ОСОБЕННОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ СХЕМ ЗАМЕЩЕНИЯ СИНХРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ БОЛЬШОЙ МОЩНОСТИ ПРИ ПОМОЩИ СНЯТИЯ ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

     Реферат. Снятие частотных характеристик синхронной машины это альтернативный метод определения их динамического портрета. Производятся 3 измерения на остановленной машине. Четыре значения напряжения, тока и величин, зависящих от частоты представляют собой частотную характеристику машины. Эта зависимость воспроизводится уравнениями Парка-Горева. Программа расчета создает группы измеряемых параметров, определяются начальные группы параметров и последующие – при помощи эволюционного алгоритма. Статья отображает применение метода частотных характеристик, его достоинства и недостатки.

     1. Введение Наибольшая начальная точность динамических характеристик является основой успешности всех расчетов. Следовательно, должны быть определены характеристики машины. Опыт внезапного короткого замыкания (ВКЗ) это стандартный метод определения параметров схем замещения синхронной машины (рис.1,2). Так как этим методом пользуются для определения параметров машин на заводе-изготовителе – результаты таких экспериментов не соответствуют результатам, полученным на генераторах, установленных и работающих на электрических станциях. В таком случае вышеописанные параметры должны быть определены при помощи других опытов, таких как SSFR-test (снятие частотных характеристик машины). При этом методе необходимые измерения производятся на остановленной машине и не опасны для генератора, так как нет больших токов, как при опыте ВКЗ. Результаты опыта обрабатываются и отображаются. Конечные результаты образуют частотную характеристику машины, и конечную цель для программы расчета. Эта программа и эволюционный метод приведены ниже.

     2. Частотная характеристика остановленного генератора Частотная характеристика остановленного генератора снимается с остановленного генератора, о чем говорит и название. Одно из наибольших достоинств этого метода – отсутствие больших токов, как в опыте ВКЗ. Лишь два положения ротора, устанавливаемые в основном с помощью гидравлики требу ют проведения трех измерений и получения трех значимих величин. Двухканальный низкочастотный спектральный анализатор используется для измерения амплитуды и фазового угла двух частот в диапазоне от 0,001 Гц до 1 кГц. Кроме того требуется осцилятор и выпрямитель. Ниже представлены три проводимых измерения. А. Измерение 1 В первом положении ротора главный поток идет под. прямым углом к оси q. Это значит, что если в цепь статора пустить синусоидальный ток, на разомкнутой обмотке ротора должно быть измерено минимальное значение напряжения.

(1)

(1)

      Б. Измерение 2 Направление главного потока может быть ориентировано по оси d изменением электрических соединений так, как показано на рисунке 4. Результат – максимальное значение напряжения в цепи ротора.

(1)

     Частное напряжения ротора и тока статора, умноженное на 1 / v 2 и передаточное число uf (между значениями статора и ротора) образует сопротивление Zdf:

     В. Измерение 3 Третье и последнее измерение в этом опыте дает 2 величины. Фиксированный ток статора обуславливает определенную величину напряжения статора и ток короткого замыкания обмотки ротора.Эти значения делают возможным расчет полного сопротивления в операторной форме по оси d Zd и перегрузочную функцию тока Tfd, где передаточное отношение принимается заново:

     3. Определение параметров схемы замещения А. Соображения, допущения, опорные величины Для определения параметров схемы замещения, отражающих измеренную частотную, и этим рабочих характеристик исследуемой машины должны быть приняты некоторые допущения и сравнены с эталонными (опорными) величинами. Как в данном примере – сопротивление статора постоянному току Ra должно быть увеличено. Следовательно кривая полного сопротивления в операторной форме по оси d (рис.6) одной конкретной машины может быть экстраполирована к нулю в связи с тем, что частота 0 Гц приходится на Ra . ;

     Сопротивление статора постоянному току 3.6 Мом должно быть увеличено. В паспортных данных генератора указано значение 3.6799 Мом, поэтому данное значение может быть достоверным. Более того, имеющиеся параметры нескольких различных машин показывает схожие значения для машин одинаковой мощности. Эти сведения становятся важной базой для получения разумного результата использования эволюционного метода, описанного ниже. Б. Эволюционный метод По параметрам схемы замещения может быть рассчитана частотная характеристика, но расчеты в обратном направлении невозможны. При помощи определенного метода решения и программы расчета, реализующей этот метод можно вывести ту систему параметров, которая наилучшим образом отражает частотную характеристику. Количество возможных систем параметров при множественности различных параметров должно быть ограничено. Следовательно, допущения, предположения и опорные величины, упомянутые ранее должны помочь достичь управляемого количества систем параметров. В программе расчета были взяты шестьдесят начальных систем, взятых случайно, но входящих в четкие границы, определенные пользователем. Эти системы параметров много раз меняются. Каждая новая система параметров проверяется построением частотной характеристики, и сравнивается с ЧХ, снятой с машины. Появляющиеся отклонения в виде амплитуд и фазовых углов четырех параметров - и взвешиваются функцией, которая убирает разницу в частотах от 0 до 50 Гц. Рассчитывается квадратичная сумма всех отклонений и система параметров с наименьшей суммой отклонений является наилучшей. Ее параметры и частотная характеристика отображаются для сравнения на одном графике с оригинальными. До тех пор пока не достигнута необходимая точность, смена систем параметров должна повторяться, каждый раз 8 наилучших систем определенных параметров дают новые. Только лучшая система параметров может стать основой для следующей. Не удовлетворяющие системы должны быть удалены из рассмотрения. По этому алгоритму системы параметров каждый раз должны становиться все лучше с каждым циклом. В конце эволюционных циклов находятся мнимые наилучшие параметры схемы замещения. Эти параметры являются ненасыщенными, непредельными, так как измерения на машинах не привязаны к номинальным значениям. 4. Результаты исследования конкретной машины Определение параметров схемы замещения связано с нахождением одной системы параметров, которая отображает частотную характеристику, наиболее приближенную к оригинальной. Определенные параметры не должны соответствовать таким же, определенным в результате проведения других опытов до тех пор пока электрическое поведение машины не будет воспроизведено точно так же. Параметры, приведенные в таблице 1 определены на одной конкретной машине при помощи опыта SSFR. Частотные характеристики четырех основных величин и приведены на рис. 7 и рис. 8.

     На рисунках 7 и 8 красные линии обозначают характеристику, снятую с машины. Синие – рассчитанную данным методом. Приведенные кривые отображают стандартные частотные характеристики машин с гладким якорем, которые приблизительно отображаются при помощи эволюционного алгоритма.