автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Аварийные режимы судовой электростанции

САНКТ-ЯЕТЕРЕ7ШЖЙ4 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЗЛЩСТРОШНИЧЕСКИЙ УНИБЁРСЙ1ЕТ

рго Пп

Г ! и и и На правах рукописи

2 2 ¡'Л \С23

Чан Ван Нян

АВАРИЙНЫЕ ШИШ СУДОВОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

Сшщвальвооть: Сб.09.03 - ЭяектромхвЕческа! зошяекон ж онотвыы, включая жх управление в регулирование

. А В Т О Р Б ® В Р А Т дасовртащи ва соискание ученой степени кандидата технических ндук

Санкт-Петербург - 1993 I

Работа выполнена в Санкт-Петербургском Государственном электротехническом Университете.

Научный руководитель -доктор технических наук, профессор ТОКАРЕВ J1.H.

Официальные оппонентн: доктор технических наук, профессор ВШ1ЕООВ Д.В. кандидат технических наук, доцент СМИРНОВА H.H.

Ведущая организация - Центральное Конструкторское Бюро "Восток"

Защита состоится " ¿У " 1УУЗ г. в/^ час.

на заседании специализированного совета К 063.36.08 Санкт-ЭДете бургского Государственного электротехнического Университета пс адресу: 197Э76, Санкт-Петербург, ул. Проф. Попова, 5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института. Автореферат разослан " лх> " А^^р-^^- Г-^3 г.

Учёный секретарь специализированного совета

ЬАМБУХ А.И.

- I -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. К настоящему времени электростанции большинства судов автоматизированы. Многие из них работают в классе А-1 Регистра, т.е. без участия обслуживающего персонала. Разработаны и функционируют на судах электронные устройства защиты судовых электроэнергетических систем (СЭЭС) от коротких замыканий и перегрузок.

Дальнейшее развитие СЭЭС представляется в направлениях создания микропроцессорных систем автоматического управления (САУ режимами работы СЭЭС, автоматического поиска неисправностей, автоматической защиты от аварий САУ с локализацией неисправных участков. Одним из непременных условий совершенствования в указанных направлениях является создание алгоритмов расчета процессов в СЭЭС при выходе из строя тех или иных элементов. Расчет позволяет выбрать критерии поиска неисправности, оценить степет опасности различных видов отказов, определить необходимые свойства и характеристики датчиков состояния, других устройств защиты и диагностики. Кроме этого, изучение процессов при отказах устройств автоматики значительно повышает эффективность обучения обслуживающего персонала СЭЭС. *

Исследованию переходных процессов в СЭС посвещена обширная научная литература. Широко опубликованы дифференциальные уравнения Парка-Горева, описывающие процессы в синхронных машинах, уравнения асинхронны^ двигателей, статической нагрузки, автоматических регуляторов напряжения, частоты вращения первичных двигателей. Имеется стандарт судостроительной промышленности по расчету переходных процессов в СЭЭС.

Однако, среди опубликованных работ, нет относящихся к исследованию аварийных режимов СЭС (кроме коротких замыканий в силовой сети). Не публиковались и системы дифференциальных уравнений, алгоритмов и программ, которые можно было бы без существенной разработки и-корректировки непосредственно использовать для расчета процессов в аварийных режимах. Уравнения некоторых элементов СЭС принципиально не пригодны для моделирования аварий, например, уравнения АРН и системы распределения реактивной нагрузки. Креме этого, не определен комплекс физических факторов, и т.ч. нэлинейностей, которые необходимо учитывать при исследовав

нии ЦОД. Отсутствие разработанных уравнений, алгоритмов и программ обусловило отсутствие данных по количественным характеристикам процессов в аварийных режимах.

Таким образом, изучение процессов при авариях СЭС и создание инженерной методики расчета является важной и актуальной задачей.

Цель работы. Повышение качества проектных решений судовых электроэнергетических систем, качества подготовки личного состава, создание информационной базы совершенствования систем автоматического управления режимами работы СЭЭС, защиты, контроля и диагностики.

