RU2579755C1 - Электроэнергетический комплекс - Google Patents
Электроэнергетический комплекс Download PDFInfo
- Publication number
- RU2579755C1 RU2579755C1 RU2014152468/07A RU2014152468A RU2579755C1 RU 2579755 C1 RU2579755 C1 RU 2579755C1 RU 2014152468/07 A RU2014152468/07 A RU 2014152468/07A RU 2014152468 A RU2014152468 A RU 2014152468A RU 2579755 C1 RU2579755 C1 RU 2579755C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- compensator
- rotor
- inertia
- electric power
- frequency
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - обеспечение возможности поддерживать в заданных пределах отклонения напряжения и частоты переменного тока на сборных шинах электроэнергетического комплекса. Электроэнергетический комплекс содержит дизельный генератор (1) и ветроэнергетичекие установки (2), соединенные сборными шинами (3), к которым подключены регулируемая балластная нагрузка (4) и синхронный компенсатор (5), снабженный автоматическим регулятором возбуждения (6). Для удержания частоты в заданных пределах при переходных процессах на коротких интервалах времени (1÷3 с) используются инерционные свойства ротора синхронного компенсатора (5). Момент инерции и число пар полюсов ротора компенсатора (5) выбираются согласно условию, приведенному в описании. Для обеспечения требуемой величины вращательного момента инерции на валу ротора компенсатора (5) может быть установлен маховик (7). Балластная нагрузка (4) может быть выполнена в виде электробойлера, связанного с потребителями тепла. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Область техники
Изобретение относится к электроэнергетике и может найти применение в автономных электроэнергетических комплексах, использующих нестабильные источники энергии.
Уровень техники
Известен электроэнергетический комплекс, содержащий дизельные генераторы и ветроэнергетичекие установки, работающие на сборные шины [RU 75793].
В качестве прототипа выбран электроэнергетический комплекс, содержащий дизельные генераторы и ветроэнергетические установки, работающие на сборные шины, а также регулируемую балластную нагрузку [Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Хошнау Зана Пешанг Халил. Автономные системы электроснабжения на основе энергоэффективных ветродизельных электростанций. Томск. 2012].
Общий недостаток, присущий вышеуказанным аналогу и прототипу, - низкое качество вырабатываемой электроэнергии, напряжение и частота которой значительно отклоняются от номинальных значений при возникновении дисбаланса между вырабатываемой и забираемой потребителями мощности. В прототипе этот недостаток проявляется в переходных режимах при кратковременных нарушениях баланса, которые не успевают отслеживать соответствующие регуляторы дизельного генератора и балластной нагрузки.
Раскрытие изобретения
В отличие от прототипа в предлагаемом комплексе к сборным шинам дополнительно подключен синхронный компенсатор, снабженный автоматическим регулятором возбуждения, при этом параметры подключенного компенсатора соответствуют условию
где J - момент инерции ротора компенсатора, кг·м2,
N - число пар полюсов компенсатора,
ΔW - максимально допустимый для данного комплекса дисбаланс энергии, Дж,
Δf - допустимое отклонение частоты от fном. , Гц.
Это позволяет поддерживать в заданных пределах отклонения напряжения и частоты переменного тока на сборных шинах комплекса как при плавных (статических), так и при кратковременных (динамических) дисбалансах вырабатываемой и потребляемой энергии.
Изобретение имеет развития.
В соответствии с одним из развитий изобретения на валу компенсатора 6 установлен маховик, с помощью которого обеспечивается требуемый момент инерции ротора компенсатора.
В соответствии с другим развитием изобретения балластная нагрузка может быть выполнена в виде электробойлера, связанного с потребителями тепла.
Осуществление изобретения с учетом его развитий
На фигуре показан пример структуры предлагаемого электроэнергетического комплекса. Комплекс содержит дизельный генератор 1 и ветроэнергетичекие установки 2, соединенные сборными шинами 3, к которым подключены регулируемая балластная нагрузка 4 и синхронный компенсатор 5, снабженный автоматическим регулятором возбуждения 6.
На валу компенсатора 5 установлен маховик 7, с помощью которого обеспечивается требуемая величина вращательного момента инерции J ротора компенсатора 5.
Балластная нагрузка 4 представляет собой электрический бойлер, в который отводятся излишки электроэнергии, используемые, например, на нагрев воды для отопления отдельных помещений или поселка.
Работает комплекс следующим образом.
Ветроэнергетические установки (ВЭУ) 2 работают постоянно, используя дешевую энергию ветра. При избытке этой энергии баланс вырабатываемой и потребляемой электроэнергии, необходимый для поддержания частоты, обеспечивается за счет ступенчатого регулирования балластной нагрузки, а при недостаточности энергии ВЭУ - включается дизельный генератор 1.
