Изохронный режим работы генератора что это

Расчет режимов автономной энергосистемы

Вопрос немного не по релейному профилю, но надеюсь на то, что специалисты тут есть.
Есть сеть с малой генерацией. Имеется связь с энергосистемой через ПС 110/10 кВ (сеть 10 кВ питает сеть 6 кВ через Т 10/6).

В сети 6 кВ существует ГТЭС, также строится (или уже есть, я толком не знаю) ВЭЦ (временный энергоцентр) с ГПУ.

Есть техзадание, и в нем сказано

«- определение режимов работы при параллельной работе ВЭЦ и ГТЭС в автономной системе (ГТЭС — в статическом режиме, ВЭЦ — в изохронном режиме). «

1) Какой объем работ входит в состав «определения режимов работы». Обычный расчет балансов и режимов, как в сети 110 и выше?
2) Какие особенности расчета существуют в автономной системе, что значит «статический и изохронный режим» применительно к самим расчетам?
Я понимаю таким образом.

В расчетах балансов и режимов есть узлы разных типов:
-нагрузочный P,Q=const
-генераторы на электростанциях делаются с узлами типа P,U = const
-и есть один балансирующий узел (где задано напряжение по модулю и по фазе).
. вроде еще есть какие-то, я режимы последний раз вживую считал в универе.

Так вот, узлами каких типов надо задавать эти самые ГТЭС и ВЭЦ? Где будет балансирующий узел и где узлы других типов?

Изохронный режим, как я понял, это когда все генераторы обвязаны одним контроллером и тот газует всеми двигателями разом. Нужно ли для такого режима вводить какой-то доп. хитрый тип узлов?

У меня есть предположения, но лучше будет, если я услышу мнение специалиста без учета моего собственного.

3) Нагрузка обычно задается P,Q узлами. как я понимаю, нагрузка это тупо сопротивление, P,Q=const это значит, что сопротивление меняется в зависимости от приложенного напряжения, и этим, как я читал, учитывают РПН. Но здесь какая-то убогая сеть с КТП 6/0,4 кВ, какой там РПН. Означает ли это, что нагрузку надо будет задавать тупо сопротивлением?

4) Нужны ли расчеты динамической устойчивости в такой системе (и если нужны, то для чего)?

5) В каких программах это лучше считать? Т.е. я знаю, что есть растр (которого у меня нет, но есть в другом отделе), также режимы можно забабахать в матлабе, можно вроде в ELPLEK. но опять же, хотелось бы услышать мнение специалиста.

2 Ответ от Бармалеич 2018-10-12 14:51:48

Re: Расчет режимов автономной энергосистемы

Не на все вопросы, но постараюсь:

retriever пишет:

Какой объем работ входит в состав «определения режимов работы». Обычный расчет балансов и режимов, как в сети 110 и выше?
2) Какие особенности расчета существуют в автономной системе, что значит «статический и изохронный режим» применительно к самим расчетам?

Как вы видите у вас один генераторов работает со статизмом по частоте, другой — астатически. Я бы тут считал установившиеся режимы, а также устойчивость переходного режима при:
1) отделении от сети 110,
2) КЗ в сети 6 кВ, включая самозапуски, если есть двигательная нагрузка;
3) ну и сброс нагрузки, особенно если есть условия для этого (например большой потребитель или много нагрузки на одной секции, а схема такая, что КЗ на секции приводит к потере нагрузки.
Но опыта малой генерации у меня мало.

retriever пишет:

Изохронный режим, как я понял, это когда все генераторы обвязаны одним контроллером и тот газует всеми двигателями разом

Мне кажется — необязательно так. Если я правильно понял контекст применения слова изохронный, то это тоже, что и астатический. Значит это обычный астатический регулятор, обеспечивающий поддержание частоты.

retriever пишет:

Нужны ли расчеты динамической устойчивости в такой системе (и если нужны, то для чего)?

Мое мнение — нужно. И не только ее, но и сброс-наброс нагрузки.
Программа нужна та, которая моделирует работу АРВ, регуляторов скорости. Мы используем PowerFactory, можно Дакар, Евростаг, Рустаб (он в составе растр 3 идет сейчас).

3 Ответ от retriever 2018-10-12 16:53:04

Re: Расчет режимов автономной энергосистемы

Я очень боюсь, что вопрос устойчивости при КЗ в сети 6 кВ закончится автоматом 0.4 кВ с выдержкой 0.4 с и уставкой в 1.5 номинала, который отвалит при КЗ неселективно все генераторы разом.