Поставленная цель обеспечивалась в работе решением следующих задач:

1. Анализ процессов, происходящих в судовых электростанциях при неисправностях геиораторных агрегатов и автоматических регуляторов режима их работы. На основе анализа определить возможность расчета процессов в аварийных режимах с помощью известных методов математического моделирования.

2. Разработка новых методик расчета процессов, позволяющих моделировать режимы работы СЭЭС, возникающие при отказе тех или иных элементов систем управления.

3. Разработка инженерной методики расчета процессов в аварийных режимах работа СЭЭС.

Методы исследования. Разработка методов расчета процессов в аварийных режимах СЗС выполнена с использованием методов теории устойчивости электроэнергетических систем, теории электрических машин переменного тока, теоретической электротехники, теории автоматического управления, математического анализа, а также на базе изучения экспериментальных данных по переходным процессам в СЭЭС в нормальных и аварийных режимах..

Научная новизна. Впервые создана инженерная методика расчета процессов, возникающих в судовых электростанциях при отказе элементов систем автоматического управления генераторными агрегатами. Разработанные алгоритмы расчета процессов-во всех основных режимах работы СЭС аналогов в литературе не имеют.

Разработанные новые математические модели ряда элементов ЮС, в том числе, автоматических регуляторов напряжения, систем автоматического распределения реактивной нагрузки и уравнивания частот.

Выработаны практические рекомендации по конкретным видам упрощений математического описания всего комплекса мшшш и регуляторов СЭС со всеми перекрестными связями, используемых при расчетах аварийных режимов.

Практическая ценность, Разработанные алгоритмы реализованы. в виде комплекса программ расчета переходных процессов в СЭЭС при отказа элементов САУ. Параметры машин, регуляторов, статической и асинхронной нагрузки легко и удобно устанавливаются в соответствии с потребностями пользователя.

Указанные результаты работы могут быть полезны проектным и исследовательским предприятиям для совершенствования систем управления, защиты, контроля И диагностики СЭЭС, а также предприятиям морского флота для улучшения качества подготовки личного состава судов.

Реализация результатов работы. Результаты работы использованы в научно-исследовательской работе кафедры по созданию имитатора режимов работы судовой электростанции (ЭАС-160), в учебном процесса кафедры при подготовке новых лабораторных работ и учебных пособий, включены в лекции по судовой электроэнергетике и автоматике.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава СПбГЭТУ в 1989-1992 гг. .

Публикации. По теме диссертационной работы опубликованы три печатные работа.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав с выводами, заключения и 4 приложений. Основная часть работы изложена на 176 страницах машинописного текста. Работа содержит 68 рисунков. Список литературы включает 93 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, отражено состояние исследований в области моделирования процессов в СЭС, в том числе в аварийных режимах. Перечисляются научные и практические результаты и положения, выносимые на защиту.

В первой главе рассмотрены вопросы математического описания машин и автоматических регуляторов судовой электростанции.

Выполнен анализ дифференциальных уравнений синхронных генераторов и их первичных двигателей с автоматическими регуляторами напряжения и частоты вращения, статической и асинхронной нагрузки, систем автоматического уравнивания частот синхронизируемых генераторных агрегатов, автоматического распределения активной и реактивной нагрузки при параллельной работе генераторов. Цель анализа - определить возможность использования известных уравнений для математического моделирования СЭС в режимах, когда происходит отказ элементов САУ, выбрать наиболее эффективные для данной задачи формы записи уравнений, обосновать возможность использования обычно принимаемых допущений при математическом описании сложных систем. Запись дифференциальных уравнений электрических малин переменного тока у разных авторов неодинакова. Вид уравнений зависит от выбора направления векторов потокосцепления, напряжения, чередования координатных осей Л , ^ , о , исходного режима и других факторов. Анализ различных сочетаний выбора положительных направлений осей и переменных состояния показал, что никаких преимуществ перед другими не имеет ни один вариант. Поэтому в работе приняты направления, соответствующие стандарту судостроительной промышленности.

