The Influence of Transformer Characteristics on the Automatic Closed Loop Control Quality in Electric Power Supply Systems
DOI:
https://doi.org/10.24160/1993-6982-2019-5-62-67Keywords:
magnetic flux, magnetization curve, transformer, magnetic coreAbstract
The necessity of applying the basic laws and rules of the automatic control theory with respect to the processes that take place in a classical transformer is substantiated. It is noted that transformers can be referred to the class of self-tuned automatic control systems. A transformer operating on an active load is considered, and the equations describing the processes occurring in this system are presented.
In solving the equations, the magnetic material main magnetization curve was used as the magnetic characteristic. The solution of the equations is based on using the magnetization curve linear part, taking into account that the magnetization depends on the core material. The equations were solved in the form of Laplace transforms, and the structural-dynamic schemes were constructed using the automatic control theory. It is shown that improvement of the magnetic circuit is a method for obtaining linearity of the transformer nonlinear characteristics, due to which its performance is improved.
In terms of power supply reliability, the Russian Electrical Installations Code (PUE) distinguishes consumers of the first, second and third categories, for which the permissible time of power supply interruption and the power supply network design features are determined: the number of independent power supply sources and feed lines. In case of network operation in the post-emergency mode, the deviations of electric power quality indicators shall not exceed the maximum permissible values, the duration of which cannot be more than 5% of the operation time.
The country's power supply system includes many transformers, which are located in different regions and interconnected by a unified electrical network. For general-purpose electrical networks, the permissible and maximum voltage deviations equal to ±5 and ±10%, respectively, have been established. Changes take place in the measurement limits and in the set of additional functions, such as measurement of reactive component impedances and frequency. The current and voltage measurement limits are established individually. Under field conditions, the conclusion about the compliance of electric power quality with the requirements of GOST 13109-97 can only be drawn from the results of electrical network examination during a week. Counterload control of reactive power balance is also widely used to control the network operation mode.
References
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.
