Regulacija napona i reaktivnih snaga Pored učestanosti napon je najvažniji pokazatelj koji karakteriše stanje EES-a Naponi nisu svuda isti ni u pojedinim galvanski spojenim mrežama istog naponskog nivoa Osnovni zadatak regulacije napona i reaktivnih snaga je održavanje napona u čvornim tačkama sistema u traženim granicama Smanjenjem prenosa reaktivnih snaga kroz vodove povećava se sigurnost pogona i smanjuju se gubici

DEFINISANJE OSNOVNIH REGULACIONIH UREĐAJA Sredstva koja proizvode ili troše reaktivnu snagu ● Sinhroni generatori ● Motori ● Kompenzatori ● Otočni kondenzatori ● Induktivni kalemovi Sredstva za preraspodjelu tokova reaktivnih snaga u mreži ● Transformatori sa promjenljivim odnosom transformacije ● Redni kondenzatori ● Prigušnice

DEFINISANJE OSNOVNIH REGULACIONIH UREĐAJA Regulacioni uređaji za Q-U regulaciju ■ Automatski regulatori napona sinhronih mašina (putem sistema za regulaciju pobude) ■ Automatski regulatori napona regulacionih transformatora ■ Automatski regulatori statičkih kompenzatora ■ Automatski preklopni uređaji za uključenje baterija otočnih kondenzatora

DEFINISANJE OSNOVNIH REGULACIONIH UREĐAJA Glavni izvor reaktivne snage u EES-u je sinhroni generator Upravljanje naponom na prikljičcima sinhronog generatora i proizvodnjom reaktivne snage vrši putem sistema za regulaciju pobude Pobudnica je izvor struje pobude, a to je bilo koji izvor jednosmjerne struje

TIPOVI POBUDNIH SISTEMA JEDNOSMJERNI (DC) SISTEM POBUDE ● Pobudnu struju proizvodi jednosmjerni generator koji se pokreće preko zajedničkog vratila sa sinhronim generatorom ili pomoću nezavisog motora NAIZMJENIČNI (AC) SISTEM POBUDE ● Pobudna struja se dobija iz pobudnog generatora naizmjenične struje i ispravljača STATIČKI NAIZMJENIČNI (ST) SISTEM POBUDE ● Energiju uzimaju sa krajeva samog generatora kojeg pobuđuju ili sa sabirnica sopstvene potrošnje elektrane

DODATNI MODUL POWER SYSTEM BLOCKSET Power System Blockset je dio dodatnog modula Simulink Pokretanje se vrši na jedan od sledeća dva načina ● Sa komandne linije Matlaba kucanjem komande: ›› Powerlib ● Pokretanjem simulinka i aktiviranjem ikone SimPowerSystems

MODEL SINHRONE MAŠINE Blok sinhrone mašine radi kao generator ili kao motor Ulazi i izlazi ● Pm - mehanička snaga ● Vf - napon pobude ● m - Simulink izlazni blok je vektor koji sadrži 22 signala

OSNOVNE REGULACIONE STRUKTURE BAZIRANE NA IEEE STANDARDIZACIJI Model sistema pobude tipa DC1A ● Obrtni jednosmjerni komutatorski sistem sa regulatorom kontinualnog dejstva Problem se javlja zbog efekta zasićenja glavne pobudnice ● Funkcija zasićenja ● Zasićenje se aproksimira eksponencijalnom funkcijom oblika

OSNOVNE REGULACIONE STRUKTURE BAZIRANE NA IEEE STANDARDIZACIJI Osnovni ulaz u ovaj model je izlazni signal iz naponskog komparatora, kao algebarski zbir signala referentnog napona i izlaza iz mjernog filtera Na sumacionu tačku na ulazu takođe se dovode signal iz stabilizatora EES Vs i signal stabilizacione povratne sprege sistema pobude VF Regulator napona se sastoji od diferencijalnog-integralnog uskladnika čija je funkcija prenosa (1+sTc)/(1+sTb) i pojačavača okarakterisanog pojačanjem KA i vremenskom konstantom kašnjenja TA

OSNOVNE REGULACIONE STRUKTURE BAZIRANE NA IEEE STANDARDIZACIJI Model sistema pobude tipa AC4A ● Naizmjenični pobudni generator - regulisani tiristorski ispravljač ● Regulator napona kontroliše ugao paljenja gatea tiristorskog mosta ● Pobudni alternator je predstavljen samo preko ograničenja na EMS EFD (VRMAX-KCIFD i VRMIN-KCIFD), pomoću kojih se modeluju ograničenja pobudnog ispravljača i pada napona zbog prisustva komutacione reaktanse ● Globalno ekvivalentno pojačanje i vremenska konstanta pridružena regulatoru i kolu za paljenje tiristora, simuliraju se preko parametara KA i TA, respektivno

OSNOVNE REGULACIONE STRUKTURE BAZIRANE NA IEEE STANDARDIZACIJI Statički sistem pobude tipa ST1A ● Napojni transformator bez kompaundacije – regulisani ispravljač ● Pojačanje regulatora napona i inherantne vremenske konstante sistema pobude modeluju se preko izbora parametara KA i TA ● Uticicaj komutacionog pada napona na plafon napona pobude modeluje se preko faktora KC, koji zajedno sa strujom IFD i naponom VT određuje gornje ograničenje normalizovanog napona pobude EFD