Об особенностях уравнений, связанных с расчетом аварийных режимов, указано. ниже.

Автоматический регулятор напряжения синхронного генератора (АРН). В литературе по судовой электротехнике рассматриваются различные схемы АРН, в т.ч.'бесщеточная тиристорная систе ма. Однако, в подавляющем большинстве случаев на судах применяется система амплитудно-фазового компаундирования (АФК) с управляемым дросселем отбора (ДО). Уравнения этой системы выбраны для исследования аварийных режимов СЗС. Вид уравнений принят в соответствии с ОСТ 5.6181-61, Однако, вывод уравнения АРН в настоящей работе пересмотрен. В известных литературах вывод дается применительно к схеме, в которой отрицательная обратная связь по напряжению создается путем подаагничива ния магнитопровода трансформатора компаундирования (ТК), в то время, как большинство существующих АФК работает по схеме с подмагничиванием ДО. Основное отличие заключается в том, что дополнительная намагничивающая сила ТК, предусмотренная при расчете путем соответствующего увеличения числа витков обмото затрачивается на создание определенного тока ДО, а не на под-

магничивания магнитопровода ТК.

Уравнение баланса намагничивающих сил Яр = Я, - Рг -

остается по виду тем же, но физический смысл составляющей принципиально меняется. Меняется и постоянная времени цзпи ООО. Очевидно, что обмотка подмагничиважя мощного магнитопровода ТК имеет большую постоянную времени, чем у ДО.

В приведенном уравнении ^ - суммарная ВДС намагничивающих обмоток ТК, токовой и напряжения; - ЛЩС вторичной обмотки, определяемой током возбуждения; - дополнительная ВДС, затрачиваемая на создание тока ДО; Рр - результирующая НДС. Потребовались и другие корректировки уравнений АНТ, баз . которых невозможно исследовать аварийные режимы. Подробнее об этом сказано ниже.

Асинхронный двигатель. Уравнения АД использовались в виде, предсталленном в стандарте. Естественно, что учитывались все основные особенности физических процессов - электромагнитная инерция ротсра, апериодические составляющие тока статора, ■влияние частоты генераторов СЭС на ЭДС вращения и статора и ротора, изменение параметров АД в процессе пуска. Естественно, что параметры АД приводились к базовым величинам генераторов. Нагрузка на валу АД принималась вентиляторной.

Статическая нагрузка. Соответствующие уравнения приняты по стандарту с учетом апериодических составляющих. Особенность для расчета аварийных'режимов состоит в необходимости учета зависимости индуктивных сопротивлений от частоты. Для расчета аварий, приводящих к тому, что дизель глохнет или частота СЭС падает на десятки процентов, указанный учет влияния частоты на индуктивность важен.

Первичный двигатель с автоматическим регулятором частотц вращения. В работе применялось полное математическое описание дизельгенератора с учетом вращающихся масс агрегата и движущихся элементов регулятора, параметры демпфера (катаракта), гидравлического усилителя, вязкого трения. Для расчета аварийных режимов оказалось необходимым учесть в математическом описании дизеля с регулятором и такие особенности, которые в литературе по судовой электротехнике не учитывались. Для соответствующих пояснений приводятся уравнения регулятора частоты дизеля;

- б -

т£рг1 * г* рп. * ¿7 = -^н);

где , Тн , Т} , 7} - постоянные времени, соответственно, движущихся частей регулятора, вязкого трения, катаракта, сервомотора; <5~ , 8с - статизм регулятора и "временная степень неравномерности"; си - текущее значение частоты вращения; и>ц - координата настройки регулятора; - ход муфты центробежного измерителя частоты; £ - ход поршня демпфера; р? -ход рейки топливных насосов.

В процессе исследования аварийных режимов СЭС определены дополнительные физические факторы, котЬрые необходимо учитывать:

1. Введена зависимость вращающего момента от производительности топливных насосов:

где ¡^р - ход. рейки топливных насосов; Л - показатель степени, зависящий от конструкции насосов.

