Разработка адаптивных алгоритмов поключевого управления тиристорными коммутаторами фазоповоротных устройств

• Автор: Новиков, Михаил Александрович
• Шифр специальности: 05.09.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 221 с. : ил.

Оглавление
Оглавление
Введение
Глава 1. Фазоповоротное устройство с симметричным регулированием. Проблемы управления и экспериментальные исследования режимов работы
1.1 Фазоповоротное устройство с подключением шунтового трансформатора к средней точке сетевой обмотки сериесного трансформатора

1.1.1 Структурная схема фазоповоротного устройства с тиристорными коммутаторами

1.1.2 Состояния тиристорных коммутаторов ФПУ

1.1.3 Выходная характеристика ФПУ

1.2 Проблемы управления фазоповоротным устройством с тиристорным коммутатором

1.2.1 Повентельное и поюпочевое управление мостовым тиристорным коммутатором

1.2.2 Допустимые временные интервалы переключения мостового тиристорного коммутатора ФПУ
1.2.3 Формирование интервалов безопасного переключения МТК с поюпочевым управлением
1.2.4 Работа ФПУ в режиме неуправляемости
1.2.5 Одновременное переключение МТК в одной фазе ФПУ
1.2.6 Пофазное переключение тиристорных коммутаторов ФПУ
1.3 Цель, задачи и методика исследований
1.4 Классификация типов переключений МТК
1.5 Экспериментальные исследования процессов в ФПУ с ТК
1.5.1 Исследование статических режимов работы экспериментальной установки ФПУ
1.5.2 Исследование динамических режимов работы экспериментальной установки ФПУ
1.6 Выводы по главе
Глава 2 Исследование режимов множественной коммутации в тиристорном преобразователе ФПУ
2.1 Анализ электромагнитных процессов в многообмоточном трансформаторе при множественной коммутации вторичных обмоток
2.2 Модификация имитационной модели шунтового трансформатора
2.4 Валидация усовершенствованной имитационной модели ФПУ с ТК
2.5 Экспериментальное определение параметров модели шунтового трансформатора..
2.6 Методика проведения испытаний шунтового трансформатора в разделе «Измерение потерь и напряжения короткого замыкания»
2.7 Предельные коммутационные характеристики ФПУ
2.7.1 Прогнозирование длительности коммутации для простого переключения
2.7.2 Прогнозирование длительности множественной коммутации
2.8 Выводы по главе
Глава 3. Исследование режимов последовательной коммутации фаз тиристорного преобразователя ФПУ
3.1 Аналитическая модель ФПУ в установившемся режиме работы
3.1.1 Работа ФПУ в симметричной энергосистеме
3.1.2 Работа ФПУ несимметричной энергосистеме
3.2 Исследование влияния пофазного переключения на коммутационную способность преобразователя
3.2.1 Начальные условия

3.2.2 Первый шаг коммутации: включение обмотки шунтового трансформатора фазы А
3.2.3 Второй шаг коммутации: включение обмотки шунтового трансформатора фазы
В или С
3.3 Обобщенная аналитическая модель ФПУ в симметричных и несимметричных
режимах работы
3.4 Валидация аналитической модели ФПУ в установившемся режиме
3.4.1 Валидация аналитической модели в симметричном режиме работы ФПУ
3.4.2 Валидация аналитической модели в несимметричных режимах работы ФПУ.
3.5 Выводы по главе
Глава 4 Расчет режимов и синтез адаптивных алгоритмов управления для опытно-промышленного образца ФПУ
4.1 Расчет предельных коммутационных характеристик
4.2 Определение параметров имитационной модели шунтового трансформатора
4.3 Расчет эквивалентного сопротивления ФПУ
4.4 Оценка реальной коммутационной способности
4.5 Прогнозирование режимов работы опытно-промышленного образца ФПУ
4.6 Адаптивный алгоритм переключения тиристорного коммутатора опытнопромышленного образца ФПУ
4.7 Выводы по главе
Заключение
Список используемой литературы
Приложение 1 . Построение двухмашинной схемы замещения для физической
модели ФПУ
Приложение 2. Определение параметров двухмашинной схемы замещения ФПУ для
нормального квазистационарного режима работы ФПУ
Приложение 3. Точность устройств синхронного векторного измерения

