Диссертация (Повышение управляемости фазоповоротных устройств с тиристорными коммутаторами), страница 2

Повышение быстродействияФПУ является важной технической задачей, поскольку это позволит эффективнее управлятьпотоками мощности.При переключении ТК ФПУ происходят сложные электромагнитные процессы, влияющиена поведение ФПУ в системе. Они не зависят от влияния ВЛ и зависят от конфигурации ТК. Вряде случаев управляемость ФПУ может быть снижена. Эти проблемы лежат в области влияниярежима работы ВЛ на режимы работы ТК и влияния силовой схемы ФПУ на электромагнитные5процессы в силовой схеме при управлении ТК. Многое зависит от алгоритма управления.Поэтому если решить эти проблемы с помощью грамотного построения управления ТК,получитсяусовершенствованноеустройстводляуправлениярежимамиработыВЛ,отличающееся управляемостью и быстродействием.

Изучение и анализ сложных процессов вФПУ и ВЛ позволит создать алгоритм управления, который, в свою очередь, позволит решитьактуальную задачу повышения управляемости и быстродействия.Степень разработанности темы исследования. Вопросам применения ФПТ и ФПУпосвящено множество работ ученых России и зарубежья [2, 12, 13, 18, 20, 22, 26, 27, 33, 41, 51,53, 59, 60, 61, 62, 88, 89], таких как: Веников В.А., Шакарян Ю.Г., Гринштейн Б.И.,Александров Г.Н., Калюжный А.Х., Рыжов Ю.П., Ситников В.Ф., Чебан В.М., Seitlinger W.,Verboomen J. и др.В настоящее время вопросы управления ТК ФПУ активно исследуются на каф.Промышленной электроники «НИУ «МЭИ» под руководством Панфилова Д.И.

При этомнепосредственноалгоритмамуправленияпосвященыдиссертациионныеисследованияРашитова П.А. и Новикова М.А. Основная проблема этих исследований заключается в том, чтоне при всех режимах работы энергосистемы можно осуществить управление ФПУ. Такимобразом, необходимо снять это ограничение с помощью разработки нового способа управленияТК ФПУ.Целью диcсертационной работы является повышение управляемости и быстродействияпереключения тиристорного коммутатора фазоповоротного устройства в любых режимах работыэнергосистемы.Задачи диссертации:1.

Разработка нового способа и алгоритма управления ТК ФПУ, обеспечивающего полнуюуправляемость и предельно высокое быстродействие.2. Анализ и исследование режимов работы ФПУ при реализации нового способа.3. Разработка аналитических моделей для описания процессов и режимов работы ФПУ приуправлении ТК.4. Верификация аналитических моделей на имитационной модели ФПУ при реализациипредложенного способа управления ТК.5. Валидация аналитических моделей на экспериментальном образце ФПУ.6. Исследование влияния особенностей работы ТК на процессы в ФПУ и ВЛ.7. Разработка методики расчета показателей надежности ТК ФПУ, учитывающей топологию ТК.8.

Разработка методики выбора количества ключей в ТК на основе показателей надежности.6Научная новизна:1. Предложен новый способ управления ТК ФПУ (патент на изобретение 2577190 РФ от 11февраля 2016 г.).2. Способ обеспечивает полную управляемость ФПУ при любых режимах работы ВЛ.3.

Способ обеспечивает быстродействие ФПУ в пределах периода работы сетевого напряжения.4. Разработаны аналитические модели ФПУ с ТК для исследования режимов работы ФПУ и ВЛпри реализации предложенного способа управления.Практическая значимость работы:1. Разработана система управления ФПУ, реализующая предложенный способ управления ТК(патент на полезную модель 154310 РФ от 23 июля 2015 г.), обеспечивающий полнуюуправляемость ФПУ.2. Исследованы специфические режимы работы ФПУ и ВЛ, связанные с реализациейпредложенного способа управления ТК. Определены дополнительные требования к ТК,влияющие на обеспечение требуемой надежности его работы.3. Предложена имитационная модель системы управления для модельных исследований ФПУпри реализации предложенного способа управления.4.

Разработана методика расчета показателей надежности и определения количестватиристорных ключей в ТК.5. Предложенный способ управления ТК в системе управления ФПУ внедрен по договору с ОАО«ФСК ЕЭС» №8/11 от 03.06.2011 г. и договору с Минобрнауки России № 14.579.21.0045 от26.08.2014 г.Объектом исследования является ФПУ с ТК. Предмет исследования – способ повышенияуправляемости ФПУ с ТК.Методы исследований. Для решения поставленных в работе задач использовались: теорияэлектрических цепей, теория систем линейных уравнений, теория надежности, численныеметоды решения систем линейных уравнений, методы имитационного моделирования впрограммном пакете Matlab&Simulink, экспериментальные исследования на физической модели.7Основные положения, выносимые на защиту:1. Способ управления ТК ФПУ (патент на изобретение 2577190 РФ) и система управления дляего реализации (патент на полезную модель 154310 РФ).2.