Меня больше интересует именно вопрос, как правильно задать всю эту малую генерацию в программе. И почему.
Статическое/астатическое регулирование имеет какое-то отношение к балансирующему узлу? Или же балансирующий узел можно задать любой, главное, чтобы он был один?
Отличаются ли принципиально результаты расчета в произвольной сети, если задать разные балансирующие узлы?

4 Ответ от ПАУтина 2018-10-14 04:05:56

Re: Расчет режимов автономной энергосистемы

retriever пишет:

«- определение режимов работы при параллельной работе ВЭЦ и ГТЭС в автономной системе (ГТЭС — в статическом режиме, ВЭЦ — в изохронном режиме). «

Что имеется ввиду в «изохронном режиме»?
Это режим когда агрегаты работают с постоянно заданной мощностью при сопровождении значений частоты и напряжения выводах равным значениям энергосистемы? Это основной режим работы станции?

5 Ответ от retriever 2018-10-14 13:52:18

Re: Расчет режимов автономной энергосистемы

ПАУтина пишет:

Что имеется ввиду в «изохронном режиме»?
Это режим когда агрегаты работают с постоянно заданной мощностью при сопровождении значений частоты и напряжения выводах равным значениям энергосистемы? Это основной режим работы станции?

Честно говоря, я сам не понял, что имеется в виду.
Полагаю (это чисто мое мнение, основанное на поиске в интернете значения слова «изохронный»), что на ВЭЦ все генераторы (их там много) обвязаны по сети, и единый контроллер газует всеми ГПУ, чтобы они работали как один большой генератор, и держали частоту 50 Гц. А существующая ГТЭС (если я правильно понимаю значение слова «статический») не пытается сделать строго 50 Гц, а имеет какую-то характеристику, типа насколько сильно газовать турбиной при какой величине отклонения частоты.

Странно только, что новая станция, да еще и временная — и вдруг работает как частотозадающая.
Детали алгоритма регулирования частоты я не знаю.

А про балансирующий (базовый и балансирующий — это одно и то же, да?) узел можете что-то сказать? Пока что я не влезал в детали теории, но точно помню, как режимщики затруднялись с расчетом этой малой генерации: мы, говорят, «базовый узел в энергосистеме задали, а когда стали автономный режим рассматривать, базовый узел оказался отделенным от остальной сети».

У меня 2 теории: первая гласит, что базовый узел можно ставить любой, но один,
вторая гласит, что за базовый надо брать станцию, где стоит астатический регулятор (в нашем случае ВЭЦ, получается).
какая из них правильная?

Изохронный режим работы генератора что это

В статье представлены результаты исследования режимов работы дизельной электростанции с перемен-ной частотой вращения, в соответствии с текущей загрузкой станции. В результате моделирования рабо-ты дизельной электростанции на активно-индуктивную нагрузку определена величина напряжения на выходе генератора при изменении частоты вращения дизель-генератора, в соответствии с условием ми-нимизации удельного расхода топлива при неизменном токе возбуждения. Показано, что формирование специальных режимов работы дизельной электростанции, характеризуемых соответствием частоты вращения дизель-генератора мощности, отдаваемой в нагрузку, позволяет ограничить величину откло-нения выходного напряжения генератора от номинального значения в пределах 30% при неизменном номинальном токе возбуждения синхронного генератора. Это позволяет существенно снизить требова-ния к системе возбуждения синхронного генератора инверторной дизельной электростанции и упростить ее схемную реализацию. Предложен вариант схемного решения системы возбуждения синхронного гене-ратора инверторной дизельной электростанции, работающей при переменной частоте вращения дизель-генератора.

система возбуждения
эффективность
расход топлива
дизель-генератор
дизельная электростанция

1. Лукутин Б.В., Климова Г.Н., Обухов С.Г., Шутов Е.А., Парников Н.М. Формирование энергоэффективных режимов дизельной электростанции инверторного типа // Известия ву-зов. Электромеханика. – 2009. – № 6. – С. 80-82.

2. Мелинский Г.А., Меркурьев Г.В. Устойчивость энергосистем. Книга 1. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: www.cpk-energo.ru/metod/u1/mm1.pdf (дата обращения: 24.06.2013).

3. Обухов С.Г., Сипайлова Н.Ю., Плотников И.А., Сипайлов А.Г. Характеристики синхронного генератора, работающего в составе инверторной дизельной электростанции // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. – 2012. — № 5. – С. 41-45.

4. Штерн В.И. Эксплуатация дизельных электростанций. – М. : Энергия, 1980. – 243 с.

5. Chlodnicki Z., Koczara W., Al-Khayat N. Hibrid UPS Based on Supercapacitor Energy Storage and Adjustable Speed Generator // Journal Electrical Power Quality and Utilisation. – 2008. — Vol. XIV, No. 1. — Р. 13-24.