Поддержание напряжения и частоты на сборных шинах 3 комплекса должно обеспечиваться в допустимых пределах (при заданных ограничениях на величину дисбаланса мощностей) независимо от скорости ветра и величины потребительской нагрузки.
Для статического поддержания напряжения на сборных шинах 3 в заданных пределах используется регулировка возбуждения дизельного генератора 1 и синхронного компенсатора 5.
Синхронный компенсатор 5 представляет собой ненагруженный синхронный электродвигатель, снабженный широкодиапазонным автоматическим регулятором 6, изменяющим величину тока возбуждения электродвигателя так, что напряжение на сборных шинах, к которым подключены выводы компенсатора 5, остается неизменным. При этом компенсатор 5 функционирует по основному назначению - в качестве источника реактивной энергии, компенсирующего потери от реактивной составляющей тока нагрузки.
Номинальная (установленная) реактивная мощность компенсатора 5, необходимая для выполнения этой функции, как правило, в несколько раз меньше суммы номинальных активных мощностей всех генераторов комплекса.
Баланс активной мощности и, следовательно, поддержание частоты при медленных изменениях скорости ветра и/или потребительской нагрузки (в статических режимах) обеспечивается регулированием подачи топлива в дизельные двигатели генераторов 1 и балластной нагрузки 4. Однако в силу инерционности такого регулирования, оно не обеспечивает удержания частоты в заданных пределах при переходных процессах на коротких интервалах времени (1÷3 с).
Для этой цели, согласно изобретению, используются инерционные свойства синхронного компенсатора 5, параметры которого выбираются согласно условию (1), которое может быть обосновано и пояснено следующим образом.
Энергия W, запасенная вращающимся ротором компенсатора, связана с его угловой скоростью вращения ω и угловым моментом инерции J известным выражением . Учитывая, что допустимые отклонения частоты переменного тока, вырабатываемого комплексом, и вызывающий их допустимый дисбаланс энергии не превышают 1-2%, можно получить приближенное соотношение (1) для параметров ротора компенсатора 5, обеспечивающих за счет инерции его вращения удержание кратковременных колебаний частоты в пределах заданных требований к качеству энергии.
При выполнении условия (1) качество электроэнергии (по отклонению частоты) сохраняется в заданных пределах при допускаемой величине кратковременных дисбалансов активной энергии (связанных с колебаниями скорости ветра и потребляемой нагрузки), возникающих из-за инерционности регулирования мощностей дизельного генератора и балластной нагрузки.
Для выполнения условия (1) компенсатор 5 может быть выбран из номенклатурного ряда выпускаемых синхронных компенсаторов по значениям параметров N и J (информация о J может быть представлена производителем по запросу). При этом номинальная реактивная мощность компенсатора 5, выбранного по условию (1), оказывается численно близкой к суммарной активной мощности всех генераторов комплекса. Другая возможность выполнить условие (1) - установить соответствующий маховик на валу компенсатора 5 меньшей мощности, выбранного для компенсации потерь от реактивной составляющей тока нагрузки.
Claims (3)
1. Электроэнергетический комплекс, содержащий по меньшей мере один дизельный генератор и по меньшей мере одну ветроэнергетическую установку, соединенные сборными шинами, к которым подключены регулируемая балластная нагрузка и синхронный компенсатор, снабженный автоматическим регулятором возбуждения, при этом параметры синхронного компенсатора соответствуют условию
J/N2≥ΔW/4fномπ2Δf,
где J - момент инерции ротора компенсатора, кг·м2,
N - число пар полюсов компенсатора,
ΔW - максимально допустимый для данной электростанции дисбаланс энергии, Дж,
Δf - допустимое отклонение частоты от fном., Гц.
J/N2≥ΔW/4fномπ2Δf,
где J - момент инерции ротора компенсатора, кг·м2,
N - число пар полюсов компенсатора,
ΔW - максимально допустимый для данной электростанции дисбаланс энергии, Дж,
Δf - допустимое отклонение частоты от fном., Гц.
2. Электроэнергетический комплекс по п.1, в котором для получения требуемого момента инерции J на валу ротора компенсатора установлен маховик.