FORMIRANJE EKVIVALENTNIH LINEARIZOVANIH MODELA Uprošćeni linearni model sinhrone mašine vezane na krutu mrežu, posredstvom prenosnog voda, izveden je uvođenjem sledećih pretpostavki ● Zanemaruju se efekti prigušnih namotaja ● Zanemaruje se otpor namotaja statora ● Članovi d(λd)/dt i d(λq)/dt u naponskim jednačinama statora i opterećenja mali su u odnosu na članove ωλd i ωλq , pa se i oni zanemaruju ● Pretpostavlja se da su članovi tipa ωλ u naponskim jednačinama statora i opterećenja jednaki ωnλ ● Zanemaruju se efekti zasićenja ● Pretpostavlja se rad mašine sa uravnoteženim opterećenjem

FORMIRANJE EKVIVALENTNIH LINEARIZOVANIH MODELA Osnovne simbočičke jednačine ovog uprošćenog modela sinhrone mašine - jednačina EMS E’q - jednačina električnog momenta - jednačina napona na krajevima mašine - jednačina obrtnih masa - jednačina ugla rotora -Uprošćeni model sinhrone mašine vezane na krutu mrežu

FORMIRANJE EKVIVALENTNIH LINEARIZOVANIH MODELA Sistem za regulaciju pobude tipa DC1A

FORMIRANJE EKVIVALENTNIH LINEARIZOVANIH MODELA Sistem za regulaciju pobude tipa AC4A

FORMIRANJE EKVIVALENTNIH LINEARIZOVANIH MODELA Sistem za regulaciju pobude tipa ST1A

ANALIZA RADA REGULATORA NA TEST PRIMJERIMA Posmatra se sinhroni generator koji je vezan na krutu mrežu posredstvom voda impedanse r.j. Sn=160 MVA ; LD=5,989∙10-3 H ; Vn=15 KV, sprega Y ; LQ=1,423∙10-3 H ; In=6158,4 A ; ld=lq=0.5595∙10-3 H ; cos фn=0.85 ; kMD= 5,782∙10-3 H ; Fn=60 Hz ; Nn=3600 ob/min ; kMQ=2,779∙10-3 H ; VFn=375 V ; R125°C= 1,542∙10-3 Ω ; IFn=926 A ; rF=0.371 Ω ; Ld=6,341∙10-3 H ; rD=18,421∙10-3 Ω ; LF=2,189 H ; rQ=18,969∙10-3 Ω ; Lq=6,118∙10-3 H ; MD^2=21342 kgm2 ; Nakon izvršenih proračuna dobijaju se parametri nelinernog modela generatora Stator: ru =0,001096 r.j. - otpornost namotaja statora ldu =lqu=0,15 r.j. - induktivnost rasipanja statora Lmd =1,55 r.j. - induktivnost magnećenja svedena na d -osu Lmq = 1,49 r.j. - induktivnost magnećenja svedena na q -osu Pobuda: rFu =0,000744 r.j - otpornost pobude svedena na stator lF =0,106 r.j. - induktivnost rasipanja pobudnog namotaja Faktori prigušenja: rDu =0.0131 r.j. - otpornost prigušenja po d-osi lD =0,055 r.j. - induktivnost prigušenja po d-osi rQu =0,054 r.j. - otpornost prigušenja po q-osi lQ =0.036 r.j. -induktivnost prigušenja po q-osi H =2,37 s - koeficijent inercije F =0 r.j. - koeficijent trenja p =1 - broj pari polova

ANALIZA RADA REGULATORA NA TEST PRIMJERIMA Nelinearni model sistema za regulaciju pobude tipa DC1A

ANALIZA RADA REGULATORA NA TEST PRIMJERIMA Nelinearni model sistema za regulaciju pobude tipa AC4A

ANALIZA RADA REGULATORA NA TEST PRIMJERIMA Nelinearni model sistema za regulaciju pobude tipa ST1A

SIMULACIJE U simulacijama su prikazani vremenski odzivi izlaznog napona sinhronog generatora Vt, za nelinearne i linearne sisteme pobude ● Sistem za regulaciju pobude tipa DC1A Napon nelinearnog modela SG Napon linearnog modela SG

SIMULACIJE Zasićenje elektromašinske pobudnice (DC1A) ● Željena vrijednost izlaznog napona je VREF = 2r.j. Napon nelinearnog modela SG Zasićenje elektromašinske pobudnice

SIMULACIJE Sistem za regulaciju pobude tipa AC4A ● Vremenski odzivi napona su prikazani za VREF = 1,1 r.j. Napon nelinearnog modela SG Napon linearnog modela SG

SIMULACIJE Sistem za regulaciju pobude tipa ST1A ● Vremenski odzivi napona su prikazani za VREF = 1,1 r.j. Napon nelinearnog modela SG Napon linearnog modela SG

SIMULACIJE Uticaj stabilizatora EES-a na odziv izlaznog napona sinhronog generatora Napon SG sa PSS Napon SG bez PSS