Regulacija napona i reaktivnih snaga

1. Regulacijanaponaireaktivnihsnaga • Pored učestanosti napon je najvažniji pokazatelj koji karakteriše stanje EES-a • Naponi nisu svuda isti ni u pojedinim galvanski spojenim mrežama istog naponskog nivoa • Osnovni zadatak regulacije napona i reaktivnih snaga je održavanje napona u čvornim tačkama sistema u traženim granicama • Smanjenjem prenosa reaktivnih snaga kroz vodove povećava se sigurnost pogona i smanjuju se gubici

2. DEFINISANJE OSNOVNIH REGULACIONIH UREĐAJA • Sredstva koja proizvode ili troše reaktivnu snagu ● Sinhroni generatori ● Motori ● Kompenzatori ● Otočni kondenzatori ● Induktivni kalemovi • Sredstva za preraspodjelu tokova reaktivnih snaga u mreži ● Transformatori sa promjenljivim odnosom transformacije ● Redni kondenzatori ● Prigušnice

3. DEFINISANJE OSNOVNIH REGULACIONIH UREĐAJA • Regulacioni uređaji za Q-U regulaciju ■ Automatski regulatori napona sinhronih mašina (putem sistema za regulaciju pobude) ■ Automatski regulatori napona regulacionih transformatora ■ Automatski regulatori statičkih kompenzatora ■ Automatski preklopni uređaji za uključenje baterija otočnih kondenzatora

4. DEFINISANJE OSNOVNIH REGULACIONIH UREĐAJA • Glavni izvor reaktivne snage u EES-u je sinhroni generator • Upravljanje naponom na prikljičcima sinhronog generatora i proizvodnjom reaktivne snage vrši putem sistema za regulaciju pobude • Pobudnica je izvor struje pobude, a to je bilo koji izvor jednosmjerne struje

5. TIPOVI POBUDNIH SISTEMA • JEDNOSMJERNI (DC) SISTEM POBUDE ● Pobudnu struju proizvodi jednosmjerni generator koji se pokreće preko zajedničkog vratila sa sinhronim generatorom ili pomoću nezavisog motora • NAIZMJENIČNI (AC) SISTEM POBUDE ● Pobudna struja se dobija iz pobudnog generatora naizmjenične struje i ispravljača • STATIČKI NAIZMJENIČNI (ST) SISTEM POBUDE ● Energiju uzimaju sa krajeva samog generatora kojeg pobuđuju ili sa sabirnica sopstvene potrošnje elektrane

6. DODATNI MODUL POWER SYSTEM BLOCKSET • Power System Blockset je dio dodatnog modula Simulink • Pokretanje se vrši na jedan od sledeća dva načina ● Sa komandne linije Matlaba kucanjem komande: ›› Powerlib ● Pokretanjem simulinka i aktiviranjem ikone SimPowerSystems

7. MODELSINHRONE MAŠINE • Blok sinhrone mašine radi kao generator ili kao motor • Ulazi i izlazi ● Pm - mehanička snaga ● Vf - napon pobude ● m - Simulink izlazni blok je vektor koji sadrži 22 signala

8. OSNOVNE REGULACIONE STRUKTURE BAZIRANE NA IEEE STANDARDIZACIJI • Model sistema pobude tipa DC1A ● Obrtni jednosmjerni komutatorski sistemsa regulatorom kontinualnog dejstva • Problem se javlja zbog efekta zasićenja glavne pobudnice ● Funkcija zasićenja ● Zasićenje se aproksimira eksponencijalnom funkcijom oblika

9. OSNOVNEREGULACIONE STRUKTURE BAZIRANE NA IEEE STANDARDIZACIJI • Osnovni ulaz u ovaj model je izlazni signal iz naponskog komparatora, kao algebarski zbir signala referentnog napona i izlaza iz mjernog filtera • Na sumacionu tačku na ulazu takođe se dovode signal iz stabilizatora EES Vs i signal stabilizacione povratne sprege sistema pobude VF • Regulator napona se sastoji od diferencijalnog-integralnog uskladnika čija je funkcija prenosa (1+sTc)/(1+sTb) i pojačavača okarakterisanog pojačanjem KA i vremenskom konstantom kašnjenja TA

10. OSNOVNEREGULACIONE STRUKTURE BAZIRANE NA IEEE STANDARDIZACIJI • Model sistema pobude tipa AC4A ●Naizmjenični pobudni generator - regulisani tiristorski ispravljač ●Regulator napona kontroliše ugao paljenja gatea tiristorskog mosta ●Pobudni alternator je predstavljen samo preko ograničenja na EMS EFD (VRMAX-KCIFDi VRMIN-KCIFD), pomoću kojih se modeluju ograničenja pobudnog ispravljača i pada napona zbog prisustva komutacione reaktanse ●Globalno ekvivalentno pojačanje i vremenska konstanta pridružena regulatoru i kolu za paljenje tiristora, simuliraju se preko parametara KA i TA, respektivno

11. OSNOVNEREGULACIONE STRUKTURE BAZIRANE NA IEEE STANDARDIZACIJI • Statički sistem pobude tipa ST1A ●Napojni transformator bez kompaundacije – regulisani ispravljač ●Pojačanje regulatora napona i inherantne vremenske konstante sistema pobude modeluju se preko izbora parametara KA i TA ●Uticicaj komutacionog pada napona na plafon napona pobude modeluje se preko faktora KC, koji zajedno sa strujom IFD i naponom VT određuje gornje ograničenje normalizovanog napona pobude EFD

