Повышение эффективности систем автоматического управления качеством энергии автономных электростанций

Тип работы:
Реферат
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

-? ?-
Розглянуто структуру активного фшьтра гармо-тк, працюючого в автономнш електростанци судна i виконуючого функцп управлтня параметрами яко-стi електроенерги. Розроблено модель системи автоматичного управлтня фшьтра, яка використовуе спостериаючий пристрш для видновлення недоступ-них для вимiрювання сигналiв мережi i за допомогою алгоритмiв адаптивног апроксимаци здтснюе гар-моншний синтез несинусогдальних струмiв i напруг. Результаты моделювання розглянутог системи показали, що запропонований споЫб iдентифiкацiг володie малим часом адаптаци i помилкою не бшьше 10%
Ключовi слова: автономш енергосистеми, адаптивна фшьтращя, спостерiгачi сигналiв, навантаження,
коливання, генератор
?-?
Рассмотрена структура активного фильтра гармоник, работающего в автономной электростанции судна и выполняющего функции управления параметрами качества электроэнергии. Разработана модель системы автоматического управления фильтра, которая использует наблюдающее устройство для восстановления недоступных для измерения сигналов сети и с помощью алгоритмов адаптивной аппроксимации осуществляет гармонический синтез несинусоидальных токов и напряжений. Результаты моделирования рассмотренной системы показали, что предложенный способ идентификации обладает малым временем адаптации и ошибкой не более 10%
Ключевые слова: автономные энергосистемы, адаптивная фильтрация, наблюдатели сигналов, нагрузка, колебания, генератор -? ?-
УДК 681. 5
|DOI: 10. 15 587/1729−4061. 2015. 56 752|
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ ЭНЕРГИИ АВТОНОМНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ
А. А. Жиленков
Кандидат технических наук, доцент Кафедра электрооборудования судов и автоматизации производства Керченский государственный морской технологический университет ул. Орджоникидзе, 82, г. Керчь E-mail: zhilenkovanton@gmail. com
1. Введение
Современные судовые электроэнергетические системы (СЭЭС) характеризуются наличием в своем составе большого количества преобразовательной нагрузки, включающей преобразователи частоты, источники бесперебойного питания, инверторы, выпрямители и другие потребители [1].
Так, на современных судах широко распространены пропульсивные комплексы на базе гребных электродвигателей (ГЭД), получающие энергию от тех же источников, которые снабжают энергией общесудовые потребители. Питание ГЭД в данных комплексах получают через полупроводниковые преобразователи частоты. Преобразователи, в свою очередь, воздействуют на питающую их сеть, генерируя широкий спектр высших гармоник, искажающих токи и напряжения сети. Надо отметить, что при этом негативное влияние усугубляется характерными особенностями самой СЭЭС, как автономной системы [2]:
— ограниченная мощность источника питания-
— соизмеримость мощности нагрузки и источников энергии-
— значительное число потребителей, имеющих разное потребление тока, уровень напряжения, мощности-
— изолированная нейтраль-
— нелинейность большей части нагрузки-
— динамические частые и значительные колебания нагрузки-
— высокая надежность-
— жесткие ограничения по параметрам качества энергии, подающейся на системы связи, радиолокации, автоматики и т. д.
Искажения тока и напряжения увеличивают возможность возникновения резонансов в СЭЭС, вызывают сбои в микропроцессорной технике, системах автоматического управления, регулирования и защиты. Искажения токов и напряжений сети приводят к ускоренному старению изоляции линий питания и электрооборудования. Т. е. снижают надежность электроснабжения и работу самих потребителей автономного объекта. Поэтому, повышенное внимание сегодня уделяется разработке способов и созданию средств устранения негативного влияния искажения токов и напряжений. Если точнее, вопросам создания автоматических систем, реализующим управление процессами производства, распределения и передачи электроэнергии, и позволяющим обеспечить требуемое качество электроэнергии, а также устранить взаимовлияние оборудования по линии питания и т. п. [3].
(c)
Поэтому актуальной является разработка способа повышения эффективности функционирования существующих фильтро-компенсирующих устройств (ФКУ) в автономных СЭЭС, так как ФКУ — это одно из перспективных средств управления параметрами качества электрической энергии в СЭЭС. Однако в настоящее время их применение ограничено в связи с неприспособленностью к характерным свойствам автономных систем, питающих соизмеримую по мощности полупроводниковую нагрузку.
2. Анализ литературных данных и постановка проблемы
По данной проблеме существует множество зарубежных и отечественных работ [1, 3−5]. Но разработка новых схемных решений и путей модернизации управления имеющимся оборудованием, обеспечивающих его работу в СЭЭС, не решает всех проблем, так как узким местом здесь становится малая управляемость и невозможность существенной модернизации главных узлов электроэнергетической системы.
Требования к предельным значениям параметров качества электроэнергии в России прописаны в ГОСТ 13 109–97 [2] и Регистре морского судоходства. Они устанавливают допустимые значения отклонения частоты, амплитуды напряжения, коэффициента несинусоидальности тока и напряжения, размах при изменении напряжения, коэффициент для гармонической составляющей напряжения, обратной последовательности, нулевой последовательности напряжения. Они учитывают значения потребляемой из сети активной и реактивной мощности в максимуме. Дополнительные показатели характеризуют влияние на параметры энергии в сети со стороны потребителей. В системные показатели качества входят нормы на отклонение частоты. Оставшиеся показатели качества являются местными.
Обеспечить параллельную работу потребителей электроэнергии и её источников можно лишь при выполнении установленных ГОСТом требований, и со стороны потребителя, и питающей сети. Ранее данные задачи решались с помощью синхронных компенсаторов или батарей конденсаторов постоянной емкости с электромеханическими устройствами коммутации и пассивными фильтрами. В современных системах такие меры не эффективны в связи ростом интенсивности возмущающих факторов, создаваемых нагрузкой [2, 3]. Вышеперечисленное, в совокупности как с востребованностью автоматизации технологических процессов производства, так и распределения электрической энергии, т. е. автоматического управления разнообразными показателями качества в электрической сети, требует создания автоматических систем контроля и управления параметрами электроэнергии [3, 4].
Были разработаны системы [5], зарекомендовавшие себя в промышленном применении, где мощность источника энергии (береговой электростанции) можно считать бесконечной по отношению к нагрузке, а параметры энергии — напряжение сети, частота тока — стабильными.
Проблема состоит в том, что автономные станции, ввиду описанных выше характерных особенностей,
делают работу ФКУ неэффективной [6], так как основные параметры электроэнергии в автономной сети колеблются в широком диапазоне и имеют стохастический характер. С другой стороны, для эффективного управления качеством электроэнергии, необходима точная идентификация и слежение за данными параметрами [3].
Таким образом, основной задачей при обеспечении повышения эффективности ФКУ становится точная идентификация и слежение за параметрами нестационарных гармонических составляющих несинусоидального сигнала — амплитуды, частоты и сдвига фазы. Решение данной задачи в режиме реального времени обеспечивает эффективную компенсацию целевых гармоник при помощи силовой части ФКУ
Кроме алгоритмов быстрого преобразования Фурье [6], в современных системах предлагается применять методы фильтрации на основе фильтра Калмана и его расширений [7], описаны системы на основе искусственных нейронных сетей [8]. Однако, даже при достаточно точной идентификации, наблюдаемой в ряде упомянутых разработок, все они обладают критическим недостатком — скорость адаптации к возмущениям параметров целевого сигнала.
Как было отмечено выше, в СЭЭС используется конфигурация типа «изолированная нейтраль». Это обуславливает невозможность непосредственной идентификации и слежения за параметрами сигналов фазных напряжений. Поэтому наблюдаемые в сети несинусоидальность форм линейных напряжений и прочие дестабилизирующие факторы создают критическую ошибку в автоматической системе управления ФКУ [3].
Таким образом, при всём разнообразии существующих способов выделения гармоник мощности искажения, актуальнейшей задачей остается реализация быстрого и точного алгоритма идентификации недоступных для измерения сигналов и параметров сложной распределенной с