Электроснабжение хозяйственных объектов и населенных пунктов на большей части территории России, характеризующейся малым населением и слабо развитой инфраструктурой, осуществляется от автономных дизельных электростанций (ДЭС). Переменный график электрических нагрузок локальной системы электроснабжения затрудняет оптимизацию режимов работы ДЭС, что приводит к повышенному расходу дизельного топлива и удорожанию производимой электроэнергии. Дизельные электростанции, имеющие в своем составе регуляторы частоты и величины выходного напряжения, работают при постоянных оборотах дизеля для стабилизации частоты выходного напряжения. Такой режим работы, особенно при малых нагрузках, определяет повышенный удельный расход топлива и сокращение рабочего ресурса дизеля.

Одним из перспективных путей повышения энергетической эффективности ДЭС является перевод дизельного двигателя на переменную частоту вращения, в соответствии с его текущей загрузкой, с последующей стабилизацией параметров выходного напряжения полупроводниковыми преобразователями.

Инверторные ДЭС позволяют формировать энергоэффективные режимы работы дизеля, поскольку оптимизация частоты вращения дизель-генератора непосредственно не связана с качеством выходного напряжения электростанции [1; 3; 5]. Условия работы дизель-генератора в составе такого энергетического комплекса характеризуются возможностью снижения частоты вращения до 40% относительно номинальной в зависимости от степени загрузки инверторной ДЭС.

Экспериментальные зависимости, связывающие мощность электрической нагрузки с частотой вращения дизель-генератора (и, соответственно, с частотой выходного напряжения f) при минимальном удельном расходе топлива, определяемом положением рейки топливного насоса h, представлены на рисунке 1.

Эксперимент проведен на дизельной электростанции KDE12EA3 компании Kipor (КНР). Основные технические характеристики станции: номинальная полная мощность 9,5 кВА; номинальная частота вращения дизельного двигателя 3000 об/мин; синхронный генератор KTS-12 с номинальным действующим значением выходного напряжения 230/400 В частотой 50 Гц.

Очевидно, что общепромышленное энергетическое оборудование обычных ДЭС, в частности синхронные генераторы (СГ), рассчитанные на работу при номинальной частоте вращения, будут работать в специальных режимах. Факторами, определяющими возможные изменения параметров специальных режимов стандартного синхронного генератора, являются ток возбуждения, диапазоны частот вращения и соответствующих величин нагрузок. Указанные факторы определяют величину и частоту генерируемого напряжения.

Рис. 1. Графические зависимости, характеризующие оптимальное соотношение частоты генерируемого напряжения и потребляемой мощности ДЭС при минимальном удельном расходе топлива

Исследования [1] позволили установить зависимости предельной и оптимальной (с точки зрения энергоэффективности дизельного двигателя) мощности генератора от частоты его вращения. Графически эти зависимости представлены на рисунке 2. Кривая 1 характеризует максимально возможную активную мощность синхронного генератора в условиях обозначенных ограничений. Ограничением горизонтального участка кривой 1 служит величина напряжения, на наклонном участке кривая ограничена допустимым током обмотки возбуждения. Кривая 2 соответствует оптимальной загрузке синхронного генератора с точки зрения минимизации удельного расхода топлива дизеля.

Рис. 2. Предельная и оптимальная мощности СГ в зависимости от частоты вращения дизель-генератора

Невозможность стабилизации напряжения генератора в указанных условиях определяет необходимость исследования и формирования рациональных рабочих режимов дизель-генератора, с последующей формулировкой требований как к системе возбуждения, так и к входным параметрам преобразователя частоты инверторной ДЭС.

Качество выходного напряжения инверторной ДЭС определяется инвертором, что позволяет использовать в более широком диапазоне величин генерируемое напряжение. Изменение режимных параметров дизель-генератора требует корректировки принципов функционирования системы возбуждения генератора и ее схемных реализаций.

Анализ режимов работы синхронного генератора на автономную нагрузку при переменной частоте его вращения с учетом возможностей регулирования тока возбуждения проводился с использованием программы Simulink, являющейся приложением к пакету Matlab.

При создании виртуальной модели использовался блок Synchronous Machine pu Fundamental, представляющий модель классической синхронной машины с демпферной обмоткой, при этом параметры обмоток статора и ротора машины задаются в относительных единицах.

