Исследование влияния вида нагрузки на нормируемые показатели качества электроэнергии судовой электроэнергетической системы (СЭЭС)

Качество электроэнергии в СЭЭС характеризуется совокупностью показателей. В работе будут рассматриваться только показатели качества в переходных режимах.

В переходных режимах, обусловленных резкими изменениями нагрузки и коммутациями цепей, возникают быстро изменяющиеся отклонения от установившихся значений амплитуд напряжения D U _m(t) и частоты D f (t). Эти отклонения характеризуют следующие показатели:

1. Провал (D U _min) и всплеск (D U _max) напряжения:

где U_{m min} и U_{m max} – экстремальные значения амплитуд напряжения при набросе и сбросе нагрузки.

Значения отклонения напряжения при внезапном изменении симметричной нагрузки генератора не должно быть ниже 85 % и выше 120 % относительно U _н. После отклонения напряжение генератора должно в течение не более 1,5 с восстанавливаться до значения ±3 % U _н.

2. Провалы (D f _min) и повышения (D f _max) частоты:

где f _minи f _max– минимальная и максимальная частоты.

Динамические изменения частоты в СЭЭС в переходных режимах не должны превышать 10% ее номинального значения и длиться более 5 с.

Исследования предлагается проводить на математической модели, реализуемой в пакете Matlab. В состав модели входят ГА и статическая нагрузка (z _н). ГА включает в себя:

· СГ с автоматическим регулятором напряжения (АРН), корректором напряжения (КН) и сопротивлением уставки напряжения (СУН), включенным в цепь коррекции;

· ПД с механическим регулятором частоты вращения (МРЧВ).

Упрощенная структурная схема объекта исследования представлена на рис. 4.1. На рисунке приняты следующие обозначения: ω – частота вращения; I_f – ток возбуждения СГ; I _у – ток управления цепи коррекции; μ_р – положение регулирующего органа подачи топлива, определяющее момент вращения ПД.

z н

СУН

I у

If

ω

CГ

ПД

МРЧВ

АРН

КН

μр

Рис. 4.1.

В процессе исследования должны быть решены следующие задачи:

1. Определение значений показателя качества электроэнергии для разных сочетаний значений нагрузки (I) и коэффициента мощности (cos φ);

2. Получение совокупностей полиномиальных зависимостей двух видов:

где П – U или частота вращения ПД (ω);

3. Проверка точности полученных полиномиальных зависимостей по данным, используемым при их получении (исходным данным I _{1 n}, cosφ_{1 m}, где n – количество задаваемых значений нагрузок; m – значений коэффициента мощности.

4. Разработка алгоритма определения показателя качества электроэнергии по двум видам совокупностей полиномиальных зависимостей и проверка точности полученных значений для нагрузок, удовлетворяющих условиям, представленным в табл. 4.1.

Таблица 4.1.

5. Определение зависимости cosφ= f (I), характеризующей границу, разделяющую области с допустимыми и недопустимыми значениями отклонениями исследуемого показателя качества электроэнергии и проверка полученных результатов.

Начинать исследования надо с разработки математической модели.