Аналитическая модель ФПУ с ТК для исследования процессов при управлении коммутаторомпо предложенному способу.3. Методика расчета показателей надежности ТК ФПУ, учитывающая топологию коммутатора.4. Методика выбора количества тиристорных ключей в ТК при реализации предложенногоспособа управления на основе показателей надежности.5. Реализация полной управляемости ФПУ при любых режимах работы ВЛ за счет примененияпредложенного способа управления ТК.Достоверность полученных результатов подтверждается корректным использованиемматематического аппарата, а также совпадением в пределах погрешности изменерия основныхрезультатов, полученных на основе математического и имитационного моделирования, срезультатами натурного эксперимента на физическом макете ФПУ с ТК.Внедрение результатов работы:Разработанные алгоритмы управления тиристорным коммутатором ФПУ лежат в основеприкладного программного обеспечения системы управления экспериментального образцаавтоматизированного узла регулирования транспортных потоков мощности на базе ФПУ,разрабатываемого и изготавливаемого ОАО «ЭНИН» в рамках Федеральной целевой программы«Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологическогокомплекса России на 2014 – 2020 годы» на основании Соглашения ОАО «ЭНИН» и МинобрнаукиРоссии № 14.579.21.0045 от 26.08.2014 г.

«Разработка автоматизированного узла регулированиятранспортных потоков мощности в интеллектуальной распределительной электрической сети(RFMEFI57914X0045)».Разработанные алгоритмы управления тиристорным коммутатором ФПУ лежат в основеприкладного программного обеспечения системы управления экспериментального опытно–промышленного образца фазоповоротного устройства, разработанного и изготовленного ОАО«ЭНИН» в рамках НИОКР «Разработка и изготовление опытно–промышленного образцафазоповоротного устройства (ФПУ) для выбранного объекта ЕНЭС» №8/11 от 03.06.2011г.между ОАО «ФСК ЕЭС» и ОАО «ЭНИН».Апробация полученных результатов. Основные результаты работы докладывались на:1.

Заседаниях и научно-технических семинарах кафедры «Промышленная электроника» ФГБОУВО «НИУ «МЭИ».82. XIX, XX и XXI Международных научно-технических конференциях студентов и аспирантов«Радиотехника, электроника и энергетика», г. Москва, 2013 – 2015 гг.3. Международной научно-практической конференции «Глобализация науки: проблемы иперспективы», г. Уфа, 2014 г.4. VI международной научно-практической конференции «Современные концепции научныхисследований», г.

Москва, 2014 г.5. Конференции«ЭнергетическаябезопасностьСоюзногогосударства»,Белорусскийнациональный технический университет, г. Минск, 6 – 11 октября 2014 г.6. Конференции «Динамика нелинейных дискретных электротехнических и электронныхсистем» (ДНДС-2015), г. Чебоксары 2015 г.Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 14 печатных трудах, из них 4статьи в рецензируемых журналах из перечня ВАК РФ (3 статьи с переводом в журналах,входящих в международные системы цитирования), 1 статья в сборнике трудов, индексируемомв РИНЦ, 7 тезисов конференций и 2 объекта интеллектуальной собственности (1 патент наизобретение и 1 свидетельство на полезную модель).Личный вклад автора состоял в разработке нового способа и алгоритма управления ТК,разработкеаналитическихмоделей,планировании,проведениииинтерпретацииэкспериментальных исследований, участии в обсуждении и анализе полученных результатов,проектировании аппаратных узлов и написании фрагментов программного кода системыуправления ТК ФПУ, а также в написании научных публикаций по результатам работы иапробации ее результатов.

В работах, опубликованных в соавторстве, соискателю принадлежит: В публикациях [6, 7, 8, 40, 56] – результаты аналитического моделирования режимов работыФПУ при управлении ТК по предложенному способу; В публикациях [40, 56] – результаты исследования средствами имитационного моделированиярежимов ТК при управлении ТК по предложенному способу; В публикациях [5, 37, 40, 55] – обобщенные выводы о применении предложенного способауправления; В публикациях [35, 36] – результаты применения разработанной методики расчета надежностиТК ФПУ и методики выбора количества тиристорных ключей в ТК при управлении ТК попредложенному способу; В публикациях [16, 57] – разработка верхнего уровня ПО системы управления ФПУ. В публикациях [43, 44] – разработка структуры системы управления для предложенногоспособа управления ТК;9Структура и объем работы.