2. Введено условие потери вращающего момента из-за нарушения условий горения топлива в цилиндрах дизеля при снижении частоты ниже предельно устойчивых оборотов:

если сь><со„,м, то = 0.

3. Введено условие срабатывания предельного регулятора по превышению частоты:

если а> > оитлл , то ^ = 0.

4. Учитывается нелинейная зависимость собственных потерь .дизеля от частоты вращения.

Из последнего вытекает несколько иная форма записи механического ограничения хода рейки, по сравнению с обычно предусматриваемой при математическом описании СЭС:

еСЛИ /Ч" > Урхр = /Чртах. -*мст , то /Чо = /"рх.р .

Последнее важно при моделировании параллельной работы, когда в результате аварии синхронный генератор переходит в двигательный режим, потребляя от оставшихся в работе генераторов мощность на покрытие собственных потерь холостого хода.

Система автоматического распределения реактивной нагрузки при параллельной работе. В литературе распределение реактивной

нагрузю! либо не учитывается- вообще, либо учитывается исскуст-венными способами. Возможность неучета обусловливается тем, что введение в управление СЭС реактивных сопротивлений линий связи между точками подсоединения синхронных генераторов к ГЩ вообще не требует описания системы распределения. Объясняется это тем, что реактивная мощность через указанные реактив™ ности не проходит (при равенстве уставок АРН СГ). Другие способы заключаются в выделении из статорных токов уравнительных составляющих, как предлагается, например, в трудах профессора Веретенникова JI.II.:

ri = 1cr-j - ■ > хг - хс.тг * xf/p

Заданное соотношение реактивных токов вводится как i, a a ia , где а, - коэффициент пропорциональности.

При исследовании аварийных режимов необходимо моделировать реальные автоматические системы распределения, которые измеряют разности реактивных токов и подают соответствующие сигналы lia АРН генераторов через измерительные органы. Только в таком случае учитываются коэффициенты усиления и постоянные времени регуляторов напряжения СГ.

В диссертационной работе найдена следующая форма записи уравнений системы распределения реактивной нагрузки. Находятся реактивные составляющие токов статора каждой из параллельно работающих машин и их разность:

¿7>< " udi V " U1i Ldi > h г - uét cqi " ичг Lc/z i

л ip = ¿py - hb

Разность нагрузки Вводится в уравнения цепи коррекции АРН с разными знаками таким образом, чтобы увеличение реактивного тока каждого генератора снижало бы уставку его регулятора и наоборот:

р ¿у, à [-Lyi -f { и, - UHf ■* Kpt 4 ip )] rjrt i

P hi = [ - * ~ кРлл

где KKj ,7*:' - коэффициенты усиления и постоянные времени цепей коррекции АРН каждого из параллельно работающих генераторов; ¿у,, Су1 - ток корректора напряжения АРН; KPi, Kpi - коэффициенты усиления, с которыми сигналы по разности реактивной

- 8 -

нагрузки вводятся в корректоры напряжения.

Система автоматического распределения активной нагрузки. Для моделирования аварийных режимов, особенно вызванных обрывами цепей дотчиков активного тока, важно было точно определить нелинейности реверсивных усилителей, управляющих серводвигателями автоматических регуляторов частоты вращения первичных двигателей СГ. Существенной поправкой в уравнениях, которая введена в настоящей работе, по сравнению с заранее известными уравнениями, является замена правой части уравнения первичного двигателя 0О%7, 1>Р}>],) - -'Л, , где V - относительное отклонение частоты, выражением -,кр (ш , где <+>ч - координата настройки регулятора.

Указанное уточнение позволяет оценить влияние коэффициента усиления регулятора на интенсивность изменения уставки при колебаниях активной мощности между параллельно работающими генераторными агрегатами.