Непосредственно нагрузкой генератора является выпрямитель, который эквивалентируется по первым гармоническим составляющим тока и напряжения, активно-индуктивной нагрузкой с коэффициентом мощности, близким к единице. Величина коэффициента мощности определяется длительностью коммутационных процессов вентилей выпрямителя и зависит от сверхпереходного индуктивного сопротивления генератора и величины тока нагрузки выпрямителя.

Ввиду несущественного изменения коэффициента мощности выпрямительной нагрузки можно считать его неизменным в рассматриваемых режимах.

Задачей моделирования являлось определение напряжения на выходе генератора при изменении частоты вращения дизель-генератора, в соответствии с условием минимизации удельного расхода топлива при неизменном токе возбуждения.

Моделирование проводилось для электростанции с номинальной полной мощностью 10 кВА; номинальным действующим значением выходного напряжения 220 В и частотой 50 Гц. Нагрузка станции – активно-индуктивная с коэффициентом мощности cosφ=0,97.

Параметры явнополюсного синхронного генератора задавались в относительных единицах и изменялись в пределах, характерных для генераторов малой мощности: о.е.; о.е.; о.е.; о.е, где синхронное индуктивное сопротивление обмотки якоря генератора по продольной оси; синхронное индуктивное сопротивление по поперечной оси генератора; активное сопротивление якорной обмотки; индуктивное сопротивление обмотки возбуждения [4].

В процессе исследования на вход модели генератора подавались сигналы, один из которых задавал частоту вращения дизель-генератора, а второй – ЭДС обмотки возбуждения, изменяющуюся пропорционально частоте вращения ротора.

Проведенные расчеты показали, что для стандартной конструкции ДЭС при снижении частоты вращения дизеля до 0,6 о.е. при пропорциональном уменьшении загрузки станции (в соответствии с графическими зависимостями, приведенными на рисунке 2), величина напряжения генератора изменяется в соответствии с кривой 1, представленной на рисунке 3. Зависимость получена при условии независимого возбуждения синхронного генератора с величиной тока возбуждения, соответствующей номинальному режиму и о.е.; о.е.; о.е.

Рис. 3. Зависимости выходного напряжения и тока возбуждения генератора от частоты вращения дизель-генератора (1, 2 – экспериментальные и расчетные значения напряжения на выходе генератора; 3 – изменение тока возбуждения If в процессе эксперимента)

Расчеты показывают, что при уменьшении нагрузки и, соответственно, снижении частоты вращения дизеля напряжение относительно номинального (220 В) снижается до 175 В (уменьшается на 20%) при Р = 0,75 о.е., ω = 0,8 о.е. и на 31% при Р = 0,5 о.е., ω = 0,6 о.е., что соответствует экспериментальным данным (рис. 3). Также стоит отметить, что изменения величин реактивных сопротивлений обмотки якоря и обмотки возбуждения не оказывают существенного влияния на отклонение выходного напряжения генератора при принятых условиях численного эксперимента (рис. 3).

Таким образом, для синхронного генератора стандартной конструкции ограничения по тепловому режиму обмотки возбуждения не позволяют стабилизировать выходное напряжение, которое может уменьшаться более чем на 30% при снижении частоты вращения на 40% и, соответственно, величины нагрузки до 50% относительно номинальных значений.

Статический преобразователь частоты инверторной ДЭС должен обеспечивать возможность работы энергоустановки при изменяющемся в указанных пределах напряжении синхронного генератора.

Проведенные исследования показывают, что формирование специальных режимов работы ДЭС, характеризуемых соответствием частоты вращения дизель-генератора отдаваемой в нагрузку мощности, позволяет существенно снизить требования к системе возбуждения СГ инверторной ДЭС и упростить ее схемную реализацию. Очевидным вариантом схемного решения задачи возбуждения СГ, работающего в анализируемых режимах, может являться питание обмотки возбуждения от независимого источника постоянного тока. Весьма перспективным вариантом генератора для инверторной ДЭС является магнитоэлектрический синхронный генератор.

Управление динамическими режимами инверторной ДЭС, вызванными скачкообразным изменением мощности нагрузки, целесообразно осуществлять с помощью инвертора, принципиально имеющего лучшие динамические характеристики, чем электрическая машина.

Работа выполнена в рамках государственного задания «Наука» 7.2826.2011 «Разработка и создание гибридной модели энергоблоков электростанций»

Рецензенты:

Кабышев Александр Васильевич, д.ф-м.н., профессор кафедры электроснабжения промышленных предприятий Энергетического института НИ Томского политехнического университета, г. Томск.

Муравлев Олег Павлович, д.т.н., профессор кафедры электромеханических комплексов и материалов Национального исследовательского Томского политехнического университета, г. Томск.