Статистика по статье
  • 2
    читатели
  • 0
    скачивания
  • 0
    в избранном
  • 0
    соц. сети

Ключевые слова
  • АВТОНОМНЫЕ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ,
  • АДАПТИВНАЯ ФИЛЬТРАЦИЯ,
  • НАБЛЮДАТЕЛИ СИГНАЛОВ,
  • НАГРУЗКА,
  • КОЛЕБАНИЯ,
  • ГЕНЕРАТОР,
  • STAND-ALONE POWER SYSTEMS,
  • ADAPTIVE FILTERING,
  • SIGNALOBSERVERS,
  • LOAD,
  • FLUCTUATIONS,
  • GENERATOR

Аннотация
научной статьи
по энергетике, автор научной работы & mdash- ЖИЛЕНКОВ А.А.

Рассмотрена структура активного фильтра гармоник, работающего в автономной электростанции судна и выполняющего функции управления параметрами качества электроэнергии. Разработана модель системы автоматического управления фильтра, которая использует наблюдающее устройство для восстановления недоступных для измерения сигналов сети и с помощью алгоритмов адаптивной аппроксимации осуществляет гармонический синтез несинусоидальных токов и напряжений. Результаты моделирования рассмотренной системы показали, что предложенный способ идентификации обладает малым временем адаптации и ошибкой не более 10%

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой