Poděbrady 2002 - 7. ročník EGÚ Praha Engineering a.s. 190 11 Praha 9 - Běchovice
Název před- Tvorba dynamických modelů – praktické použití nášky: Autor: Ing. Karel Máslo, CSc. (
[email protected])
DYNAMICKÉ MODELY BUDÍCÍCH SYSTÉMŮ URČENÍ PARAMETRŮ Zpracoval: Pracoviště: Tel.: Fax: E-mail:
Ing. Karel Máslo, CSc. ČEPS a.s. Elektrárenská 774/2, 10152 Praha +420 26710 4430 +420 26710 4488
[email protected]
1. Úvod Příspěvek popisuje výpočet parametrů dynamických modelů budících systémů. Použité vztahy lze využít pro výpočet parametrů modelů pro síťový simulátor MODES, tak i pro modely použité v jiných aplikacích. Příspěvek navazuje na [1], kde byly tyto modely uvedeny a popsány a doplňuje příspěvek [2], kde jsou prezentovány praktické aplikace vytvořených modelů pro výpočty dynamického chování elektrizační soustavy. 2. Budící soupravy V této kapitole uvedeme modely budičů implementované v programu MODES. Následující obrázek ukazuje principiální schémata budících souprav používaných v ČR pro nové stroje větších výkonů: Dynamo Stejnosměrný budič Stejnosměrný budič (DC_1) - jedná REGULÁTOR DC_1 se o model cize buzeného dynama s jedním budícím vinutím. Budící vinutí je napájeno Diodový Pomocný přímo výstupním napětím (proudem) reguREGULÁTOR můstek Střídavý budič alternátor látoru buzení. Tento model odpovídá typu AC_1 IEEE DC1 („Field Controlled DC Commutator Exciters“). Kompaundovaný alternátor Střídavý budič1 (AC_1) tvoří poTyristorový můstek mocný synchronní generátor, napájející REGULÁTOR Tyristorové buzení nezávislé neřízený usměrňovač (diodový můstek). Regulátor buzení pak ovládá tyristorový AC_4 můstek, který napájí budící vinutí pomocTyristorové buzení závislé REGULÁTOR ného generátoru. Tyristorový můstek je napájen kompaundovaným alternátorem. ST_1 Tento model odpovídá typu IEEE AC1 („Field Controlled Alternator -Rectifier Vlastní spotřeba Tyristorové buzení závislé Excitation System“). s kompandací
1
REGULÁTOR
Kompaundace
proudem M odely buzení podle IEEE zahrnustatorový jí jak mbudič, tak i regulátor – model MODESu rozdělují buST_3 dící systém na regulátor a budič.
EGÚ Praha Engineering, a.s., tel.: (+420 2) 671 93 320 ředitel, (+420 2) 671 93 436 OTS, Fax: (+420 2) 2259 1268, (+420 2) 2259 1349 www.egu-prg.cz
1
Poděbrady 2002 - 7. ročník Název před- Tvorba dynamických modelů – praktické použití nášky: Autor: Ing. Karel Máslo, CSc. (
[email protected])
EGÚ Praha Engineering a.s. 190 11 Praha 9 - Běchovice
Tyristorové buzení nezávislé (AC_4) tvoří řízený (tyristorový) usměrňovač napájený kompaudovaným pomocným synchronním generátorem. Tento typ se také nazývá statickou nebo přímou nezávislou soupravou. Tento model odpovídá typu IEEE AC4 („Alternator Supplied Controlled Rectifier Excitation System“). Tyristorové buzení závislé (ST_1) tvoří řízený (tyristorový) usměrňovač napájený z vlastní spotřeby hlavního synchronního generátoru. Tento typ se také nazývá statickou nebo přímou závislou soupravou. Tento model odpovídá typu IEEE ST1 („Potential Source Controlled Rectifier Exciter“). Obr. 1 Principiální schémata budících souprav Tyristorové buzení závislé kompaundované (ST_K) tvoří řízený (tyristorový) usměrňovač napájený z hlavního synchronního generátoru s využitím kompaundace statorovým proudem. 2.1. Model stejnosměrného budiče +
RB
UBmax
KA
Σ
UB
1+pTA
UBmin
ASS e
BS *
UB/UBn
Model respektuje přechodné děje v stejnosměrném stroji – cize buzeném dynamu a sycení. Vazební proměnné: RB [UR].......výstup regulátoru buzení UB [UB0]......budící napětí Vztažné veličiny
[UB0].....budící napětí naprázdno [UR]......vztažné regulátoru buzení
Obr. 2 Blokové schéma modelu DC_1 Pro zesílení kA a časovou konstantu TA lze psát: kA=KLIN*UR/RF/UB0 [-, V/A, V, Ω,V ] TA =LF/ RF [s,H,Ω] LF,RF................. indukčnost a odpor budícího vinutí budiče KLIN.....................směrnice linearizované charakteristiky budiče pod zatížením Sycení je aproximováno exponenciální funkcí Napětí budičeU B [V] Linearizovaná charakteristika podle následující charakteristiky: UB Sycení je aproximováno exponenciální funkcí : sE=fS *RF*UB0/UR = ASS*exp(BS *UB /UBn ) IfLIN A parametry aproximace UBn jmenovité budící SS BS IfSAT napětí fS=( I fSAT -IfLIN )/U B Jestliže známe hodnoty ve dvou bodech magnetizační charakteristiky (obvykle v blízkosti stropního nabuzení Budící proud dynama I f [A] a v 75 % této hodnoty) lze parametry vypočítat dle vztahů: BS=UBn*( ln sE1- ln sE2)/(UB1- UB2) ASS = sE1/ exp(BS *UB /UBn ) Dolní a horní omezení napětí budiče se vypočítá ze vztahů : UBmin= UBmin/UB0 a UBmax= UBmax/UB0 Obr. 3 Charakteristika stejnosměrného budiče
EGÚ Praha Engineering, a.s., tel.: (+420 2) 671 93 320 ředitel, (+420 2) 671 93 436 OTS, Fax: (+420 2) 2259 1268, (+420 2) 2259 1349 www.egu-prg.cz
2
Poděbrady 2002 - 7. ročník EGÚ Praha Engineering a.s. 190 11 Praha 9 - Běchovice
Název před- Tvorba dynamických modelů – praktické použití nášky: Autor: Ing. Karel Máslo, CSc. (
[email protected])
Příklad výpočtu parametrů modelu stejnosměrného budiče pro hlavní generátor 110 MW s primárními hodnotami: UB0=102 V, UBn=360 V , UBmax=720 V, UBmin=40 V, RF=2.92 Ω, LF=0.9 H, KLIN=1.29 A/V, fS1=33.5 V/A, fS0.75=0.052 A/V , UR=80 V. Vztažnou hodnotu regulátoru UR zvolíme tak, aby platilo kA=1. Vypočítané hodnoty jsou v následující tabulce: Tab. 1 Typové parametry stejnosměrného budiče Ta(s) 0.3 2
Ubmin(-) 0.39
Ubmax(-) 7.05
Ka2(-)
Kc(-) 9
Kd(-) 0
0
Ass(-) 0.0025
Bs(-) 2.2
pro parametry kE a TE používané v modelech IEEE platí převodní vztahy kE=1/ kA a TE= TA / kA
EGÚ Praha Engineering, a.s., tel.: (+420 2) 671 93 320 ředitel, (+420 2) 671 93 436 OTS, Fax: (+420 2) 2259 1268, (+420 2) 2259 1349 www.egu-prg.cz
3
Poděbrady 2002 - 7. ročník Název před- Tvorba dynamických modelů – praktické použití nášky: Autor: Ing. Karel Máslo, CSc. (
[email protected])
EGÚ Praha Engineering a.s. 190 11 Praha 9 - Běchovice
2.2. Model střídavého budiče Model respektuje přechodný děj v budícím vinutí pomocného generátoru a vliv reakce kotvy (demagnetizující účinek podélné složky fázoru statorového proudu) , zanedbává vliv tlumiče a sycení. Neřízený můstkový usměrňovač je modelován ve třech režimech přenosovou funkcí podle následujícího obrázku: (a)
(c)
(b) Iƒ VE
Eƒ VE
+ 1,0
XE
VE
I
π
0,8 0,6 Eƒ
Iƒ
II
0,4
III
Iƒ ISHC
ƒΕ
Eƒ
Iƒ ISHC
Iƒ ISHC
0,2 -
0,2 0,4 0,6 0,8 1,0
Obr. 4 Schéma neřízeného usměrňovače (a), jeho charakteristika (b) a model (c) podle [3] Výstupní napětí usměrňovače Ef závisí na proudu usměrňovače If podle charakteristiky znázorněné na obrázku b), která respektuje úbytky napětí na usměrňovači při komutaci. Jsou zde vyznačeny tři stavy. Stav I označuje případ, kdy komutace jedné větve můstku je ukončena před začátkem komutace druhé větve. Tento stav se vyznačuje lineárním poklesem napětí můstku v závislosti na proudu a komutační reaktanci, kterou je (jak bylo odvozeno v předchozí kapitole) rázová reaktance střídavého budiče. Ve stavu II je komutační uhel konstantní roven 600, ale začátek komutace je opožděna dokud není ukončena komutace diody v protilehlé větvi. Ve stavu III vedou čtyři diody, po dvou v horní a dolní části můstku. Výsledný model je na obrázku c), kde ISHC je zkratový proud můstku rovný √2VE/XE. Pokud použijeme poměrné hodnoty (vztažených na efektivní sdruženou hodnotu napětí hlavního generátoru Un a budicí napětí naprázdno Ef0) má komutační funkce fE v závislosti na proměnné x=kC*If /VE pro jednotlivé stavy tvar: 1-0.577x x<0.433 √(0.75-x2) pro 0.433<x<0.75 1.732(1-x) 0.75 <x<1.0 Výsledný model je na následujícím obrázku: R
B
UBmax(1+0.577kC) +
KA 1+pTA
Σ
kD
UBmin
UB
Π
Vztažné veličiny [UB0].....budící napětí naprázdno [UR]......vztažné regulátoru buzení
UE FEX=f(kCIB/UE)
IB Generátor
Vazební proměnné: RB [UR].......výstup regulátoru buzení UB [UB0]......budící napětí
Obr. 5 Blokové schéma modelu AC_1 kA je zesílení budiče, kC a kD jsou koeficienty komutační a reakce kotvy (sériové přibuzování se neuvažuje) a TA ekvivalentní časová konstanta. kA=√3∗ (3/π)∗KLIN ∗pU /cosδ
kD=1.1∗( Xd - Xd’)∗pI∗sinδ/ KLIN TA=Td0’
kC= Xd"/ RF/ pU
EGÚ Praha Engineering, a.s., tel.: (+420 2) 671 93 320 ředitel, (+420 2) 671 93 436 OTS, Fax: (+420 2) 2259 1268, (+420 2) 2259 1349 www.egu-prg.cz
4
Poděbrady 2002 - 7. ročník Název před- Tvorba dynamických modelů – praktické použití nášky: Autor: Ing. Karel Máslo, CSc. (
[email protected])
EGÚ Praha Engineering a.s. 190 11 Praha 9 - Běchovice
RF, Xd"[Ω].....odpor budícího vinutí hlavního generátoru naprázdno, rázová reaktance pomocného generátoru Xd’, Xd [p.j.], T d0’ [s]....... přechodná a synchronní reaktance, přechodná časové konstanta naprázdno pomocného generátoru Pro zátěžný úhel δ v ustáleném stavu, napěťový a proudový převod platí: 2(3/π)2(Xd- Xd’) pU pI √(2/3)∗UEn I B0 δ=argtg(------------------------------) pU= -----------pI= ------1+(3/π)Xd" pU pI UB0 √2∗ IEn UB0, IB0..............budící napětí a proud hlavního generátoru naprázdno UEn, IEn, Uf0............jmenovité napětí, proud a budící napětí naprázdno pomocného generátoru Vazbu mezi výstupem regulátoru a budícím napětím pomocného zprostředkuje koncový zesilovač, kterým je podle Obr.1. řízený usměrňovač napájený z kompaundovaného alternátoru (alternativně ze svorek pomocného generátoru). Jeho převod v poměrných jednotkách vypočítáme ze zesílení KLIN řízeného usměrňovače získané linearizací převodní charakteristiky (měřené závislosti mezi výstupním napětím zatíženého usměrňovače a výstupem regulátoru včetně řídících obvodů): KLIN=KLIN*UR /Uf0 Dolní a horní omezení napětí budiče se vypočítá ze vztahů: UBmin= UBmin /UB0 a UBmax= UBmax/UB0 kde UBmin a UBmax jsou stropní hodnoty napětí budiče měřené při zatížení odporem o hodnotě odporu budícího vinutí hlavního generátoru při provozní teplotě. Příklad výpočtu parametrů střídavého budiče pro hlavní generátor 200 MW: UB0=102 V, UBmax=670 V, UBmin=28 V, IB0=900 A, RF=0.113 Ω UEn=290 V, IEn=2000 A, Xd=0.117 Ω, Xd"=0.0125 Ω, Xd=1.41, Xd’=0.208, Xd" =0.15, Td0’=4 s, Uf0=80 V KLIN=56 V/V, UR=1 V Vztažné napětí regulátoru závisí na naší volbě a rozhoduje o tom jak budou velké poměrné hodnoty zesílení modelů budiče a regulátoru. Jestliže zvolíme UR rovno jmenovitému výstupnímu napětí převodníku svorkového napětí (čidla napětí), budou poměrné hodnoty zesílení regulátoru rovny skutečným hodnotám zesílení proporcionální smyčky regulátoru včetně dalších přídavných zesílení regulátoru. Zesílení koncového členu bude zahrnuto v zesílení akčního členu kA . Jestliže naopak zvolíme UR tak, aby zesílení kA bylo rovno jedné (jako u stejnosměrného budiče) budou zesílení regulátoru větší. Vypočítané hodnoty pro výše uvedené primární parametry jsou v následující tabulce: Tab. 2 Typové parametry střídavého budiče Ta(s) 4.0
Ubmin(-) 0.274
Ubmax(-) 6.57
Ka (-) 4.68
Kc(-) 0.048
Kd(-)
Ass(-) 0.49
Bs(-) 0
0
2.3. Model tyristorového budiče nezávislého Model předpokládá kompenzaci kosinusové závislost napětí na řídícím úhlu. Úbytky napětí generátorů i usměrňovače jsou také kompenzovány regulátorem. Proto se projeví pouze při buzení na stropní hodnoty. Časová konstanta TA , která postihuje zpoždění v regulátoru, řídících obvodech můstku a vlastním UBmax (1+k C) - C )-k C IB UBmax (1+k UB usměrňovači, je velmi malá a pohy1 buje se v rozsahu 0 - 0.1 s. kA RB
1+pT A
UBmin
IB
Vazební proměnné:
UBmin -k C IB
EGÚ Praha Engineering, a.s., tel.: (+420 2) 671 93 320 ředitel, (+420 2) 671 93 436 OTS, Fax: (+420 2) 2259 1268, (+420 2) 2259 1349 www.egu-prg.cz
5
Poděbrady 2002 - 7. ročník Název před- Tvorba dynamických modelů – praktické použití nášky: Autor: Ing. Karel Máslo, CSc. (
[email protected])
EGÚ Praha Engineering a.s. 190 11 Praha 9 - Běchovice
RB [UR] výstup regulátoru buzení IB [IB0], U B [UB0] budící proud a napětí Vztažné veličiny [IB0].. [UB0].....budící proud a napětí naprázdno [UR]......vztažné regulátoru buzení
Obr. 6 Blokové schéma modelu AC_4 Pro zesílení kA a komutační koeficient kC platí: kB=KLIN*UR/UB0 [-, V/V, V, V ] kC=(3/π)∗Xd"/ RF=(3/π)∗(Xd"* UEn / √3Ien)/RF KLIN.....................směrnice linearizované charakteristiky usměrňovače UB=f(Rb) RF [Ω]................... odpor budícího vinutí hlavního generátoru Xd".........................rázová reaktance pomocného generátoru Dolní a horní omezení napětí budiče se vypočítá ze vztahů: UBmin= UBmin /UB0 a UBmax= UBmax/UB0 kde UBmin a UBmax jsou stropní hodnoty napětí budiče měřené při zatížení odporem o hodnotě odporu budícího vinutí hlavního generátoru při provozní teplotě. Příklad výpočtu parametrů nezávislého turistorového budiče pro hlavní generátor 110 MW: UB0=85 V, UBmax=630 V, UBmin= -630 V, UEn=550 V, IEn=1140 A, RF=0.22 Ω, Xd"=0.15, KLIN=106, UR=10 V Vypočítané typové parametry AC_4 jsou v následující tabulce: Tab. 3 Typové parametry tyristorového nezávislého budiče Ta(s) 0.1
Ubmin(-) -7.41
Ubmax(-) 7.41
Ka (-) 12.47
Kc(-) 0.18
Kd(-)
Ass(-) 0
Bs(-) 0
0
2.4. Model tyristorového budiče závislého Model závislého budiče se od nezávislého liší jen tím, že stropní hodnoty napětí budiče jsou násobeny okamžitými hodnotami svorkového napětí (předpokládá se, že napájecí můstku je ze svorek generátoru případně z vlastní spotřeby ). -2
RB
kA
UBmax (1+kC)UG 1 1+pTA
UG -9
IB
UBmin UG
UBmax (1+k-C)UG-kCIB
UB
UBmin UG-kCIB
Vazební proměnné: RB [UR].......výstup regulátoru buzení IB [IB0].U B [UB0]......budící proud a napětí U G [UGn]....svorkové napětí generátoru Vztažné veličiny [UGn]. [IGn].....jmenovité napětí a proud generátoru [IB0]. [UB0]......budící proud a napětí naprázdno [UR]......vztažné regulátoru buzení
Obr. 7 Blokové schéma modelu ST_1 Výpočet parametrů je obdobný jako pro nezávislý budič. Příklad výpočtu parametrů závislého buzení budiče pro hydroalternátor 68 MW: UB0=90 V, UBmax=470 V, UBmin= -378 V, RF=0.18 Ω, Xσ =0.014 Ω, KLIN=94, UR=10 V Pro vztažnou hodnotu regulátoru UR zvolíme takovou velikost, aby platilo kA=1 , takže UR=0.96 V. Vypočítané typové parametry ST_1 jsou v následující tabulce: Tab. 4 Typové parametry tyristorového závislého budiče Ta(s)
0.1
Ubmin(-)
-4.2
Ubmax(-)
5.22
Ka (-)
Kc(-)
10.44
0.074
Kd(-)
Ass(-)
0
2.5. Model kompaundovaného závislého budiče
EGÚ Praha Engineering, a.s., tel.: (+420 2) 671 93 320 ředitel, (+420 2) 671 93 436 OTS, Fax: (+420 2) 2259 1268, (+420 2) 2259 1349 www.egu-prg.cz
6
Bs(-)
0
0
Poděbrady 2002 - 7. ročník EGÚ Praha Engineering a.s. 190 11 Praha 9 - Běchovice
RB
UG IG
Název před- Tvorba dynamických modelů – praktické použití nášky: Autor: Ing. Karel Máslo, CSc. (
[email protected])
Tyristorové buzení závislé kompaundované tvoří řízený (tyristorový) usměrňovač napájený z hlavního synchronního generátoru UB K G s využitím kompaundace statorovým + Sin Π Σ KA π/2 proudem. Blokové schéma modelu je na obrázku: UK ⏐UG+kDIG⏐ ASS≥kDIG BS≥UG
Generátor
IB
UBmax(1+0.577kC) UBmin
RB [UR].......výstup regulátoru buzení IG [IGn].........fázor proudu statoru generátoru IB [IB0].U B [UB0]......budící proud a napětí U G [UGn].... fázor svorkového napětí generátoru Vztažné veličiny
Π
FEX=f(kCIB/UK)
[UGn,IGn] jmenovité napětí a proud generátoru [IB0]. [UB0]......budící proud a napětí naprázdno [UR]......vztažné regulátoru buzení
Obr. 8 Blokové schéma modelu ST_3 Usměrňovač je modelován sinusovou přenosovou funkcí. Úbytek napětí při komutaci se modeluje komutační funkcí stejně jako pro střídavý budič. Napájecí napětí UK se získá vektorovým součtem fázorů napětí a proudu generátoru násobeného parametrem KD. Sycení transformátorů se respektuje parametry BS a ASS. Volbou nenulového parametru KG se zavádí zpětná vazba mezi napětím budiče a řídícím napětím regulátoru. Pro zesílení kA a komutační koeficient kC a koeficienty sycení ASS a BS platí vztahy: kA=√2∗ (3/π)∗ UTn/ UB0 kC= √(3/2)∗Xσ / RF /UTn/∗UB0 kD=KKOMP/ UTn [,V, V ] kG=KG* UR / UB0 [-,V, V ] ASS = ∆UKmax/UTn BS = UTmax/UTn KKOMP [V/pj].....směrnice linearizované charakteristiky proudové kompaundace ∆UK=f(I G) RF [Ω]................... odpor budícího vinutí hlavního generátoru naprázdno Xσ [Ω]..................rozptylová reaktance napájecího transformátoru UTn[V].................jmenovité sekundární napětí napěťového transformátoru ∆Ukmax , UTmax [V]..........maximální napětí na sekundární straně proudového a napěťového transformátoru Dolní a horní omezení napětí budiče se vypočítá ze vztahů: UBmin= UBmin/UB0 a UBmax= UBmax/UB0 