Дизельные электростанции – островной режим

Один или несколько дизельгенераторов, работающих без подключения к электросети, называются работающими в так называемом «островном» режиме. В таком режиме несколько параллельных генераторов обеспечивают преимущества резервной рабочей силы, а также способствуют повышению эффективности в части нагрузок. Островная электростанция, предназначенная для первичного источника питания какой-либо изолированной общины («первичный источник»), часто имеет, по крайней мере, три дизельгенератора, любые два из которых рассчитаны для выполнения требуемой нагрузки.

Генераторы могут быть электрически соединены между собой в процессе синхронизации. Синхронизация предполагает соответствие напряжения, частоты и фазы до подключения генератора к живой системе электрических шин. Отсутствие синхронизации перед соединением может вызвать большое короткое замыкание и износ генератора и / или распределительного устройства. Процесс синхронизации может проходить автоматически посредством модуля автоматической синхронизации. Автоматическая синхронизация будет считывать напряжения, частоты и параметры фаз от генератора и шины напряжения и регулировать скорость через управление двигателя или модуль управления. Типичные производители подобных дизельных электростанций — DSE, ComAp, GAC, Woodward и Heinzman, которые доминируют на этом рынке.

Нагрузки могут быть распределены между параллельно работающими генераторами путем распределения нагрузки. Распределение нагрузки может быть достигнуто при помощи контроллера спада скорости, контролируемой частотой генератора, в то время как она постоянно регулирует подачу топлива в двигателе для перекладывания груза из остальных источников энергии. Дизельная электростанция возьмет больше нагрузки, когда подача топлива при его сжигании в системе увеличивается, в то время как груз высвобождается, если подача топлива уменьшается.

В дополнение к хорошо известной роли в качестве источников питания во время отключения электропитания, дизельные электростанции также постоянно поддерживают основные энергосистемы двумя различными способами:
Дизельные установки пользуются большой популярностью во многих областях. В Европе, как правило, пик их работы приходится на зимние будни вечером, когда люди тратят энергию на приготовление пищи и освещение — около 5:30 — 7:00 вечера, тогда как в Соединенных Штатах пик приходится на летнее время, когда энергия тратится на кондиционирование воздуха.

Резервные дизельные установки, такие как те, которые используются в больницах, на электростанциях и т.д., как вторичные функции широко используются в США и Великобритании для поддержания соответствующих местных электросетей. На то есть ряд причин. В Великобритании, например, дизели на 0,5 ГВт обычно используются для поддержки национальной энергетической системы, чья пиковая нагрузка составляет около 60 ГВт. Это установки в диапазоне размеров от 200 кВт до 2 МВт. Это обычно происходит во время внезапной потери электроэнергии или неожиданного роста спроса на электроэнергию, что выходит за рамки нормального доступного резерва.

Многоагрегатные энергетические установки на базе ДГУ, предназначенных для параллельной работы

ООО «ТД Электроагрегат» выполняет работы по созданию энергокомплексов (многоагрегатных энергетических установок) на базе дизель-генераторов, предназначенных для совместной параллельной работы на общую нагрузку

«Торговый Дом Электроагрегат» проектирует, разрабатывает, производит, поставляет, монтирует, производит запуск и выполняет ввод в эксплуатацию многоагрегатные энергетические установки (энергоцентры, энергокомплексы) с использованием дизельных генераторов различного исполнения и различной мощности общим количеством до 32 штук. Энергокомплексы состоят из дизельных электростанций, которые синхронизированы между собой по частоте тока, чередованию фаз, параметрам напряжения и подключены к общей шине.

Параллельный режим работы дизель-генераторов

Под параллельной работой ДЭС понимается выработка электроэнергии двумя или более агрегатами на общую нагрузку. Условие для параллельной работы — это равенство частоты, напряжения, порядка чередования фаз и углов фазового сдвига на каждом генераторе. Общая нагрузка при параллельной работе генераторов распределяется пропорционально их номинальным мощностям, внешние характеристики, построенные с учетом изменения скорости вращения первичных двигателей в зависимости от относительного значения тока I/Iн, одинаковы.

Параллельный режим работы дизель генераторов применяется в многоагрегатных энергетических установках с целью улучшения их рабочих характеристик:

• оптимизации коэффициента нагрузки каждого агрегата и как следствие — повышение топливной экономичности;
• повышения ресурса мощности свыше единичной мощности одного агрегата;
• повышения надежности всей энергетической установки за счет применения однотипных дизель-генераторов;
• оптимизации циклов сброса — наброса нагрузки на каждый дизель-генератор путём применения предварительно заданных законов приема и снятия нагрузки;
• коммутационные аппараты срабатывают при малых значениях тока, повышается ресурс коммутационной аппаратуры.

