Исследование крутильных колебаний валопроводов турбоагрегатов в энергосистемах с устройствами продольной емкостной компенсации и разработка способов их подавления

• Автор: Кадхем Басим Т.
• Шифр специальности: 05.14.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 136 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ.
Введение.
ГЛАВА 1,

Крутильные колебания валопроводов турбоагрегатов п проблемы субсинхронного резонанса

1.1 Направления исследований крутильных колебаний

1.2. Субсинхронный резонанс

1.3. Мероприятия по борьбе с субсинхронным резонансом

1.3.1. Использование силовых фильтров и фазорегуляторов

1.3.2 Применение управляемых источников реактивной мощности.

1.3.3. Возможности демпфирования крутильных колебаний за счет автоматического регулирования возбуждения

1.3.4. Защита от субсинхронного резонанса с помощью реле.

1.4. Устройства продольного включения
1.4.1. Продольноемкостная компенсация
1.4.2. УПК с тиристорным управлением
1.5. Сравнительный анализ методов подавления субсинхронного резонанса.
1.6. Задачи диссертации .
ГЛАВА 2.
Математическое моделирование переходных процессов в ЭЭС с УПК.
2.1 Математическое моделирование переходных процессов синхронного генератора
2.2. Математическое моделирование переходных процессов
внешней сети.
2.3. Математическое моделирование УПК и устройств подавления резонансных процессов.
ОГЛАВЛЕНИЕ
2.4. Математическое описание автоматического регулятора возбуждения
сильного действия АРВСД .
2.5. Математическое моделирование крутильных колебаний валопровода турбоагрегата
2.6. Выводы по главе
ГЛАВА 3.
Исследование эффективности мероприятии по предотвращению опасных крутильных колебаний, связанных с субсинхронным резонансом
3.1. Постановка задачи
3.2. Демпферные свойства электропередачи с УПК
3.3. Методика графического анализа форм крутильных колебаний валопровода
3.4. Исследование устойчивости различных систем автоматического управления с помощью метода разбиения
3.4.1. Оптимизация настроек АРВСД генератора.
3.4.2. Оптимизация настроек системы управления активного сопротивления
3.4.3. Оптимизация настроек системы управления УШР
3.4.4. Оптимизация настроек системы управления УПК
3.4.5. Совместная координация настроек систем управления УШР и УПК
3.5. Обобщение результатов расчетов статической устойчивости при использовании различных методов подавления крутильных колебаний валопровода
3.6. Влияние степени компенсации на величины скручивающих моментов при коротких замыканиях на зажимах генератора.
3.7. Выводы по главе
ГЛАВА 4.
Демпфирование субсиихронного резонанса в электроэнергетической
системе на основе робастного управления
4.1 Постановка задачи
ОГЛАВЛЕНИЕ
4.2. Общие принципы построения систем оптимального управления.
4.3. Разработка структуры робастного стабилизатора АРВ, УШР и УПК для демпфирования крутильных колебаний валопровода.
4.3.1. Основные каналы регулирования АРВ, УШР и УПК.
4.3.2.Формирование объекта управления для проектирования робастного стабилизатора
4.3.3. Расчет фильтра Калмана.
4.3.4. Расчет оптимального регулятора.
4.3.5. Определение параметра робастности стабилизатора
4.3.6. Статическая и динамическая устойчивость ЭЭС с дополнительным робастным стабилизатором.
4.4. Методика уменьшения дифференциального порядка регулятора
4.5. Выводы по главе 4.
Заключение.
Список литературы


Рассмотрены принципы выявления опасных крутильных колебаний и способы построения соответствующих релейных защит. В заключительном разделе главы рассмотрены основные задачи диссертации. Во второй главе диссертации представлены модели отдельных элементов ЭЭС, в частности, синхронного генератора, линии электропередачи, устройств УШР и УПК и их систем регулирования. Изложена методика получения математического описания переходных процессов ЭЭС в целом. Математическое моделирование крутильных колебаний валопровода турбоагрегата выполнялось на основе дифференциальных уравнений движения сосредоточенных масс, соединенных упругими безынерционными связями. Также рассмотрен метод определения напряжений в узловых точках сети с помощью выражений, отвечающих балансу производных токов. В третьей главе на основе расчетов статической устойчивости определяются причины появления и характер резонансных взаимодействий на частотах крутильных колебаний, а также дастся их количественная оценка. Далее проводится анализ эффективности различных мероприятий по подавлению крутильных колебаний в валопроводах турбоагрегатов. ВВЕДШИЕ. УПК, а также различные варианты их сочетания. Управление всеми указанными устройствами осуществляется при помощи традиционных линейных структур регулирования, а поиск оптимальных настроек коэффициентов регулирования на основе применения классических методик, в частности, разбиения. Для определения влияния составляющих движения крутильных колебаний на конкретные участки валопровода была разработана методика графического анализа, основанная на расчете собственных векторов линеаризованной системы. Обоснование полученных результатов производилось с помощью частотного анализа кривых переходных процессов скручивающих моментов между различными элементами валопровода при больших возмущениях в ЭЭС. В четвертой главе диссертации на основе методики математического проектирования регуляторов разработана структура централизованного робастного то есть, слабо зависящего от изменений параметров системы стабилизатора АРВ генератора, УШР и УПК для демпфирования составляющих крутильных колебаний валопровода во всем диапазоне степеней продольной компенсации. Поскольку в робастной теории управления дифференциальный порядок получаемой системы управления равен порядку исходной системы, была предпринята попытка уменьшения данного показателя с помощью метода сбалансированного понижения порядка модели Шура от англ. В заключение даны общие выводы по диссертационной рабоге. ГЛАВА 1. Исследования крутильных колебаний валопроводов турбоагрегатов, развернутые в конце х начале х годов и продолжающиеся до настоящего времени, были обусловлены многочисленными поломками валов агрегатов в Советском Союзе и за рубежом , , , 7. Отказы турбогенераторов изза повышенных вибраций, вызванных коммутациями, асинхронными режимами, неправильной настройкой АРВ, случаи разрушения валов турбогенераторов ТЭС Мохаве США, экспериментально зафиксированное взаимодействие турбоагрегатов ТЭС с устройствами регулирования вставки постоянного тока ,5, 6,0, а также возбуждение крутильных колебаний изза наличия на станции пульсирующей нагрузки 2, заставили обратить серьезное внимание на разработку аналитических и вычислительных методов исследования для определения способов борьбы с крутильными колебаниями. Одним из направлений исследований стало определение экстремальных воздействий на валоировод, определяемых аварийными возмущениями, отключениями затянувшихся коротких замыканий, автоматических повторных включений и т. Развитие данного направления привело к созданию весьма мощного расчетного аппарата, позволяющего исследовать переходные процессы методами численного интегрирования 6, 0, 7. На этой основе были выполнены исследования максимальных скручивающих моментов, воздействующих на вал при возмущениях в электрической сети. Среди работ данного направления следует выделить разработки советских ученых И. А.Глебова , Е. Я.Казовского , , Г. В.Рубисова , , а также многочисленные работы Г. Хэммонса 0 и Д. Ламбрехта 2. Интерес к указанной проблеме сохраняется и до сегодняшнего дня.