Совершенствование системы управления сетевыми инверторами в распределенных сетях электроснабжения газокомпрессорных станций

Abstract

Актуальность исследования обусловлена необходимостью сохранения надежности системы электроснабжения газокомпрессорных станций в условиях возрастающей доли распределенной генерации с использованием сетевых инверторов напряжения. Цель: разработка системы управления сетевым инвертором, не вносящим вклад в снижение инерционности энергосистемы, сохраняющим работоспособность при кратковременных исчезновениях питающего напряжения и обеспечивающим плавный переход на режим работы в автономной сети. Объект: статический сетевой инвертор в составе источника распределенной генерации газокомпрессорной станции, обеспечивающий передачу электроэнергии в сеть от звена постоянного тока. Методы: теоретические основы электротехники, теория электрических машин, теория автоматического управления, компьютерное моделирование нелинейных динамических систем с применением программного пакета Matlab/Simulink и численных методов решения. Результаты. Разработана и подробно описана система управления сетевым инвертором, имитирующая поведение синхронной машины, а также учитывающая физические ограничения преобразователя. С помощью компьютерного моделирования проведена апробация спроектированной и существующей системы управления преобразователем. На основе полученных результатов проведен сравнительный анализ работы двух систем в статических и динамических режимах. Сделаны выводы о преимуществах и недостатках предлагаемой системы. Выводы. Применение преобразователей типа виртуальная синхронная машина при внедрении распределенной генерации является одним из способов сохранения инерции энергосистемы, необходимой для сохранения стабильной работы электрической сети газокомпрессорной станции. Возможность работы в автономной сети данных преобразователей и их плавный переход в этот режим также позволит повысить показатели надежности системы электроснабжения газокомпрессорной станции

Relevance. The need to maintain the reliability of the power supply system of gas compressor stations in conditions of an increasing proportion of distributed generation using network voltage inverters. Aim. To develop a network inverter control system that does not contribute to reducing the inertia of the power system, maintains operability in case of short-term supply voltage failures and ensures a smooth transition to operation in an autonomous network. Object. Grid inverter as part of a distributed generation source of a gas compressor station, which provides electricity transmission to the network from a DC link. Methods. Theoretical foundations of electrical engineering, electric drive theory, automatic control theory, computer simulation of nonlinear dynamic systems using the Matlab/Simulink software package and numerical solution methods. Results. The authors have developed and described in detail network inverter control system, simulating the behavior of a synchronous machine, as well as taking into account the physical limitations of the converter. Using computer simulation, the approbation of the designed and existing converter control system was carried out. Based on the obtained simulation results, a comparative analysis of the operation of two systems in static and dynamic modes was carried out. Conclusions are drawn about the advantages and disadvantages of the proposed system. Conclusions. The use of virtual synchronous machine type converters in the implementation of distributed generation is one of the ways to preserve the inertia of the power system necessary to maintain stable operation of the electric network of the gas compressor station. The ability to work in an autonomous network of these converters and their smooth transition to this mode will also improve the reliability of the gas compressor station power supply system