Электроснабжение летней дойки от микрогэс

В настоящее время для электроснабжения технологических процессов летних доек применяются дизельные электростанции или трансформаторные подстанции, подключаемые к местной электрической сети на летний период. В первом случае себестоимость получаемой электрической энергии достаточно высока, а во втором имеют место относительно большие затраты на текущее обслуживание воздушной линии электропередачи.

Решение проблемы дефицита электроэнергии или снижения себестоимости используемой электроэнергии на летних выпасах, расположенных вблизи малых рек с необходимым запасом гидроресурсов, возможно за счет применения микрогидроэлектростанций. Обзор существующих вариантов микрогидроэлектростанций показывает, что наиболее эффективными с точки зрения простоты обслуживания для электроснабжения сельскохозяйственных потребителей являются бесплотинные свободнопоточные установки использующие генераторы с возбуждением от постоянных магнитов.

Однако, при применении генераторов малой мощности с постоянными магнитами, возникают проблемы стабилизации напряжения в автономной системе и как следствие выбор потребителей подключаемых к генератору не требовательных к качеству выходного напряжения в режиме динамического изменения нагрузки.

Для оценки процессов, происходящих в автономной системе, возникает необходимость создания математической модели этих процессов.

При моделировании динамических систем и устройств составляются и решаются системы дифференциальных уравнений, которые, чаще всего, носят нелинейный характер. Система MATLAB с расширением Simulink, на наш взгляд, идеальное средство для реализации такого моделирования, позволяет реализовать визуально-ориентированное программирование задач автоматического составления графической модели системы или устройства, составление и решение уравнений установившегося режимов и переходных процессов, наглядное представление результатов моделирования.

Для исследования режимов работы микроГЭС создана модель автономной системы электроснабжения летней дойки на 100 голов состоящей из ортогональной гидротурбины, синхронного генератора на постоянных магнитах, балластной нагрузки, системы управления балластной нагрузкой, активной и асинхронной нагрузки. Модель создана в программе MatLab приложении Simulink. Синхронный генератор с постоянными магнитами моделировался типовым блоком упрощенной синхронной машины с нерегулируемой системой возбуждения. Работа гидротурбины моделировалась созданным нами блоком подробная модель которого приведена в.

Синхронный генератор и асинхронная нагрузка моделировались по уравнениям Парка-Горева. Модель генератора включает в себя модели электрической части в виде системы дифференциальных уравнений порядка второго и уравнение движения ротора и турбины, находящихся на одном валу. Асинхронные двигатели моделировались системой дифференциальных уравнений четвертого порядка (с учетом переходных процессов в демпферных контурах). Моменты сопротивлений на валах двигателей моделировались вентиляторной характеристикой. Дифференциальные уравнения решались стандартным методом, Рунге-Кутта ode45, заложенным в программу Matlab.

По разработанной модели проведена серия экспериментов по подключению нагрузки к автономному генератору микроГЭС. Проведен анализ полученных графиков изменения частоты вращения автономного генератора, его электромагнитного момента, токов, скорости вращения и электромагнитных моментов двигателей.

Разработанная виртуальная модель автономной системы микроГЭС позволяет:

• проанализировать работу автономной системы при различном сочетании подключаемой нагрузки;
• проанализировать влияние балластной нагрузки, определить оптимальный размер и количество ступеней балластной нагрузки с точки зрения устойчивости работы автономной системы в переходном и установившемся режимах;
• сделать выбор наиболее оптимальных вариантов очередей пуска асинхронной нагрузки без нарушения технологии производственного процесса. Критерием этого выбора является как наименьшее время запуска, так и величина токов генератора с целью исключения его перегрева при запуске двигательной нагрузки.

Результат моделирования, показывает возможность рассматриваемой микроГЭС с генератором на постоянных магнитах (отсутствует возможности регулирования тока возбуждения) обеспечить работу необходимых технологических процессов летней дойки на 100 голов. Определяющее влияние, на показатели переходного процесса оказывает количество очередей пуска асинхронной нагрузки и система стабилизации, которая с помощью балластной нагрузки обеспечивает устойчивые статические режимы и стабилизацию выходных электрических параметров автономной системы в переходных режимах.

Дата публикации: 13.12.2011

Похожие записи:

• Моделирование установившихся режимов в сетях с импульсными преобразователями
• Особенности передачи технологическом информации по силовым высоковольтным линиям
• Диагностика электроэнергетического оборудования с помощью анализа регистрируемого электромагнитного излучения
• О влиянии солнечных бурь на надежность энергосистем
• Надзор за качеством выполнения работ (оказания услуг), включая изготовление оборудования, поставляемого на объекты энергетики — эффективный способ повышения уровня безопасности объектов энергетики
• Макродиагностика как средство планирования оптимальных объемов ремонтов и модернизации оборудования энергопредприятия