Příklad výpočtu parametrů kompaundovaného budiče pro generátor 2.8 MW: UB0=35 V, Umax=194 V, UBmin= -194 V, UTn=0.231 kV, ITn=321 A, RF=0.277 Ω, Xσ =0.024 Ω, KKOMP=58 V , UTn=231 V, ∆UKmax=180 V Pro vztažnou hodnotu regulátoru UR zvolíme takovou velikost, aby platilo kA=1 , takže UR=1 V. Tab. 5 Typové parametry kompaundovaného závislého budiče Ubmin(-) Ubmax(-) Ka (-) Kc(-) Kd(-) Ass(-) Bs(-) Kg 0 -5.5 5.5 8.89 0.016 0.251 0.78 1.1 3. Model regulátoru Regulátory různých výrobců mohou mít různorodou strukturu. Na základě rozboru struktury regulátorů používaných v naší ES byl sestaven univerzální model zobecnělého regulátoru buzení, který umožňuje modelovat reálné regulátory typu MRNG, RNG a RBA firmy ŠKODA, Unitrol firmy ABB a ruské regulátory s kanálem derivace frekvence. Jeho schéma je na následujícím obrázku: EGÚ Praha Engineering, a.s., tel.: (+420 2) 671 93 320 ředitel, (+420 2) 671 93 436 OTS, Fax: (+420 2) 2259 1268, (+420 2) 2259 1349 www.egu-prg.cz
7
Poděbrady 2002 - 7. ročník Název před- Tvorba dynamických modelů – praktické použití nášky: Autor: Ing. Karel Máslo, CSc. (
[email protected])
EGÚ Praha Engineering a.s. 190 11 Praha 9 - Běchovice
Ugabc Igac
Sekund. regulátor TIQ US Σ
KORB QG
Obvody statiky
v UZmin
PG
kIA
UST
Přídavný signál UZmax UImax - Unec + + + Σ Σ Σ + U + UImin + Z Necitlivost Omezení odchylky
kIR Derivační zpětná vazba UB pro DC_1 kSEpTS UE pro AC_1 1+pTS IB pro AC_4 Kanál derivace frekvence K1fpTf sG 1+pTf
Omezovač Igen a Ibud + +
STAB
Systémový stabilizátor
-
OMEZ
Σ +
kP
člen „lead-lag“ (1+pT1)(1+pT2)
(1+pT3)(1+pT4) URmax
ε
HMP
1 pTI
+ Σ +
URmax URmin RB
URmin Blok PI regulátoru
Hlídač meze podbuzeni
Vazební proměnné: IB a UB,UE.....budící proud a napětí, napětí pomocného generátoru pro model RB..........výstup regulátoru buzení UG QG svorkové napětí a jalový výkon generátoru
Obr. 9 Schéma modelu zobecnělého regulátoru buzení STAB, HMP, OMEZ výstupy systémového stabilizátoru, hlídače meze podbuzení a omezovače statorového a rotorového proudu. Vztažné napětí regulátoru UR zjistíme z převodu měřícího článku napětí KM, tak aby platilo, že zesílení kM v poměrných hodnotách bylo rovno 1: UR = KM UGn. Je možno zvolit i jiné vztažné napětí regulátoru, jako u modelu ST_3, kde se volí maximální napětí regulátoru odpovídající plně otevřenému můstku. V tomto případě je nutno parametry regulátoru přepočítat podle následující tabulky. Volbou TI=0 se vyřadí činnost integrační části regulátoru a regulátor má pouze proporcionální charakter. Volbami T2=T4=0 nebo T1=T3=T2=T4=0 se vyřadí jeden nebo oba členy „lead lag“. Obecně platí, že z naměřených pojmenovaných hodnot se získávají parametry modelů přepočtem podle následujících vztahů, kde Xv a Yv jsou vztažné hodnoty vstupní a výstupní veličiny: typ parametru
přepočítací vztah
Poznámka
zesílení
K=K∗ XV/Yv
integrační časové konstanty
TI =T∗ Yv/Xv
nelinearity typu omezení, necit- y=Y/Yv livosti
procentní hodnoty jsou 100x větší
rychlosti
procentní hodnoty jsou 100x větší
v=V/Yv
Příklady primárních parametrů Typ budiče UGn [kV] KM [=V/≈V] DC_1 13.8 0.0058 AC_1 15.75 0.000667 AC_4 13.8 0.0058
pro některé typy regulátorů jsou v následující tabulce: UR [V] URmax [V] Typ 80 500 MRNG 10.5 130 RNG 10 10
