УДК 681.5

СИСТЕМА ГРУППОВОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ АКТИВНОЙ МОЩНОСТИ ГИДРОАГРЕГАТОВ ВОЛЖСКОЙ ГЭС

Андреев Денис Сергеевич1, Силаев Алексей Александрович2
1Волжский политехнический институт (филиал) ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный технический университет», магистрант
2Волжский политехнический институт (филиал) ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный технический университет», кандидат технических наук, доцент кафедры автоматики, электроники и вычислительной техники

Аннотация
В статье рассматриваются вопросы группового управления мощности гидроэлектростанции (ГЭС). Предложены два метода распределения нагрузки между группой гидроагрегатов в сети, в зависимости от задания группового регулятора активной мощности (ГРАМ) ГЭС. При расчете задания мощности учитываются экспериментальные данные полученные с Волжской ГЭС. Работа методов проверена на математической модели в пространстве состояний.

Ключевые слова: активная мощность, гидроагрегат, гидроэлектростанция, групповое регулирование, групповой регулятор активной мощности, моделирование, нагрузка, электроэнергетическая система


SYSTEM MANAGEMENT GROUP ACTIVE POWER VOLZHSKAYA HPP HYDRAULIC UNITS

Andreev Denis Sergeevich1, Silaev Alexey Alexandrovich2
1Volzhskiy Polytechnical Institute (branch) of the Volgograd State Technical University, student
2Volzhskiy Polytechnical Institute (branch) of the Volgograd State Technical University, Ph.D. in technical Sciences, associate professor of the chair Automatics, Electronics and Computer Engineering

Abstract
The article examines the group management hydroelectric power plant (HPP). Two methods of load distribution between the group of hydraulic units in the network, depending on the task group controller of active power (GRAM) HPP. In the calculation takes into account the power setting the experimental data obtained with the Volga Hydroelectric Power Station. Work methods tested on the mathematical model in state space.

Keywords: active power group regulation, group control of active power, hydroelectric, hydroelectric power, power system, simulation load


Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Андреев Д.С., Силаев А.А. Система группового регулирования активной мощности гидроагрегатов Волжской ГЭС // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 6 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/06/55568 (дата обращения: 23.11.2016).

Система группового регулирования активной мощности гидроагрегатов (ГА) предназначена для выработки требуемой активной мощности всей ГЭС с помощью группы гидроагрегатов. При этом существует множество решений получения требуемой мощности всей ГЭС, а также на работу всех гидроагрегатов накладывается ряд ограничений, таких как плановый и не внеплановый ремонт, пуско-наладочные работы и т.д. Поэтому управление активной мощности является важной задачей, а для её решения используются методы нечёткой логики и функционального программирования.
Стоит отметить, что сейчас наблюдается тенденция перехода гидроэлектростанций к комплексным цифровым автоматическим системам управления и оснащения системами ГРАМ. 
Групповой регулятор активной мощности осуществляет автоматическое управление и экономичное распределения нагрузок между электростанциями, процесс распределения осуществляется устройствами автоматического регулирования энергосистемы, с выхода системы сигнал поступает на вход станционной системы ГРАМ. Последняя выполняет автоматическое регулирование активной частоты и распределение нагрузок между гидротубинами ГЭС [1].
В системе группового регулирования активной мощности гидроагрегатов возможна реализация двух способов регулирования.


Рисунок 1 – Изменение суточной нагрузки гидроагрегатов

В работе использовались экспериментальные данные, собранные на Волжской ГЭС. Данные представляют собой массивы записанных измерений показателей работы гидроагрегатов в сети ГРАМ (задание от ГРАМ на все гидроагрегаты, суточная нагрузка всех гидроагрегатов, суточная нагрузка гидроагрегата №2, №4, №8,№9) Анализ экспериментальных данных показывает, что в процессах присутствуют достаточно большие динамические ошибки, в том числи и перерегулирование, а так же статические ошибки (ошибки в установившимся режиме). Так на рисунке 2 представлена ошибка регулирования активной мощности. Перерегулирование в переходных процессах достигает достигает 25%.


Рисунок 2 – Ошибка регулирования активной мощностью

Такая ошибка обусловлена, во первых некачественной настройкой регулятора активной мощности, а во вторых неудовлетворительной работы системы группового регулирования. 
Первый способ заключается в равномерном распределении мощности между гидроагрегатами. Так как в процессе работы гидроагрегатов в системе ГРАМ активная мощность меняется непрерывно от 40 до 120 МВт [2], нагрузка равномерно распределяется на каждый гидроагрегат, с увеличением нагрузки число агрегатов в сети увеличивается на один, а с уменьшением гидроагрегат переходит на холостой ход.

