Исследование и разработка алгоритмов группового регулирования активной и реактивной мощности ГЭС

С повсеместным внедрением систем мониторинга переходных режимов были выявлены колебания активной мощности в электроэнергетических системах крупных, промышленно развитых стран, таких как Россия, Турция и Китай, вызванные некорректной работой режимной и технологической автоматики гидроэлектростанций — микропроцессорных систем групповых регуляторов активной и реактивной мощности и регуляторов скорости вращения. Некорректная работа вышеуказанных микропроцессорных систем регулирования, в том числе, зависит от правильности их настроек, алгоритмов и методов регулирования. Основной проблемой настройки и синтеза алгоритмов управления систем регулирования гидроагрегатов является учёт нелинейных динамических характеристик его основного движителя, сервоприводов направляющего аппарата, рабочего колеса, и моментов на валу ротора. Целью работы является исследование и разработка новых алгоритмов группового и индивидуального управления активной и реактивной мощностью гидроагрегатов с использованием неучтенных ранее дополнительных критериев, ограничений и современных подходов теории автоматического регулирования и оптимизации. Практическая ценность работы заключается в том, что: 1) Разработана полная нелинейная динамическая модель гидроагрегата, которая позволяет рассчитывать его основные выходные величины в различных режимах работы, и оценивать работу алгоритмов и настроек систем автоматики; 2) Получен алгоритм экспоненциального закона управления открытием направляющего аппарата с учётом ограничения по скорости, который позволяет минимизировать воздействие гидроудара; 3) Разработан алгоритм оптимального распределения суммарного задания по активной мощности гидроэлектростанции с учётом потерь напора в проточных трактах гидроагрегатов и различий в расходных характеристиках, который позволяет снизить расход воды гидроэлектростанцией; 4) Получен алгоритм равномерного распределения суммарного задания гидроэлектростанции по реактивной мощности, учитывающий ограничения по полной мощности, току ротора, условие обеспечения требуемого запаса статической устойчивости и критерий минимизации потерь в обмотках статоров генераторов и блочных трансформаторов.