Влияние характеристик трансформатора на качество автоматического регулирования в системах электроснабжения
Аннотация
Обоснована необходимость применения основных законов и правил теории автоматического управления по отношению к процессам, происходящим в классическом трансформаторе. Отмечено, что трансформаторы можно отнести к классу самонастраивающихся систем автоматического управления. Рассмотрен трансформатор, работающий на активную нагрузку. Приведены уравнения, описывающие происходящие процессы. При решении уравнений в качестве магнитной характеристики использована основная кривая намагничивания материала магнитопровода. Решение уравнений основано на линейной части кривой намагничивания с учетом того, что намагниченность зависит от материала сердечника. Решение уравнений проведено в форме преобразований по Лапласу, построение структурно-динамических схем — на основе теории автоматического управления. Показано, что совершенствование магнитопровода является способом обеспечения линейности нелинейных характеристик трансформатора, позволяющим улучшить его технические характеристики.
По надёжности электроснабжения правила устройства электроустановок (ПУЭ) выделяют потребителей первой, второй и третьей категорий, для которых определяется допустимое время перерыва электроснабжения и конструктивные особенности питающей сети: число независимых источников энергии и питающих линий. В случае эксплуатации сети в послеаварийном режиме, отклонения показателей качества электроэнергии (ПКЭ) не должны превышать предельно-допустимых значений, существование которых не может быть выше 5% рабочего времени.
Система электроснабжения страны состоит из многочисленных трансформаторов, расположенных в разных регионах и связанных единой электрической сетью. Для электрических сетей общепромышленного назначения установлены допустимые отклонения напряжения в пределах ±5%, максимальные — ±10%. Меняются пределы измерений и набор дополнительных функций, таких как измерение сопротивления реактивных элементов, частоты. Пределы измерения по току и напряжению устанавливаются отдельно. В производственных условиях, заключение о соответствие качества электрической энергии требованиям ГОСТ 13109—97 можно сделать только по результатам недельного исследования электрической сети. Встречное регулирование баланса реактивной мощности широко применяется для управления режимом работы сети.
Литература
2. Валеев И.М. Современные проблемы электроэнергетики: краткий курс лекций. Казань: Изд-во КГЭУ, 2008.
3. Ушаков В.Я. История и современные проблемы электроэнергетики и высоковольтной электрофизики. Томск: Изд-во Томского политехн. ун-та, 2010.
4. Баженов Н.Г., Филина О.А., Валеева П.Н., Ермакова Е.Ю. Интерпретация классического трансформатора как системы автоматического управления // Вестник Астраханского гос. техн. ун-та. Серия «Управление, вычислительная техника и информатика». 2017. № 2. С. 136—144.
5. Баженов Н.Г., Филина О.А., Ермакова Е.Ю. Принцип определения ориентирных направлений с помощью вибрационных гироскопов // Вестник гос. ун-та морского и речного флота им. адмирала С.О. Макарова. 2017. Т. 9. № 5. С. 1104—1112.
6. Баженов Н.Г., Филина О.А. Анализ работы гиростабилизатора с ротором, имеющим перемещающиеся массы // Известия высших учебных заведений. Серия «Проблемы энергетики». 2012. № 3—4. С. 135—138.
7. Баженов Н.Г., Филина О.А., Озерова Е.А. Использование одноосного гиростабилизатора для системы гироскопической стабилизации в автономных системах управления // Вестник Московского авиационного института. 2018. Т. 25. № 4. С. 202—206.
8. ГОСТ 32144—2013. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения.
9. Леготкина Т.С, Данилова С.А. Методы идентификации систем: Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2008.
10. Дорофеев В.В., Макаров А.А. Активно-адаптивная сеть — новое качество ЕЭС России // Энергоэксперт. 2009. № 4. С. 28—34.
11. Александров Д.С. Надёжность и качество электроснабжения предприятий. Ульяновск, Изд-во УлГТУ, 2010.
12. Карташев И.И. и др. Управление качеством электроэнергии. М.: Издат. дом МЭИ, 2006.
13. Волков Н.Г. Качество электроэнергии в системах электроснабжения. Томск: Изд-во ТПУ, 2010.
14. Лукутин Б.В., Муравлев И.О., Муравлев А.И. Качество электрической энергии. Лабораторный практикум. Томск: Изд-тво ТПУ, 2010.
15. Савина Н.В. Системы электроснабжения. Благовещенск: Изд-во Амурского гос. ун-та, 2008.
16. Магомедов А.М., Герейханов Р.К. Способ увеличения показателей качества электроэнергии на предприятиях и распределительных сетях // Технические науки: проблемы и перспективы: Материалы III Междунар. науч. конф. СПб.: Свое издательство, 2015. С. 62—67.
17. ГОСТ Р 51317.4.30—2008 (МЭК 61000-4-30:2008). Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Методы измерений показателей качества электрической энергии.
