H ydraulic Turbine and Governor
Гидравлическая турбина и регулятор. Моделирование гидравлической турбины и ПИД–регулятора.
Гидравлическая турбина и группа элементов регулятора принадлежат к нелинейной модели гидравлической турбины, ПИД–регулятора и серводвигателя.
Гидравлическая гидротурбина смоделирована следующей нелинейной системой.
Серводвигатель схемы смоделирован системой второго порядка.
Servo-motor
Серводвигатель
Коэффициент усиления Ka и постоянная времени Ta (сек), системы первого порядка, представляющей серводвигатель.
Gate opening limits
Пределы gmin и gmax (p.u) наложенны на размыкание схемы и vgmin и vgmax (p.u./s) наложенный на быстродействие логического элемента.
Permanent droop and regulator
Постоянная затухания и стабилизатор.
Коэффициент усиления статики регулятора равен обратной величине постоянной ослабления Rp в цикле обратной связи. ПИД–стабилизатор имеет пропорциональный коэффициент усиления Kp, интегрирующий коэффициент усиления Ki и дифференцирующий коэффициент усиления Kd. Высокочастотный коэффициент усиления ПИД–регулятора ограничен фильтром нижних частот первого порядка с постоянной времени Td (s).
Hydraulic turbine
Гидравлическая турбина.
Отклонение скорости коэффициента демпфирования β и время пуска воды Тw (сек).
Droop reference
Рекомендуемое ослабление.
Определяет входное устройство цикла обратной связи: схема пропускает (устанавливается 1) или отклонение электрической мощности (устанавливается 0).
Initial mechanical power
Начальная механическую мощность.
Начальная механическая мощность Pm (p.u) на валу машины. Это значение может быть вычислено элементом Powergui.
Вход и выход
Первые два входа – необходимая скорость и механическая мощность. Третий и четвертый - действительная скорость машины и электрическая мощность. Пятое вход - отклонение скорости. Входы 2 и 4 можно оставить неподключенными, если желаете использовать схему позиционирования как вход цикла обратной связи вместо отклонения мощности. Все входные величины в p.u. Выводы элемента - механическая Pm мощность синхронной машины и выключатель (оба в p.u.).
ПРИМЕР
Этот пример иллюстрирует использование синхронной машины, связанной с гидравлической турбиной и регулятором (HTG) и элементом системы возбуждения. Он также демонстрирует использование тока нагрузки, для нахождения электрических токов машины. Трехфазный генератор (паспортные данные: мощность 200 МВА, 13.8 кВ, 112.5 оборотов в минуту) соединен с сетью на 230 кВ через трансформатор соединение треугольник–звезда мощностью 210 МВА. Уровень короткого замыкания цепи - 10000 ВA, трансформатор имеет реактивное сопротивление утечки 0.16 p.u.. Система находится в установившемся состоянии с генератором, подводящим активную мощность 150 МВт. В t=0.1 с, происходит замыкание на землю на линии на 230 кВ трансформатора. К.з. устраняется после шести циклов (t=0.2 с). Запуск Simulink схемы, набрав psbturbine.
Чтобы начать моделирование в установившемся режиме, Вы должны инициализировать синхронную машину с желаемым током нагрузки. Разомкните powergui, и выберите Load flow and machine initialization (ток нагрузки и инициализация машины) в меню Tools. Тип шины машины должен инициализироваться как "PV generator", указывая, что ток нагрузки будет выполнен с машиной, контролирующей активную мощность и напряжением на клеммах. Определите требуемые значения, входя в следующие параметры.
U AB
(Vrms) = 13800
P (мощность в ваттах) = 150∙106
Нажмите кнопку Do Load Flow. Как только ток нагрузки будет определен, напряжение на фазорах АВ и ВС машины, так же как и электрические токи, вытекающие из фаз А и В будут обновлены. Реактивная мощность машины, механическая мощность и напряжение возбуждения также должны быть определены:
Q = 3.4 Mvar
Pmec=150.32 МВт (0.7516 p.u.)
Напряжение возбуждения Ef = 1.291 p.u.
Чтобы начать моделирование в установившемся состоянии с HTG и связанной системой возбуждения, эти два элемента Simulink должны также инициализироваться согласно значениям, расчетных потокораспределений. Откройте меню элементоа HTG, и заметьте, что начальная механическая мощность была установлена на 0.5007 p.u. (100.14 МВт). Тогда, разомкните меню группы элементов системы возбуждения, и обратите внимание, что начальное напряжение на клеммах и напряжение возбуждения были установлены соответственно в 1.0 и 1.126 pu. Откройте эти 4 возможности, и начинайте моделирование. Моделирование начинается в установившемся состоянии.
Напряжение на клеммах Va. в начале моделирования 1.0 p.u. Оно падает приблизительно к 0.4 p.u. в течение дефекта и возвращается к номиналу после того, как дефект удален. Эта быстрая реакция в напряжении на клеммах - следствие того, что система возбуждения, выведенная тональная частота может идти столь же высоко как 11.5 p.u., в течение дефекта. Скорость машины увеличивается к 1.01 p.u. в течение к.з., затем колеблется вокруг 1 p.u., поскольку система регулятора регулирует это. Скорость устанавливается дольше, чем напряжение на клеммах, потому что частота вентильного включения/выключения в системе регулятора ограничена 0.1 p.u./s.