВА 5 ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ
5.1 Оптимизация параметров дизель-генераторных установок 83 в составе дизельной электростанции
5.2 Исследование режимов нагружения дизель-генераторных
установок
5.2.1 Параметры электротехнического комплекса
5.2.2 Параметры систем управления ДГУ
5.3 Внедрение результатов работы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность_______работы. Электротехнические комплексы
электроснабжения потребителей первой категории особой группы используются в центрах хранения данных, многофункциональных высотных зданиях, нефтяной и газодобывающей промышленности, геологоразведке, других отраслях промышленности и народного хозяйства. Отличительной особенностью таких систем является наличие дополнительного питания от третьего независимого взаимно резервирующего источника питания, в качестве которого применяют источник бесперебойного электропитания (ИБП) на основе аккумуляторных батарей и дизельные генераторы, объединённые в дизельную электростанцию. Для некоторых видов объектов такой способ электропитания является единственным.
Одной из основных задач проектирования комплексов электроснабжения потребителей первой категории особой группы является выбор количества и мощности дизель-генераторных установок (ДГУ) в составе дизельной электростанции (ДЭС), от правильного решения которой зависит эффективность электротехнического комплекса на этапах его реализации и эксплуатации. Поэтому исследования, направленные на решение задачи выбора параметров ДГУ в составе дизельной электростанции, на этапе проектирования, являются актуальными.
Степень научной разработанности проблемы. Вопросам проектирования и эксплуатации автономных электротехнических комплексов производства электроэнергии посвящены работы Артюхова И.И., Гринкруга Я.С., Ершова М.С., Завалишина В.В., Зюзёва А.М., Лукутина Б.В., Меньшова Б.Г., Меркулова М.В., Олешко A.C., Хватова О.С. и других авторов. Центрами исследований являются Российский государственный университет нефти и газа им. И.М. Губкина, Российский государственный геологоразведочный университет им. Серго Орджоникидзе, Томский политехнический университет и ряд других организаций.
Несмотря на широкий спектр работ, в них не рассмотрены вопросы выбора оптимальных параметров ДГУ в составе дизельных электростанций с использованием теории оптимизации, бесспорно имеющие свою специфику.
Идея работы заключается в снижении капитальных затрат на создание дизельной электростанции путем выбора оптимальных режимов работы,

Рис. 1.6 - Структурная схема автоматической системы регулирования возбуждения автоматическим регулятором сильного действия
В алгоритм АРВ СД [68] (рис. 1.6) входят сигналы: отклонение амплитуды или действующего значения напряжения генератора от заданного значения, производная напряжения, изменение и первая производная частоты и производная тока возбуждения генератора.
Уравнение функционирования АВР синхронного генератора в операторной форме

ирег (Р) = ('ки + Рк и )А ЩР) +
Тд.р.Р +
+ рк'

¥(р) + рк'^в(р),г
де Ар- отклонение частоты напряжения генераторарг от синхронной/с; ки, к/, к ), коэффициенты с размерностью постоянной времени.
Упрощённая структурная схема системы автоматического
регулирования напряжения синхронного генератора (САР) (рис. 1.7) соответствует работе синхронного генератора в качестве автономного