---
Для цитирования: Баженов Н.Г., Филина О.А., Озерова Е.Ю. Влияние характеристик трансформатора на качество автоматического регулирования в системах электроснабжения // Вестник МЭИ. 2019. № 5. С. 62—67. DOI: 10.24160/1993-6982-2019-5-62-67.
#
1. Matveev V.A., Podchezertsev V.P., Fateev V.V. Giroskopicheskie Stabilizatory na Dinamicheski Nastraivaemykh Vibratsionnykh Giroskopakh. M.: Izd-vo MGTU im. N.E. Baumana, 2014. (in Russian).
2. Valeev I.M. Sovremennye Problemy Elektroenerge- tiki: Kratkiy Kurs Lektsiy. Kazan': Izd-vo KGEU, 2008. (in Russian).
3. Ushakov V.Ya. Istoriya i Sovremennye Problemy Elektroenergetiki i Vysokovol'tnoy Elektrofiziki. Tomsk: Izd-vo Tomskogo Politekhn. Un-ta, 2010. (in Russian).
4. Bazhenov N.G., Filina O.A., Valeeva P.N., Ermakova E.Yu. Interpretatsiya Klassicheskogo Transformatora kak Sistemy Avtomaticheskogo Upravleniya. Vestnik Astrakhanskogo Gos. Tekhn. Un-ta. Seriya «Upravlenie, Vychislitel'naya Tekhnika i Informatika». 2017;2:136—144. (in Russian).
5. Bazhenov N.G., Filina O.A., Ermakova E.Yu. Printsip Opredeleniya Orientirnykh Napravleniy s Pomoshch'yu Vibratsionnykh Giroskopov. Vestnik Gos. Un-ta Morskogo i Rechnogo Flota im. Admirala S.O. Makarova. 2017;9;5:1104—1112. (in Russian).
6. Bazhenov N.G., Filina O.A. Analiz Raboty Girostabilizatora s Rotorom, Imeyushchim Peremeshchayushchiesya Massy. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedeniy. Seriya «Problemy Energetiki». 2012;3—4:135—138. (in Russian).
7. Bazhenov N.G., Filina O.A., Ozerova E.A. Ispol'zovanie Odnoosnogo Girostabilizatora dlya Sistemy Giroskopicheskoy Stabilizatsii v Avtonomnykh Sistemakh Upravleniya. Vestnik Moskovskogo Aviatsionnogo Instituta. 2018;25;4:202—206. (in Russian).
8. GOST 32144—2013. Elektricheskaya Energiya. Sovmestimost' Tekhnicheskikh Sredstv Elektromagnitnaya. Normy Kachestva Elektricheskoy Energii v Sistemakh Elektrosnabzheniya Obshchego Naznacheniya. (in Russian).
9. Legotkina T.S, Danilova S.A. Metody Identifikatsii Sistem: Perm': Izd-vo Perm. Gos. Tekhn. Un-ta, 2008. (in Russian).
10. Dorofeev V.V., Makarov A.A. Aktivno- adaptivnaya Set' — Novoe Kachestvo EES Rossii. Energoekspert. 2009;4:28—34. (in Russian).
11. Aleksandrov D.S. Nadezhnost' i Kachestvo Elektrosnabzheniya Predpriyatiy. Ul'yanovsk, Izd-vo UlGTU, 2010. (in Russian).
12. Kartashev I.I. i dr. Upravlenie Kachestvom Elektroenergii. M.: Izdat. Dom MEI, 2006. (in Russian).
13. Volkov N.G. Kachestvo Elektroenergii v Sistemakh Elektrosnabzheniya. Tomsk: Izd-vo TPU, 2010. (in Russian).
14. Lukutin B.V., Muravlev I.O., Muravlev A.I. Kachestvo Elektricheskoy Energii. Laboratornyy Praktikum. Tomsk: Izd-tvo TPU, 2010. (in Russian).
15. Savina N.V. Sistemy Elektrosnabzheniya. Blagoveshchensk: Izd-vo Amurskogo Gos. Un-ta, 2008. (in Russian).
16. Magomedov A.M., Gereykhanov R.K. Sposob Uvelicheniya Pokazateley Kachestva Elektroenergii na Predpriyatiyakh i Raspredelitel'nykh Setyakh. Tekhnicheskie Nauki: Problemy i Perspektivy: Materialy III Mezhdunar. Nauch. Konf. SPb.: Svoe Izdatel'stvo, 2015:62—67. (in Russian).
17. GOST R 51317.4.30—2008 (MEK 61000-4-30:2008). Elektricheskaya Energiya. Sovmestimost' Tekhnicheskikh Sredstv Elektromagnitnaya. Metody Izmereniy Pokazateley Kachestva Elektricheskoy Energii. (in Russian).
---
For citation: Bazhenov N.G., Filina O.A., Ozerova E.Yu. The Influence of Transformer Characteristics on the Automatic Closed Loop Control Quality in Electric Power Supply Systems. Bulletin of MPEI. 2019;5:62—67. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2019- 5-62-67.