3. Электроэнергетический комплекс по п.1, в котором балластная нагрузка выполнена в виде электробойлера, связанного с потребителями тепла.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014152468/07A RU2579755C1 (ru) | 2014-12-24 | 2014-12-24 | Электроэнергетический комплекс |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014152468/07A RU2579755C1 (ru) | 2014-12-24 | 2014-12-24 | Электроэнергетический комплекс |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2579755C1 true RU2579755C1 (ru) | 2016-04-10 |
Family
ID=55793690
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014152468/07A RU2579755C1 (ru) | 2014-12-24 | 2014-12-24 | Электроэнергетический комплекс |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2579755C1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2006998A (en) * | 1977-07-27 | 1979-05-10 | Pope G I | Power supply regulation |
EP0046530A1 (de) * | 1980-08-14 | 1982-03-03 | Stichting Energieonderzoek Centrum Nederland | Verfahren und Vorrichtung zum optimalen Benutzen mindestens einer variablen, schwer beherrschbaren Energiequelle |
RU2262790C1 (ru) * | 2004-05-11 | 2005-10-20 | Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) | Автономная система бесперебойного электроснабжения, использующая возобновляемый источник энергии |
RU2304836C1 (ru) * | 2006-03-02 | 2007-08-20 | Открытое Акционерное Общество "Государственное Машиностроительное Конструкторское Бюро "Радуга" Имени А.Я. Березняка" | Устройство бесперебойного электроснабжения потребителей электроэнергетической системы, работающей на нестабильных источниках энергии |
-
2014
- 2014-12-24 RU RU2014152468/07A patent/RU2579755C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2006998A (en) * | 1977-07-27 | 1979-05-10 | Pope G I | Power supply regulation |
EP0046530A1 (de) * | 1980-08-14 | 1982-03-03 | Stichting Energieonderzoek Centrum Nederland | Verfahren und Vorrichtung zum optimalen Benutzen mindestens einer variablen, schwer beherrschbaren Energiequelle |
RU2262790C1 (ru) * | 2004-05-11 | 2005-10-20 | Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) | Автономная система бесперебойного электроснабжения, использующая возобновляемый источник энергии |
RU2304836C1 (ru) * | 2006-03-02 | 2007-08-20 | Открытое Акционерное Общество "Государственное Машиностроительное Конструкторское Бюро "Радуга" Имени А.Я. Березняка" | Устройство бесперебойного электроснабжения потребителей электроэнергетической системы, работающей на нестабильных источниках энергии |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Chen et al. | Improving the grid power quality using virtual synchronous machines | |
ES2874658T3 (es) | Procedimiento y sistema de control para controlar un convertidor de potencia | |
Lopes | Self-tuning virtual synchronous machine: A control strategy for energy storage systems to support dynamic frequency control | |
DK2499714T3 (en) | DIMENSION OF EFFECT Vibrations WHEN USING A WINDOW WITH FULL OR PARTIAL REFORM | |
US8994200B2 (en) | Power system frequency inertia for power generation system | |
US9077205B2 (en) | Auxiliary equipment system and method of operating the same | |
Mohanty et al. | Stability analysis and reactive power compensation issue in a microgrid with a DFIG based WECS | |
Mendis et al. | An effective power management strategy for a wind–diesel–hydrogen-based remote area power supply system to meet fluctuating demands under generation uncertainty | |
Takahashi et al. | Output power smoothing and hydrogen production by using variable speed wind generators | |
ES2910133T3 (es) | Sistema de generación de potencia eólica y procedimiento de control del mismo | |
CN104578060B (zh) | 一种sfc自启动燃汽轮机组的黑启动柴油机的选择方法 | |
Ram Prabhakar et al. | Power management based current control technique for photovoltaic-battery assisted wind–hydro hybrid system | |
Becker et al. | System restoration using VSC-HVDC connected offshore wind power plant as black-start unit | |
Brown et al. | Using synchronverters for power grid stabilization | |
Trapp et al. | Variable speed wind turbine using the squirrel cage induction generator with reduced converter power rating for stand-alone energy systems | |
Puchalapalli et al. | Synchronizing control of wind turbine driven doubly fed induction generator system with DG in remote area involving solar PV-battery energy storage | |
Renjit | Modeling, analysis and control of mixed source microgrid | |
Borkowski | Small hydropower plant as a supplier for the primary energy consumer | |
JP2016208723A (ja) | 電力系統の需給調整方式 | |
Tandjaoui et al. | The impact of wind power implantation in transmission systems | |
Hiyama et al. | Multi-agent based automatic generation control of isolated stand alone power system | |
RU2579755C1 (ru) | Электроэнергетический комплекс | |
JP2006320080A (ja) | 電源設備、電源系統、電源設備系統、および、電力系統 | |
Meshcheryakov et al. | Induction generator based on doubly-fed machine | |
Sebastián et al. | Review on wind diesel systems dynamic simulation |