 (1)

где:
- количество гидроагрегатов в сети;
-общее количество гидроагрегатов.

 (2)

где:
- перемещение лопастей рабочего колеса;
-перемещение лопаток направляющего аппарата.

 (3)

где:
- задание ГЭС от ГРАМ.


Рисунок 3 -Результат моделирования, где: gram_zad – задание от ГРАМ, gram_reg – задание от регулятора ГЭС, y – задание полученное по первому способу

Рисунок 4 – Формирование заданий для гидроагрегатов, где N0…N15- номера агрегатов
Рисунок 5 – Относительная погрешность моделирования полученная по первому способу, где gram_zad – задание от ГРАМ, y – задание полученное по модели
Рисунок 6 – Относительная погрешность моделирования полученная по первому способу, где gram_zad – задание от ГРАМ, gram_reg – задание от регулятора ГЭС

На рисунке 5 и рисунке 6 видно, что отклонение активной мощность от задания сформированной ГРАМ, колеблется относительно значения с амплитудой 0,5 МВт. Кроме того при скорости изменения заданной мощности 1МВт/сек динамическая погрешность не превышает 1.2МВт, следовательно, система управления соответствует заданным требованиям [3] и обеспечивает оптимальное регулирование по быстродействию. 
На рисунке 4 видно, что недостатком такой системы являет скачкообразное изменение заданий активной мощности, что будет приводить в свою очередь к вибрациям и, следовательно, к износу оборудования.
Во втором способе в зависимости от нагрузки гидроагрегаты находятся в номинальном режиме работы, а нераспределенная мощность регулируется одним или несколькими гидроагрегатами.

 (4)

где:
- количество гидроагрегатов в сети работающих в номинальном режиме ;
-количество гидроагрегатов вырабатывающих остаточную мощностью.

 (5)
Рисунок 7 – Результат моделирования, где: gram_zad – задание от ГРАМ, gram_reg – задание от регулятора ГЭС, y – задание полученное по второму способу

Рисунок 8 – Формирование заданий для гидроагрегатов, где N0…N15- номера агрегатов
Рисунок 9 – Относительная погрешность моделирования полученная по первому способу, где gram_zad – задание от ГРАМ, y – задание полученное по модели
Рисунок 10 – Относительная погрешность моделирования полученная по первому способу, где gram_zad – задание от ГРАМ, gram_reg – задание от регулятора ГЭС

На рисунке 9 видно, что отклонение активной мощность от задания сформированной ГРАМ, колеблется относительно значения с амплитудой 0,5 МВт. Кроме того при скорости изменения заданной мощности 1МВт/сек динамическая погрешность не превышает 1МВт, следовательно, система управления соответствует заданным требованиям и обеспечивает максимальное значение КПД, так как каждый гидроагрегат в сети работает в интервале от 100 до 120 МВт. 
На рисунке 10 видно, что в сравнении с первым перераспределение заданий активной мощности происходит с незначительным изменением на каждом гидроагрегате в сети.
Во втором способе в зависимости от нагрузки гидроагрегаты находятся в номинальном режиме работы, а нераспределенная мощность регулируется одним или несколькими гидроагрегатами.
Оба способа имеют свои достоинства и недостатки. Так, например, первый способ позволяет получить оптимальное регулирование активной мощности по быстродействию. А второй способ позволяет получить систему регулирования активной мощности с максимальным КПД.
Поэтому в зависимости от задания активной мощности и сложившейся ситуации на ГЭС необходимо комбинировать оба способа управления в системе регулирования активной мощностью гидроагрегатами.


Библиографический список
  1. КарповНуждинЛяткер Патент №1201956. Устройство группового управления активной мощностью гидроагрегатов.
  2. Технический отчет натурных испытаний гидроагрегата после реконструкции с определением рабочих характеристик Волжской ГЭС.
  3. РД 153-34.0-35.519-98 Общие технические требования к управляющим подсистемам агрегатного и станционного уровней АСУ ТП ГЭС.
  4. Браганец С.А., Гольцов А.С., Савчиц А.В. Система адаптивного управления и диагностики сервомоторов направляющего аппарата гидроагрегата с поворотно-лопастной турбиной: Инженерный вестник дона № 3 (26) / том 26 / 2013.


Все статьи автора «Андреев Денис Сергеевич»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться:
  • Регистрация