Устройство автоматического уравнивания частот является неотъемлемой частью системы автоматического управления СЭС. В работе получены уравнения, описывающие элементы устройства, включая измерительный преобразователь частот и усилитель. Отметим, что в литературе математическое описание этого устройства отсутствует. Математическая модель данного устройства предложена следующим образом: (<мг - и),. ) ;

р и£3 = + *у их) >

тГ^-^З * Ч V/

В уравнении регулятора скорости первичного двигателя воздействие производится на величину

= г*г(-/1р - кР( где ^ - коэффициент усиления измерительного устройства;

- частота на шинах электростанции; <^>г - частота генератора; иу - напряжение на выходе датчика разности частот; исд -напряжение на серводвигателе; - частота вращения серводвигателя; к-п - коэффициент, учитывающий эффективность изменения уставки регулятора скорости.

При моделировании необходимо учитывать нелинейности, зону нечувствительности серводвигателя, обусловленную трением на

валу и насыщение усилителя.

Общая характеристика системы дифферендаальных .уравнения СЭС для исследования аварийных режимов. Наиболее характерной особенностью системы уравнений является необходимость математического описания всех физических факторов,'которые применяются при расчете процессов в нормальных режимах работы судовых электростанций, в том числе всех н8линейностей. Исследование различных допущений, упрощающих дифференциальные уравнения, в данных условиях неприемлемо и в большинстве режимов недопустимо, так как приводит не просто к ошибкам, но и к невозможности моделирования аварий и неисправностей. Полученная система дифференциальных уравнений судовой электростанции отличается от ранее известных тем, что в ней предложен ряд новых математических моделей элементов, составляющих СЭС, более полный учет всех физических факторов, особенно учет всех видов неликейностей. Это приводит к тому, что с одной стороны, более точно отражается реальный физический процесс в СЭС, о другой стороны, к сожалению, приводит к наиболее сложной системе дифференциальных уравнений, что в свою очередь уэеличива-ет затраты машинного времени.

Во второй главе рассматриваются аварийные режимы автоном- -ного дизельгенератора со статической нагрузкой. Предварительно определим понятие аварийного режима. Так как до настоящего времени исследовались только такие аварийные режимы как короткое . замыкание и перегрузки, в результате которых возможны были серьезные разрушения от динамических сил и перегревов электрооборудования, то и термин "авария" ассоциируется у многих с необратимыми к опасными последствиями неисправностей. Выданной работе под авариями понимаются нарушения состояния СЭС, вызванные возникающими в процессе функционирования неисправностями любых элементов системы. Причин неисправностей может бьр-ь бесконечное множество. В качестве конкретных причин неисправностей выбраны наиболее вероятные - обрывы или замыкания цепей внешних соединений в системе управления СЭС. Неисправности, возникновение которых не меняет переменных состояний, иэ рассмотрения исключены.

В начале исследования аварий приводится расчет режима включения нс:/кн«"".'-.с!й статической нагрузки с целью демонстрации достоверности принятого математического: ¿описания и празиль-

¡¡ооти предложенного алгоритма расчета. Сравнение результатов расчета с известными экспериментальными данными подтверждает достоверность. Напряжения,, токи статора и возбуждения, частоты вращения, ход рейки топливных насосов изменяются так же, как И в натурных установках на судах.

■ Подобный прием использован и в дальнейшем. Программы расчета в режиме какой-либо аварии во всех случаях сопровождаются р&очатом нормального режима.

В главе приведены алгоритмы расчета процессов, возникающих при перегрузке по активному и реактивному току, при короткой эашкании, при обрыве цепей корректора, обмотки холостого кдда ТК АРН, цепи гибкой корректирующей обратной связи АРН, цепи возбуждения СГ, при коротком замыкании токовой обмотки ТК АРН, аварийном срабатывании контактора гашения поля, при заклинивании рейки топливных насосов дизеля. Для каждой аварии найден алгоритм и логические условия сложного перехода от холостого хода к нормальному режиму работы и, наконец, к процессу, вызванному внезапным отказом из вышеперечисленных..

В процессе поиска технических приемов алгоритмизации уравнений и расчета процессов соискатель руководствовался задачей создать программы,'' которые максимально быстро могли бы быть освоены инженерами-практиками. Вывод информации на экран должен почти буквально воспроизводить процессы таким же образом, как при осцкллографировании натурных генераторных агрегатов СЭС. При необходимости инженер должен иметь возможность максимально просто и легко откорректировать программу путем ввода требуемых параметров или каких-то технических особенностей регуляторов.

В основе алгоритма формируется базовый блок, с помощью которого находятся производные токов (при самом полном математическом описании СГ и нагрузки, с учетом апериодических составляющих). Из уравнений исключаются напряжения статора и все потокосцепления, кроме связанных с ротором. Из уравнения СГ находятся выражения, связывающие токи всех контуров с потоко-сцеплениями ротора;

= I "> " М ** ^ ] ГТТ^Л) >

а 8 ^о - Г<ч 19 >

Проведя соответствующие подстановки, Получаем упомянутые выражения для определения производных токов:

p¿, = - " *н) ^ - <"^ + ^ * ^ГГт * ^

где * -л; ^^ -, 5

, ; ' то

Определив производные токов из заданных значений потоко-сцеплений ротора ( , , ), все остальные переменные находим из элементов алгоритма. Последние буквально повторяют дифференциальные уравнения машин и регуляторов, что резко облегчает работу с ними.

Дополнительные изменения дифференциальных уравнений СГ и АРН, связанные с расчетом процессов в режимах обрыва цепи КН и гибкой обратной связи АГН,

1. Если оборвать цепь КН, то система АШ оказывается без отрицательной обратной связи, в ней начинает происходить процесс самовозбуждения с соответствующим нарастанием напряжения СТ. Поэтому учет насыщения необходим принципиально, а не просто для повышения точности расчета. Введение насыщения и вариация кривых намагничивания СГ показали, как при определенном выборе рабочей индукции трансформатора компаундирования, обрыв КН приводит к тому,,что дизель глохнет из-за повышения напряжения и перегрузки.

2. Уравнения АРН в том виде описания, который дан в ^трас-левом стандарте, не позволяет воспроизвести обрыв цепи КН. Чтобы полностью воспроизвести физические процессы в АРН, необходимо задать в уравнениях "запас" намагничивающей силы (н.с.), необходимый для питания цепи ДО. С учетом этого запаса н,с., уравнение А№ будет записано следующим образом:

и^ г А-ц а9 + к,- ¿4 - Су

где , А"7 - коэффициенты 'запаса н.с. трансформатора компаундирования. . . . ■ ...

В нормальном рёжиме теперь,-' не ¡равна нулю, и если принять условие ¿у - 0, то весь избыток н.с. высвободится и пойдет на увеличившие* напряжения. возбуждения. СГ. При ^использовании

известной ранеа формы записи, если принять h =0, эхо вначале не вызовет никаких изменений в система.

3. »'равнения АРН обычно не содержат описания гибкой корректирующей связи (ГКОС). В'работе показано, что производная напряаэния возбуждения, необходимая для описания ГКОС и записываемая в 'виде:

puf z bfPtf. * Kux^p¿4 -HuK'¿pid - K¿ xjpi-j -pij,

ыоаег быть с достаточной точностью представлена так: р и4 = К0е Я У* Соответствующий члзн вводим в уравнение КН:

р ¿у г [ - ¿у + кк ( и - ин + к0с р ^ )] ^г

где Кос - коэффициент учитывающий эффективность обратной свя-

0И.

С введением в уравнения АРН ГНОС коэффициент усиления КН сладув? увеличить в 10-15 раз.

Разработанные алгоритмы и программы расчета процессов в аварийных режимах ОС иллюстрируются в работе соответствующими распечатками. Однако, делать какие-то далеко идущие выводы по единичным результатам расчета было бы неправильным. Для детального изучения аварийных режимов следует проводить широкую вараадаю параметров машин и регуляторов н нагрузки в каждом конкретном случае. Данная работа дает только отлаженный инструмент для подобного исследования.

