Математична модель синхронної машини на основі методу середніх напруг на кроці інтегрування

Описано математичну модель синхронної машини, створену з застосуванням авторського методу середніх напруг на кроці інтегрування. Даний метод відрізняється ефективністю в сенсі швидкодії і числової стійкості, навіть, при великих кроках чисельного інтегрування. Зазначена модель сформована у фазних координатах і враховує нелінійність характеристики намагнічування. Крім цього, дана математична модель відрізняється зменшеною кількістю обчислень на кроці чисельного інтегрування і, водночас, зберігає всі переваги математичних моделей у фазних координатах. Особливістю розробленої математичної моделі є високі швидкодія розрахунку та числова стійкість, що дозволяє використовувати розроблену модель для моделювання в реальному часі складних електроенергетичних систем.

Розроблена математична модель синхронної машини була використана для моделювання паралельно-працюючих турбогенераторів ТГ2 та ТГ3 у складі математичної моделі системи генерування електроенергії Південно-Української АЕС, яка містить 3 паралельно-працюючі турбогенератори ТГ1, ТГ2, ТГ3 потужністю 1000 МВт. Така математична модель системи генерування електроенергії Південно-Української АЕС працює в реальному часі у складі цифрового діагностичного комплексу (ЦДК), призначенням якого є: проведення випробувань та діагностування реальних систем збудження шляхом під’єднання фізичної системи збудження до функціонуючої в реальному часі цифрової моделі енергоблоку; налаштування регуляторів збудження та захистів систем збудження; аналіз режимів роботи турбогенераторів та виявлення причин нештатних ситуацій; навчання обслуговуючого персоналу електростанцій (робота в якості тренажера). Потреба застосування швидкодіючих математичних моделей паралельно-працюючих генераторів пояснюється необхідністю пришвидшення розрахунку і забезпечення безперервної роботи моделі в реальному масштабі часу протягом тривалого періоду (близько доби).

З застосуванням розробленої моделі отримано результати розрахунку у вигляді часових залежностей змінних для режимів початкового ударного збудження синхронного генератора, вмикання його в мережу та завантаження активною потужністю. Також розглянуто режими перерозподілу реактивної потужності на виходах паралельно-працюючих турбогенераторів  внаслідок зміни уставки їх вихідної напруги. Отримані результати моделювання підтвердили, що використання методу середніх напруг на кроці чисельного інтегрування забезпечує високу числову стійкість, можливість збільшення кроку чисельного інтегрування з забезпеченням високої точності розрахунку, що суттєво підвищує швидкодію моделі і робить перспективним її використання в системах реального часу.