Modelul matematic al sistemului automat de reglare turatie-frecventa (SRAV)

Modelul matematic al sistemului automat de reglare turatie-frecventa (SRAV)

Frecventa, ca parametru unic al SEE, joaca un rol deosebit in functionarea sa fiabila si economica. Deoarece functionarea majoritatii consumatorilor industriali este dependenta, in diferite forme, de frecventa, modificarea in sensul scaderii ei, conduce la reducerea productivitatii acestora. De asemenea, daca se neglijeaza, (pentru cos j = 0,8) componenta reactiva a curentului, se poate scrie ca pierderile de putere activa in SEE sunt proportionale cu puterea a patra a frecventei:

(2.68)

si deci, o crestere a frecventei conduce la cresterea pronuntata a pierderilor de putere. Pe langa avantajele tehnico-economice cunoscute ale mentinerii constante a frecventei in SEE, mai trebuie precizat ca aceasta este o cerinta obligatorie la conditiile interconectarii sistemelor energetice dezvoltate, variatiile de frecventa fiind incompatibile intre parteneri.

In realitate, frecventa (turatia) nu este mentinuta strict constanta, ci variabila in limite prestabilite, slab dependenta de perturbatie, care in acest caz este reprezentata de variatia puterii active DP consumata in SEE. In acest caz se realizeaza caracteristici statice de turatie care sa permita o repartitie univoca a marimilor perturbatoare pe agregatele aflate in paralel, fie in aceeasi centrala, fie in diferite noduri ale SEE.

1. Schema bloc si modelele matematice pentru sistemul automat

de reglare a vitezei (turatiei) grupurilor generatoare.

Reglarea turatiei (vitezei) grupurilor generatoare din centralele electrice se realizeaza automat cu ajutorul sistemelor automate de reglare a vitezei turbinelor (SRAV). Pentru a face posibila preluarea univoca si modificarea dupa necesitati a repartitiei marimilor perturbatoare, reglarea automata a turatiei este o reglare statica cu statismul cuprins in general, in limitele (1-7)%.

Exista in practica numeroase tipuri de SRAV cu elemente mecanice, electrice, electronice, etc., cu care se echipeaza turbinele inca de la fabricatie, dar indiferent de tipul lor, SRAV se compun, in principal, din urmatoarele elemente: un element de masurare a turatiei sau frecventei, sistemele hidroamplificatoare (servomotoare) care preiau deplasarea mufei pendulului si care deplaseaza organele regulatoare grele ale turbinei si din dispozitivele de reactie, care asigura stabilitatea reglarii si calitatea proceselor tranzitorii. Pentru grupurile termoelectrice, s-au retinut in principiu, datorita gradului inalt de generalizare, schemele bloc si reprezentarile matematice aproximative pentru sisteme mecano-hidraulice, respectiv electro-hidraulice prezentate in figurile 2.23 si 2.24.

Fig.2.23. SRAV mecano-hidraulic pentru turbine cu abur:

a) Schema bloc de functionare; b) Reprezentare matematica aproximativa.

Fig.2.24. SRAV electro-hidraulic pentru turbine cu abur:

a) Schema bloc de functionare; b) Reprezentarea matematica aproximativa.

In figura 2.25 este reprezentat un sistem mecano-hidraulic pentru reglarea automata a turatiei grupurilor hidroelectrice.

Fig.2.25. SRAV mecano-hidraulic pentru turbine hidro.:

a) Schema bloc de functionare; b) Reprezentarea matematica aproximativa

Scrierea ecuatiilor care descriu in mod riguros functionarea SRAV in regimuri dinamice este o operatie dificila, care depinde atat de tipul regulatorului folosit cat si de scopul urmarit. Din acest unghi de vedere, complexitatea reprezentarii va creste odata cu cresterea rolului instalatiilor primare asupra comportarii dinamice a SEE si implicit asupra generatoarelor sincrone si cu extinderea in timp a regimului dinamic analizat. Astfel, in studiile de stabilitate tranzitorie, DTS si chiar DTM se utilizeaza foarte mult, un model SRAV fara semnale aditionale a carei reprezentare matematica este data in figura 2.26 unde s-a reprezentat simplu si turbina termo.

Fig.2.26. Schema bloc pentru modelul simplu la SRAV

Ecuatiile care descriu functionarea SRAV pentru acest model sunt (2.69):

Modelul are avantajul ca, datorita caracterului general, permite modelarea atat a SRAV pentru instalatii termo cat si pentru instalatii hidro si in functie de valorile adoptate pentru coeficienti, modeleaza atat sisteme mecanohidraulice, cat si cele electrohidraulice. Valorile aproximative ale coeficientilor sunt date in tabelul

Tabelul Valorile coeficientilor modelului simplu SRAV

Desi are numeroase avantaje, acest model nu este preferat in studiile DTL unde se cere un grad mai mare de detaliere a SRAV. De aceea, s-a optat pentru modele generale diferite care sa descrie comportarea SRAV pentru instalatii termo si hidro, oprindu-se asupra modelelor descrise in fig.2.27.

Fig.2.27. Modele generale pentru SRAV: a) instalatii termo; b) instalatii hidro.

Ecuatiile care descriu comportarea modelelor SRAV din figura 2.27 sunt:

pentru model termo (2.70):

cu valorile initiale: Spc = Sp0 = Sm0 wc w0 si Sp10 = 0

- pentru model hidro:

cu valorile initiale: wc w0 ; z0 = wc w0 ; cv10 = K (wc w

La ecuatiile (2.70) si (2.71) se adauga ecuatia de miscare a rotoarelor pentru determinarea lui

Cat priveste valorile coeficientilor din ecuatiile (2.70) si (2.71), acestia pot lua urmatoarele valori orientative: T 2,8) s, T2 = (0 1,0) s, T3 = (0,025 0,15) s, K = (10; 15; 25),

u.r./s, u.r./s.; Spm = 0,0 u.r., SpM = 1,0 u.r., cvm = 0,1 u.r.,

cvM = 1,1 u.r.