В главе 3 проводится исследование аварийных режимов автономного диаельгенератора с асинхронной нагрузкой. Очевидно, что рэжиы работы с асинхронной нагрузкой должен быть "опробо-Bafi" на такие же отказы, как и предыдущий. Специфическим для данного случая является аварийное заклинивание вала механизма, который вращает АД, а такие режим одновременного и быстро следующего друг за другом пуска двигателей.

Техника реализации алгоритма расчета в режиме пуска АД Т! ее г- с выводом центрального блока. Для системы СГ-АД базовый 5док алгоритма расчета будет иметь вид:

„ + ^ + - - <'*ч +*■><■<> + а

-»cu * * -L— У■ (UJ - So. •* s ) Увй j - " u>tT^ вв. _

где о = —--

Для схемы с параллелыгым включением и асинхронной и ста--тической нагрузки базовый блок становится несколько слодкео:

+ ('*..+ хи/х- * шхЦ)^ -хЦ) ■

~ Р^н'^ч^* Ьи-* Чя

_ Ш у- .

В главе 4 приведены результаты исследования аварийных режимов при параллельной работе дизельгенэратора о береговой сетью. Параллельная работа с сетью требует стабилизация режжа работы генераторного агрегата по реактивной и активной мощности. Для этого а цепи СГ устанавливаются соответствующие измерительные преобразователи, их сигналы сравниваются с эталонными величинами, разности усиливаются и подаются на регулирующие органы регуляторов напряжения СГ и частоты первичного двигателя, т.е. на корректор напряжения АРК и.серводвигатель. Естественно, что в такой системе вероятны обрывы цепей датчиков и усилителей систем распределения. Таким образом, к неисправностям в режимах автономной работы добавляются специфичные для режима параллельной. Параллельная работа с береговой сетью проверяется, обычно, еще и на внезапное изменение напряжения и частоты сети.

Из вышесказанного вытекает комплекс аварийных режимов, процессы в которых послужили предметом разработки и исследования в 4 главе диссертации. Центральный блок алгоритма в данном случае оказался проще, чем в предыдущих главах: •

'< *2-> *?>— р - -/-т- * 1л * vs - ¿rfaKn * * - "сiln ;

где - угол между осью ротора СГ и вектором напряжения сети.

Глава 5. Аварийные режимц при параллельной работе дизель-генераторов. Оудовая электростанция представляет собой сложную многосвязную систему машин и автоматических регуляторов. Даже самая простая СЭС содержит: 2 объекта автоматического управления напряжением (СГ), 2 объекта управления частотой (первичный двигатель), 2 АРН, 2 APC, САРРН, САРАН, систему автоматического уравнивания частот.

Расчет более полусотни переменных состояния в такой системе, описываемой системой дифференциальных уравнений 36 порядка с 40 нелинейностями и в обычных режимах представляет немалые, трудности. Тем более сложно исследование ее в аварийных ситуациях. Базовый блок алгоритма для вычисления производных тока здесь представляет собой систему уравнений:

^■¿¡f^i - u>sSp ~{Хр * ^РЧг.''^1 + •

+ х"ч, « ул ыг- * Ч 1и + ^ ~ "+sin * - * '

<, Jg, Р* f *р * Sio ' " *мр 1чг - ^ ~

- 1, - ^ ¿rfi ■* "f Si. * "r S'»* * VS i

r -iH £л - ^ ~vs 4t - + * ■S'V"r + Î '

'" ^ + ^ P * ГP tft Г

.= -xM ¿¿, - % - "M 4Z - Kt + <5" /

Гвде "f * " ^ + O-Vp J f ;

VL r fîii if) *•!>S+ ° *iO У "s« ^*«« kph ; ^ = % ** -¿¡p^z >

* = ш4, ^ * «b ^ ^ / ^ -- "4 - ЧГь/" '' : ( % + If) iin s - OJ^ ( (< - i) JCp J toi 6~ i

l/jc ч1н + 4.) LesS + UJt,Lx'di. ■* (l-s)(Xp + X4>]-s'n£' I

= (V * % ♦ \У +и,А [•*«+ - 4 • о -

, л<> - сопротивлегая линии связи между геяератораж • ^ , Пц - сопротивления нагрузки на шинах.

