Одинабеков Мухаммаджон Завкибекович, аспирант
630073, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20
Mukhammadzhon Z. Odinabekov, Postgraduate Student
20, Prospekt K. Marksa, Novosibirsk 630073
Фишов Александр Георгиевич, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры автоматизированных электроэнергетических систем
630073, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20
Alexander G. Fishov, Dr. Sci. (Eng.), Professor, Professor of the Automated Electric Power System Department
20, Prospekt K. Marksa, Novosibirsk 630073
Гуломзода Анвари Хикмат, кандидат технических наук, доцент кафедры автоматизированных электроэнергетических систем
630073, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20
Anvari H. Ghulomzoda, Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor of the Automated Electric Power System Department
20, Prospekt K. Marksa, Novosibirsk 630073
Цель – обеспечение динамической устойчивости режимов электростанций на базе синхронной генерации с электромеханической инерционностью 1-2 с, работающих в островном режиме на собственную нагрузку или параллельно с внешней электрической сетью. Исследования предлагаемого способа экспресс-выявления аварийного возмущения и дозировки управляющих воздействий с помощью электромеханического фильтра при набросах/сбросах электрической нагрузки генераторов проводились на физической и цифровой моделях переходных электромеханических процессов в простой энергосистеме. Показано, что динамическая устойчивость режимов малоинерционной генерации при расчетных возмущениях (отключениях генераторов или крупных нагрузок, линий электропередачи по связям с внешней энергосистемой, включением крупных нагрузок) обеспечивается при условии ввода экстренных противоаварийных балансирующих управляющих воздействий (отключение части генерации или нагрузки) за время не более 0,1 с определением их дозировки на интервале 1-2 периода промышленной частоты. Выявлено, что требуемое быстродействие и инвариантность к видам и тяжести скачкообразных возмущений электрической нагрузки генераторов обеспечивается при использовании электромеханического фильтра в цепи измерения напряжения генератора, состоящего из двух механически связанных синхронных электрических машин (микромашин). Показано, что определение производной частоты напряжения на выходе электромеханического фильтра в интервале 1-2 периодов промышленной частоты обеспечивает возможность фиксации возмущения и дозирования управляющих воздействий. Экспериментально на физической и цифровой моделях подтверждено, что существующие способы фиксации аварийных возмущений и дозировки управляющих воздействий для сохранения динамической устойчивости режимов малоинерционной синхронной генерации, в частности газопоршневых установок, малоэффективны. Применение электромеханических фильтров в контуре противоаварийного управления способно обеспечить требуемое быстродействие и адекватность управляющих воздействий независимо от режима и состава генерирующих установок на электростанции.
This study aimed to ensure the dynamic stability of operating modes in power plants equipped with synchronous generators having an inertia constant of 1–2 s and operating either in islanded mode for local loads or in parallel with an external power grid. A method for rapid detection of emergency disturbances and determination of balancing control actions using an electromechanical filter was examined under step increases and decreases in generator load. The analysis was performed using both physical and digital models of transient electromechanical processes in a simple power system. The results show that the dynamic stability of low-inertia generation under severe disturbances, such as generator or major-load disconnections, transmission-line outages on interconnections with the external grid, and connection of large loads, can be maintained only if emergency balancing control actions (disconnection of a part of the generation or load) are applied within no more than 0.1 s, with their magnitude determined over an interval of 1–2 cycles of the power-system frequency. It was found that the required response speed and robustness to disturbance type are achieved when an electromechanical filter is incorporated into the generator-voltage measurement circuit. The filter consists of two mechanically coupled synchronous machines (micromachines). The study demonstrates that reliable disturbance detection and accurate control actions can be achieved by evaluating the derivative of the output voltage frequency of the electromechanical filter over 1–2 cycles of the power-system frequency. Experiments on both physical and digital models confirmed that existing methods for detecting emergency disturbances and determining control actions are insufficient to maintain dynamic stability in low-inertia synchronous generation, particularly in gas-engine units. The incorporation of electromechanical filters into the anti-emergency control loop can provide the required response speed and ensure adequate control actions regardless of the operating mode or configuration of generating units at the power plant.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.