Введение
Актуальность работы. Энергосистема России - это уникальный технический объект, особенностью которого является наличие «закольцованных» связей и межсистемных связей с большой пропускной способностью. Межсистемные связи обеспечивают высокую надежность поставки электроэнергии потребителям, а так же рациональное использование различных энергетических ресурсов, географически и технологически неравномерно распределенных по территории страны.
Концепция развития электроэнергетики России направлена на создании так называемой Интеллектуальной электроэнергетической системы с активно - адаптивной сетью. Под этим понятием понимается система, в которой все субъекты электроэнергетического рынка (генерация, передача, потребители) принимают активное участие в процессах передачи и распределения электроэнергии.
Активная передача электроэнергии, т.е. с возможностью управляемого снижения потерь при транспортировке, а так же уменьшению последствий, возникающих при аварийных отключениях линий электропередач, осуществляется с помощью применения технологии гибких (управляемых) систем электропередачи переменного тока (в иностранной литературе известных как системы FACTS).
Фазоповоротное устройство с тиристорным коммутатором (ФПУ с ТК) является одной из перспективных разработок данного класса устройств. Исследованиями ФПУ с ТК и вопросами их применения занимались ученые из России, а так же иностранные ученые, такие как: Александров Т.Н., Веников В.А., Гринштейн Б.И., Калюжный А.Х., Рыжов Ю.П., Ситников В.Ф., Чебан В.М., W.Seitlinger, J.Verboomen и др.
Федеральная сетевая компания ОАО «ФСК ЕЭС» совместно с ОАО «Энергетический институт им. Г.М. Кржижановского» ведут работы по созданию первого в мире опытно-промышленного образца фазоповоротного устройства с тиристорным коммутатором мощностью 104 MBA.
Проведенные ранее теоретические исследования выявили множество особенностей протекания электромагнитных процессов в оборудовании ФПУ, затронули вопросы надежности переключения фазоповоротного устройства. Средствами имитационного моделирования было показано, что алгоритмы переключения МТК должны претерпевать изменения в зависимости от параметров режима энергосистемы в текущий момент времени.
Поэтому задача исследования электромагнитных процессов в силовой схеме ФПУ с ТК, анализа и разработки алгоритмов управления тиристорным коммутатором в составе

Таблица 3.
Типы переключений тиристорного моста ФПУ
№ п/п Тип переключения Описание переключения Однополярная/ двухполярная
1 11 -»01 Ток во вторичной обмотке шунтового трансформатора и в двунаправленном ключе 1 нарастает от 0 до номинального значения, ток в ключе 3 спадает от номинального значения до 0, ток в ключе 3 не изменяется. о
2 11 -» 10 Ток во вторичной обмотке шунтового трансформатора и в двунаправленном ключе 2 нарастает от 0 до номинального значения, ток в ключе 4 спадает от номинального значения до 0, ток в ключе 4 не изменяется. о
3 01 -» 11 Ток во вторичной обмотке шунтового трансформатора и в ключе 2 спадает от номинального значения до 0, ток в ключе 4 нарастает от 0 до номинального значения, ток в ключе 3 не изменяется. о
4 О Г о Ток во вторичной обмотке шунтового трансформатора меняет направление на противоположное, ток в ключах 3 и 2 спадает от номинального значения до 0, ток в ключах 1 и 4 нарастает от 0 до номинального значения. Д
5 10-» 11 Ток во вторичной обмотке шунтового трансформатора и в ключе 1 спадает от номинального значения до 0, ток в ключе 3 нарастает от 0 до номинального значения, ток в ключе 4 не изменяется. о
6 о т о Ток во вторичной обмотке шунтового трансформатора меняет направление на противоположное, ток в ключах 1 и 4 спадает от номинального значения до 0, ток в ключах 2 и 3 нарастает от 0 до номинального значения. Д
Можно заметить, что переключения №№ 1, 2, 3 и 5 характеризуются тем, что модуль изменения тока в соответствующей обмотке шунтового трансформатора равен мгновенному значению тока во внутреннем контуре ВТП в момент переключения. Такие переключения далее будем именовать однополярными.
А при переключениях №№ 4 и 6 модуль изменения тока в обмотке трансформатора равен двухкратному мгновенному значению тока во внутреннем контуре ВТП в момент переключения, поскольку как следует из таблицы 3, ток во вторичной обмотке шунтового