. На центральный блок подаются начальный условия потояосцз-' пленил роторов машин. '

Аварийные ситуации при параллельной работе создается сб-рглгки цепей различных систем регулирования. В главе таезэ рассмотрены и другие аварийные ситуации, рассмотренные в предыдущих главах. Приведены результата расчета и их анализ.

В приложении к диссертации приведены тексты програни расчета процессов в аварийных режимах работы СЭС.

Основные результаты работы могут быть сформулированы ода-дующим образом:

1. Впервые создана инженерная методика расчета переходных процессов при.авариях машин и автоматических регуляторов автоматизированной судовой электростанции. Тем самым создана информационная база для совершенствования проектов электротехнической части судов, улучшения подготовки личного состава, создания устройств автоматического поиска неисправностей, защиты и. контроля систом автоматического управления СЭС.

2. Разработаны новые математические модели автоматических регуляторов напряжения судовых синхронных генераторов, систем автоматического распределения реактивной нагрузки, ско-т'еа автоматического . уравнивания частот, позволяющие расчитывать переходные процессы при отказах систем регулирований режимов работы СЭС в виде обрывов и коротких кшгыканий цепей датчиков состояния и других элементов.

3. Разработана математическая модель СЭС, позволяющая воспроизводить на экране ПЭВМ процессы при авариях систем автоматического управления генераторными агрегатами, в том числе за счет:

- определения всего комплекса факторов, необходимых для моделирования аварийных режимов,

- разработки комплекса логических условий для перехода от уравнений нормального режима СЭС к аварийному,

-„определения паоаметиов малин., и регуляторов, обеспечив»

сщшс совпадение данных расчета с експериментальными в нормальных режимах,

- разработки метода создания алгоритмов, обеспечивающих щглддноскь результатов расчета и удобство освоения созданных црогрздш инженерами, достаточно высокое быстродействие и устойчивость численного интегрирования дифференциальных уравнений СЭС.

4. Впервые, с помощь» разработанных алгоритмов, программ получен комплекс кривых переходных процессов при отказах эле-кзнтов систем автоматического управления СЭС.

5. Выполненная работа открывает путь к реализации микропроцессорных систем управления судовьыи электростанциями, гак как позволяет определить характер нормальных и аварийных процессов 0 ЯЕбых реяиыах функционирования СЭС, численные значе-Юш всех переменных в процессах, интенсивность их изменения, следовательно, составить полностью обоснованное техническое ведение на разработку всех електронных устройств систем.

По тема .ркзсертации опубликованы следующие работы:

1. Токарев Л.Н., Чан Ван Нян. Создание иштаторов судовой елоктростагарш для настройки систем автоттизащи//11з8. ЖШ-. Сб.иауч.тр.-Л.: 1990.-Вып. 421.-С. 76-Ш.

2. Токарев Л.Н., Чан Ван Нян. Комплекс учебных программ расчета переходных процессов в судовых электромеханических сис-темах//^зв.ЛЭ'1И: Сб.науч.тр.-Л.: 19У2.-Вып. 425.-С. 77-85.

3. Токарев Д.Н., Чан Ван Нян. Моделирование аварийных ранинов в судовых електростанциях//Изв.ДЭТИ: Сб.науч.тр.-Д.: 1992.-Вып. 425.-С.46-54.

Лодп.25.02.93 г. Формат 60 х 84 1/16, Офсетная печать. $зч.л. 1.0; уч.-изд.я. 1.0. Тираж 100 экз. Заказ МЗЗ

Ротапринт С.-ПбРЭТУ 197376, Санкт-Петербург, ул.Проф.Попова,