Параллельный режим работы дизель-генераторов стал применяться в генераторных установках на судах и промышленных электростанциях в середине 20-го века. Квалификация обслуживающего персонала была высокой, в то время, как степень автоматизации процесса была значительно ниже, чем в наши дни. Также вследствие низкой автоматизированности процесса, накладывались конструктивные ограничения на применяемость дизель-генераторных агрегатов. Например, требовалось равенство статизма нагрузочных характеристик дизель-генераторов, вводящихся в параллель.

В настоящее время, системы управления, построенные на принципе ПИД-регулирования позволяют вводить в параллель даже установки с первичными двигателями разного типа (например: дизель-генератор с газотурбинным генератором).

Методы ввода в параллельную работу двух и более дизель генераторов

Существует несколько методов, позволяющих ввести в параллельную работу два и более дизель-генератора:

1. Точная синхронизация

Для выполнения требуется добиться равенства значений напряжения, частоты тока и углов сдвига фаз на каждом генераторе. Коммутация на сборную шину производится после входа этих параметров в предварительно заданную зону уставок — окно синхронизации.

Точная синхронизация подразумевает применение электронного управления подачей топлива в первичном двигателе (управление частотой вращения первичным двигателем и как следствие — управление по активной мощности при параллельной работе, по углу фазового сдвига при синхронизации) и электронного управления током возбуждения синхронного генератора (управление напряжением и как следствие — управление по реактивной мощности при параллельной работе, выравнивание напряжения при синхронизации).

Такое решение связано с тем, что классические механические однорежимные регуляторы частоты вращения дизеля реагируют только на внешнее возбуждающее воздействие и не дают возможности оперативно изменять подачу топлива не только в зависимости от нагрузки, а по более сложным алгоритмам, которые применяются при синхронизации и при параллельной работе.

Аналогично решается вопрос с регулированием напряжения синхронного генератора. Регулятор должен иметь возможность внешнего автоматического управления вне зависимости от электрической нагрузки. Каждый дизель-генератор оборудуют контроллером с соответствующим функционалом для параллельной работы. Несколько контроллеров объединяют в сеть с применением аналогового или цифрового интерфейса.

Система настраивается таким образом, чтобы обеспечить надежную синхронизацию и устойчивую параллельную работу исходя из единичной мощности и характеристик каждого агрегата и условий их совместной работы на конкретную нагрузку.

2. Грубая синхронизация

Имеет более широкое окно синхронизации. Как следствие, возникают значительные уравнительные токи при замыкании генераторов на сборную шину.

3. Самосинхронизация

Для выполнения самосинхронизации замыкают раскрученный до номинальной частоты вращения генератор на сборные шины электростанции при отсутствии на нём возбуждения. Затем постепенно подают ток возбуждения на ротор генератора, результатом чего будет втягивание в синхронизм подключаемого генератора.

Дизельные электростанции, предназначенные для параллельной работы, оснащены системой управления на базе контроллера ComAp — InteliCompact NT MINT с блоком iAVR, который предназначен для применения в дежурном режиме и режиме параллельной работы. Этот контроллер обеспечивает работу до 32 генераторных установок в параллель и имеет такие функции, как деление нагрузки, оптимизация количества работающих генераторных установок в режиме параллельной работы. Кроме того, дизель генераторы оснащены системой удаленной связи и визуализации по интерфейсу RS и укомплектованы преобразователем связи RS-485 для подключения к компьютеру.

Применение контроллера ComAp — InteliCompact NT MINT позволяет решать следующие задачи:

• автоматическую синхронизацию при включении в параллель и автоматический прием нагрузки при параллельной работе ДЭС между собой;
• автоматическое, пропорциональное распределение активной нагрузки между ДЭС различной мощности с точностью 10% номинальной мощности меньшего по мощности агрегата. При этом системы возбуждения генераторов обеспечивают распределение реактивной мощности с точностью 10% при изменении суммарной нагрузки от 25% и выше;
• автоматическую поддержку номинальной частоты вращения и выходного напряжения генераторов во всем диапазоне нагрузок;
• плавную разгрузку ДГУ при выходе из параллельной работы.

Примеры систем резервного электроснабжения на базе параллельно работающих дизель генераторов

Контроллеры, разработанные компанией ComAp, позволяют строить самые разнообразные конфигурации параллельно работающих генераторов, в том числе и очень сложные. Вот несколько примеров.