EGÚ Praha Engineering, a.s., tel.: (+420 2) 671 93 320 ředitel, (+420 2) 671 93 436 OTS, Fax: (+420 2) 2259 1268, (+420 2) 2259 1349 www.egu-prg.cz
8
Poděbrady 2002 - 7. ročník Název před- Tvorba dynamických modelů – praktické použití nášky: Autor: Ing. Karel Máslo, CSc. (
[email protected])
EGÚ Praha Engineering a.s. 190 11 Praha 9 - Běchovice
ST_1
15
0.000667
10
5
EGÚ Praha Engineering, a.s., tel.: (+420 2) 671 93 320 ředitel, (+420 2) 671 93 436 OTS, Fax: (+420 2) 2259 1268, (+420 2) 2259 1349 www.egu-prg.cz
9
Poděbrady 2002 - 7. ročník Název před- Tvorba dynamických modelů – praktické použití nášky: Autor: Ing. Karel Máslo, CSc. (
[email protected])
EGÚ Praha Engineering a.s. 190 11 Praha 9 - Běchovice
4. Závěr V tomto příspěvku je popsána metodika výpočtu parametrů dynamický modelů budících systémů z hodnot udávaných výrobcem nebo z naměřených průběhů. Jsou uvedeny i příklady. Z metodických důvodů jsou modely rozděleny na regulátor a akční člen – vlastní budič. Struktura regulátorů může být různorodá, proto byl vytvořen obecný model, který volbou parametrů lze přizpůsobit potřebám uživatele. Akční člen – budící souprava se skládá z řadu dílčích prvků jako jsou řídící obvody (zprostředkují převod výstupního napětí regulátoru na zapalovací úhel řízeného usměrňovače), koncový zesilovač (řízený tyristorový usměrňovač), pomocný generátor, neřízený usměrňovač (diodový můstek). Každý z těchto prvků má svou vlastní statickou a dynamickou charakteristiku. Popsané modely jsou implementovány v síťovém simulátoru MODES (viz www.modesinfo.com ). Pro zlepšení kompatibility z jinými programy a pro usnadnění výměny dat bude v nové verzi programu MODES implementován nový model střídavého budiče kompatibilní s modelem AC1A podle IEEE ([4]). RB U +
Σ
-
kD
0
KA 1+pTA
ASSeB S *
Π
B
U E UE
FEX=f(kCIB/UE) IB Generátor Obr. 10 Schéma modelu střídavého budiče AC1A s respektování sycení Tento model respektuje sycení pomocného generátoru a neobsahuje omezení na stropní hodnotu UBmax , která je implicitně zahrnuta v parametrech sycení. Hodnota UBmin je implicitně nulová. Uvažuje se i o zpřesnění modelu střídavého budiče, tak aby byl respektován vliv tlumících obvodů (resp. jejich ekevivalentů). Jelikož tvorba modelů je tvůrčí a otevřený proces, uvítá autor připomínky a návrhy na vylepšení modelů popsaným v tomto příspěvku. Rozsah příspěvku nedovoluje popis výpočtu parametrů další komponent dynamických modelů pro výpočty stability jako jsou turbíny, vznětové a větrné motory. Těmito zařízeními se proto budeme zabývat v některém z budoucích příspěvků.
Literatura [1] K. Máslo: Dynamické modely pro vyšetřování přechodných dějů v ES, sborník 6.semináře Aktuální otázky a vybrané problémy řízení ES, Poděbrady listopad 2001 [2] K. Máslo: Tvorba dynamických modelů - použití pro praktické výpočty, sborník 7. semináře Aktuální otázky a vybrané problémy řízení ES, Poděbrady listopad 2002 [3] J.Machowski, J.W.Bialek, J.R. Rumby: Power Sytem Dynamic and Stability, John Wiley & [4]
Sons, 1997 IEEE Recommended Practice for Excitation System Models for Power System Stability Studies, IEEE Standard 421.5-1992
EGÚ Praha Engineering, a.s., tel.: (+420 2) 671 93 320 ředitel, (+420 2) 671 93 436 OTS, Fax: (+420 2) 2259 1268, (+420 2) 2259 1349 www.egu-prg.cz
10