12. FORMIRANJE EKVIVALENTNIH LINEARIZOVANIH MODELA • Uprošćeni linearni model sinhrone mašine vezane na krutu mrežu, posredstvom prenosnog voda, izveden je uvođenjem sledećih pretpostavki ●Zanemaruju se efekti prigušnih namotaja ●Zanemaruje se otpor namotaja statora ● Članovi d(λd)/dt i d(λq)/dtu naponskim jednačinama statora i opterećenja mali su u odnosu na članove ωλdi ωλq, pa se i oni zanemaruju ● Pretpostavlja se da su članovi tipa ωλu naponskim jednačinama statora i opterećenja jednaki ωnλ ●Zanemaruju se efekti zasićenja ● Pretpostavlja se rad mašine sa uravnoteženim opterećenjem

13. FORMIRANJE EKVIVALENTNIH LINEARIZOVANIH MODELA • Osnovne simbočičke jednačine ovog uprošćenog modela sinhrone mašine - jednačina EMS E’q - jednačina električnog momenta - jednačina napona na krajevima mašine - jednačina obrtnih masa - jednačina ugla rotora -Uprošćeni model sinhrone mašine vezane na krutu mrežu

14. FORMIRANJE EKVIVALENTNIH LINEARIZOVANIH MODELA • Sistem za regulaciju pobude tipa DC1A

15. FORMIRANJE EKVIVALENTNIH LINEARIZOVANIH MODELA • Sistem za regulaciju pobude tipa AC4A

16. FORMIRANJE EKVIVALENTNIH LINEARIZOVANIH MODELA • Sistem za regulaciju pobude tipa ST1A

17. ANALIZA RADA REGULATORA NA TEST PRIMJERIMA • Posmatra se sinhroni generator koji je vezan na krutu mrežu posredstvom voda impedanse r.j. Sn=160 MVA ; LD=5,989∙10-3 H ; Vn=15 KV, sprega Y ; LQ=1,423∙10-3 H ; In=6158,4 A ; ld=lq=0.5595∙10-3 H ; cos фn=0.85 ; kMD= 5,782∙10-3 H ; Fn=60 Hz ; Nn=3600 ob/min ; kMQ=2,779∙10-3 H ; VFn=375 V ; R125°C= 1,542∙10-3 Ω ; IFn=926 A ; rF=0.371 Ω ; Ld=6,341∙10-3 H ; rD=18,421∙10-3 Ω ; LF=2,189 H ; rQ=18,969∙10-3 Ω ; Lq=6,118∙10-3 H ; MD^2=21342 kgm2 ; Nakon izvršenih proračuna dobijaju se parametri nelinernog modela generatora Stator: ru =0,001096 r.j. - otpornost namotaja statora ldu =lqu=0,15 r.j. - induktivnost rasipanja statora Lmd =1,55 r.j. - induktivnost magnećenja svedena na d -osu Lmq = 1,49 r.j. - induktivnost magnećenja svedena na q -osu Pobuda: rFu =0,000744 r.j - otpornost pobude svedena na stator lF =0,106 r.j. - induktivnost rasipanja pobudnog namotaja Faktori prigušenja: rDu =0.0131 r.j. - otpornost prigušenja po d-osi lD =0,055 r.j. - induktivnost prigušenja po d-osi rQu =0,054 r.j. - otpornost prigušenja po q-osi lQ =0.036 r.j. -induktivnost prigušenja po q-osi H =2,37 s - koeficijent inercije F =0 r.j. - koeficijent trenja p =1 - broj pari polova

18. ANALIZA RADA REGULATORA NA TEST PRIMJERIMA • Nelinearni model sistema za regulaciju pobude tipa DC1A

19. ANALIZA RADA REGULATORA NA TEST PRIMJERIMA • Nelinearni model sistema za regulaciju pobude tipa AC4A

20. ANALIZA RADA REGULATORA NA TEST PRIMJERIMA • Nelinearni model sistema za regulaciju pobude tipa ST1A

21. SIMULACIJE • U simulacijama su prikazani vremenski odzivi izlaznog napona sinhronog generatora Vt, za nelinearne i linearne sisteme pobude ●Sistem za regulaciju pobude tipa DC1A Napon nelinearnog modela SG Napon linearnog modela SG

22. SIMULACIJE • Zasićenje elektromašinske pobudnice (DC1A) ● Željena vrijednost izlaznog napona je VREF = 2r.j. Napon nelinearnog modela SG Zasićenje elektromašinske pobudnice

23. SIMULACIJE • Sistem za regulaciju pobude tipa AC4A ●Vremenski odzivi napona su prikazani za VREF = 1,1 r.j. Napon nelinearnog modela SG Napon linearnog modela SG

24. SIMULACIJE • Sistem za regulaciju pobude tipa ST1A ●Vremenski odzivi napona su prikazani za VREF = 1,1 r.j. Napon nelinearnog modela SG Napon linearnog modela SG

25. SIMULACIJE • Uticaj stabilizatora EES-a na odziv izlaznog napona sinhronog generatora NaponSG sa PSS Napon SGbez PSS