Пример 1: группа генераторных установок, синхронизируемая с сетью

Описание системы:

1. Полностью автоматизированная система снижает расходы на электроэнергию путем безразрывного переключения потребителей на генераторы в пиковые часы и во время действия повышенных тарифов.
2. В то же время система выполняет роль резервной при отказе сети.
3. Для удаленного контроля ДГ из диспетчерской используется локальная вычислительная сеть предприятия.
4. Для мониторинга и управления используется ПО InteliMonitor.
5. Широкий набор функций защиты двигателя и генератора, включая защиту по смещению вектора
6. Автоматическая прямая и обратная синхронизация с сетью с плавной передачей нагрузки и безразрывным переключением.
7. Импорт/экспорт активной и реактивной мощности в сеть, распределение активной и реактивной нагрузки между ДГ.
8. Автоматическая оптимизация числа работающих ДГ в зависимости от нагрузки.
9. Функция ограничения пиковой нагрузки (peak shaving), активируемая автоматически по расписанию, в часы повышенного потребления электроэнергии.
10. Файл истории с полным журналом событий и измерений сохраняется в контроллере для легкого поиска неисправностей.
11. Прозрачная для пользователя коммуникация с электронным блоком управления двигателем, все важные параметры и сигналы отображаются на экране InteliCompact NT и сохраняются в общем журнале в удобочитаемом виде.

Пример 2: электростанция с управлением мощностью в зависимости от нагрузки

Описание системы:

1. Автоматический запуск и остановка генераторов производится с учетом нагрузки, приоритета генераторных установок и наработки каждой установки и осуществляется отдельным контроллером с прошитым ПО IGS-NT-PSC.
2. Управление мощностью в 16 настраиваемых диапазонах позволяет увеличить эффективность ДЭС при использовании ДГУ с двигателями разной мощности.
3. Мастер-контроллер электростанции (Power Station Controller, PSC) обеспечивает автоматическое уравнивание моточасов для 30 ДГУ для равномерной выработки ресурса и оптимизации графика технического обслуживания.
4. Встроенное управление вспомогательным оборудованием: автоматической дозаправкой топлива (встроенные каналы для двух насосов), вентиляторами и т. д. с помощью предопределенных функций или с помощью встроенного программируемого логического контроллера (ПЛК).
5. Централизованный контроль группы генераторов и их вспомогательного оборудования с полным мониторингом.
6. Для мониторинга и управления используется ПО InteliMonitor с использованием технологии AirGate.
7. Служебные сообщения с помощью SMS или электронной почты.
8. Файл истории с полным журналом событий и измерений сохраняется в контроллере для легкого поиска неисправностей.
9. Совместимость по шине CAN с другими контроллерами ComAp позволяет легко интегрировать подобную электростанцию в еще более крупную систему в качестве структурной единицы.

Пример 3: мобильные электростанции

Описание системы:

1. Передвижные дизель генераторыконтейнерного исполнения используются при авариях сети, на мероприятиях, требующих гарантированного электропитания, в случае отсутствия сети, а также для бесперебойного питания потребителей в случае ремонтных работ в сети.
2. Генераторы соединяются в систему, вручную запускаются, синхронизируются с сетью, затем нагрузка плавно переносится на генераторы. Затем сеть вручную отключается, потребители не испытывают перебоев в питании.
3. После окончания ремонтных работ в сети происходит обратная синхронизация группы ДГ с сетью. Контроллер InteliMains NT поддерживает синхронную работу ДГ и сети для возможности ручного переключения.
4. Для синхронизации группы ДГ с сетью используется отдельный контроллер InteliMains NT в ударопрочном кейсе.
5. Электрические соединения между генераторами снабжены маркировкой и исключают неправильное подключение.
6. Каждый генератор может работать в режимах: резервном, одиночном параллельно с сетью, параллельном, в зависимости от положения переключателя режима.

Пример 4: резервная параллельная система со сбросом избыточной нагрузки

Описание системы:

1. Система обеспечивает гарантированное питание потребителей первой категории при отказе сети.
2. Контроллер InteliMains NT выполняет функцию ввода резерва и активизирует щит АВР для переключения нагрузки, если безразрывное переключение с синхронизацией не удалось.
3. Сброс нагрузки происходит при переключении на генераторы, от ДГ питаются потребители первой категории
4. Генератор запускается, синхронизируется с сетью, плавно принимает нагрузку. При росте потребления запускается второй генератор.
5. Автоматическая прямая и обратная синхронизация с сетью с плавной передачей нагрузки для безразрывного переключения.
6. Стандартно реализован широкий набор функций защиты двигателя и генератора, включая защиту по смещению вектора.
7. Автоматическая оптимизация числа работающих установок в зависимости от энергопотребления.
8. Автоматическое уравнивание наработки на ТО всех двигателей.
9. Второй генератор может использоваться как резервный.
10. Файл истории с полным журналом событий и измерений сохраняется в контроллере для легкого поиска неисправностей.

Пример 5: параллельная система с быстрой синхронизацией при запуске

Описание системы:

1. Решение обеспечивает самую быструю готовность системы параллельных генераторов к приему нагрузки.
2. Нет необходимости запускать генераторы поочередно и ожидать их синхронизации с общей шиной.
3. Решение подходит для резервных электростанций.
4. Решение основано на самосинхронизации генераторов переменного тока. Двигатели генераторных установок запускаются одновременно без подачи возбуждения на генераторы, затем ток возбуждения генераторов плавно увеличиваются и генераторы втягиваются в синхронизм.
5. Решение идеально для систем, использующих ИБП.
6. Система готова к приему нагрузки в течение 8-10 с с подачи команды на запуск.
7. Время готовности системы не зависит от количества ДГ в ней.
8. Двигатели, не вышедшие на режим в течение заданного времени, исключаются из процесса самосинхронизации и синхронизируются с общей шиной обычным способом после запуска основных двигателей.
9. Для медленно запускающихся генераторов в системе применяется традиционный метод синхронизации.
10. При использовании повышающих трансформаторов — плавное намагничивание их сердечников, что устраняет пусковые токи.

Пример 6: система с несколькими сетевыми вводами

Описание системы:

1. В нормальном режиме нагрузка питается по двум фидерам для обеспечения максимальной надежности электроснабжения. Секционный выключатель (Bus-tie breaker, BTB) замкнут.
2. Внешний ПЛК с алгоритмом переключения определяет, какие выключатели замкнуты, а какие разомкнуты, независимо от состояния сетевых вводов и генераторов.
3. Обратная синхронизация по обоим вводам и на обоих секционных выключателях выполняется пятью модулями InteliMains NT, управляемыми внешним ПЛК.
4. Распределение активной и реактивной нагрузки осуществляется в двух режимах:
5. Распределение нагрузки между всеми генераторами — если секционный выключатель замкнут;
6. Распределение нагрузки по двум независимым группам — если секционный выключатель разомкнут.
7. Пуск/останов ДГУ в зависимости от нагрузки работает также в двух режимах:
8. По всем генераторам — если секционный выключатель замкнут;
9. По двум независимым группам — если секционный выключатель разомкнут.
10. Все контроллеры постоянно соединены между собой сигнальной шиной CAN, независимо от положения секционного выключателя.
11. Система удаленно управляется и контролируется из диспетчерской по локальной сети предприятия с помощью модуля IG-IB.

Пример 7: система с секционированными потребителями

Описание системы:

1. Система резервного питания выборочно переключается с одной ветки потребителей на другую с помощью главного переключателя (ГП, Master Selector Switch, MSS): для переключения ГП используется логический выход MSS.
2. Линии измерения напряжения сети, тока генератора, обратные связи от контакторов генератора и сети, сигналы управления генераторными и сетевыми контакторами и сигналы сбоя сети от реле MainsPro также коммутируются с помощью ГП. Таким образом, генератор в данный момент времени доступен для одной ветки потребителей.
3. Реле защиты сети MainsPro контролируют сеть по трем веткам. При сбое в одной из сетей запускается генератор.
4. В случае сбоя сети в одной из веток соответствующее реле MainsPro размыкает контактор сети, ГП переключается на соответствующую ветку и замыкает контактор генератора.
5. Если в это же время возникает сбой на другой ветке, контроллер завершает действия с первым контактором генератора, ГП переключается на другую ветку и замыкает контактор генератора на ней.
6. При возобновлении сети на какой-либо ветке ГП переключается на эту ветку, контроллер InteliSys NT производит обратную синхронизацию с сетью, замыкает сетевой контактор и размыкает контактор генератора. Допускается кратковременная параллельная работа с сетью на выбранной ветке.
7. ГП блокируется от отключения ветки потребителей в случае если:
   • активен параллельный режим работы;
   • активны сигналы включения/выключения контактора генератора или сигнал включения контактора сети;
   • задействован сигнал аварии сети и контактор генератора разомкнут.
8. Когда все сбои сети устранены и все контакторы генератора выключены, генератор останавливается.

ООО «ТД Электроагрегат» — инжиниринговая компания полного цикла: разработка, проектирование, поставка, монтаж и сервисное обслуживание дизельных генераторов мощностью до 2500 кВт номинальным напряжением 0,4 кВ, а также высоковольтных генераторов номинальным напряжением 6,3/10,5 кВ.