Детальная информация

Объектом исследования является система регулирования синхронных генераторов на примере пылеугольной ТЭЦ мощностью 100 МВт с применением международного стандарта МЭК 61850. Цель работы — разработать и исследовать методы модернизации систем регулирования генераторов с учётом цифровых протоколов для повышения надёжности и оперативности управления. В работе использованы методы моделирования динамических процессов в MATLAB/Simulink, расчёта токов короткого замыкания, анализа систем возбуждения и регуляторов напряжения и частоты, а также интеграции устаревшего оборудования через цифровые шлюзы. Результаты показали, что внедрение МЭК 61850 позволяет сократить время реакции системы регулирования с 2 секунд до 50 миллисекунд, повысить точность и надёжность управления, а также обеспечить совместимость оборудования разных производителей. Экономическая оценка подтверждает окупаемость модернизации за 1,5–2 года. Область применения результатов — модернизация и проектирование систем автоматизации электростанций, цифровые подстанции, повышение устойчивости и безопасности энергосистем. В заключение отмечается, что использование современных информационных технологий, включая MATLAB/Simulink для моделирования, протоколы МЭК 61850, цифровые шлюзы Siemens SICAM и облачные сервисы для мониторинга, существенно повышает эффективность и надёжность систем регулирования генераторов.

The research object is the control system of synchronous generators exemplified by a 100 MW pulverized coal CHP plant using the international IEC 61850 standard. The aim is to develop and study modernization methods for generator control systems considering digital protocols to improve reliability and operational speed. The study employs dynamic process modeling in MATLAB/Simulink, short circuit current calculations, analysis of excitation and voltage/frequency regulators, and integration of legacy equipment via digital gateways. Results demonstrate that IEC 61850 implementation reduces control system response time from 2 seconds to 50 milliseconds, enhances accuracy and reliability, and ensures interoperability of equipment from different manufacturers. Economic analysis confirms payback within 1.5–2 years. The application area includes modernization and design of power plant automation systems, digital substations, and enhancement of power system stability and safety. In conclusion, the use of modern IT tools, including MATLAB/Simulink for modeling, IEC 61850 protocols, Siemens SICAM digital gateways, and cloud monitoring services, significantly improves the efficiency and reliability of generator control systems.

• Реферат (на русском)
• Abstract (in English)
• Введение
• Глава 1. Проектирование электростанции: выбор оборудования и расчёт токов короткого замыкания
  • 1.1 Параметры станции
  • 1.2 Выбор основного оборудования
  • 1.3 Выбор состава механизмов СН
  • 1.4 Расчёт числа линий РУ
  • 1.5 Выбор схемы рабочего и резервного электроснабжения СН. Выбор мощности рабочих и резервных трансформаторов СН первой и второй ступеней трансформации.
  • 1.6 Выбор главной схемы электрических соединений
• Глава 2. Расчёт токов короткого замыкания
  • 2.1 Расчёт параметром элементов и построение схемы замещения
  • 2.2 Расчёт токов КЗ в точке К1 (шины РУ)
  • 2.3 Расчёт токов КЗ в точке К2 (выход генератора)
  • 2.4 Расчёт токов короткого замыкания в схеме СН
  • 2.5 Расчет токов КЗ при питании от рабочего ТСН
  • 2.6 Расчет токов КЗ при питании от резервного ТСН
  • 2.7 Результаты расчётов токов КЗ
• Глава 3. Выбор коммутационных аппаратов, шин, кабелей, токопроводов, гибких проводов
  • 3.1 Выбор выключателей и разъединителей РУ 220 кВ
  • 3.2 Выбор генераторного выключателей и разъединителей
  • 3.3 Выбор выключателя ввода на секцию 6,3 кВ
  • 3.4 Выбор выключателя наиболее мощного присоединения
  • 3.5 Выбор генераторного токопровода производится по утяжелённому режиму.
  • 3.6 Выбор токоведущей части для сборных шин РУ 220 кВ
  • 3.7 Выбор токопровода собственных нужд на стороне НН ТСН
  • 3.8 Выбор кабеля самого мощного присоединения
  • 3.9 Выбор кабеля электродвигателя средней мощности
  • 3.10 Выбор кабеля самого маломощного электродвигателя
• Глава 4. Актуальные подходы к стабилизации режимов работы синхронных генераторов
  • 4.1 Основные задачи регулирования
  • 4.2 Введение в системы возбуждения
  • 4.3 Структура системы возбуждения
  • 4.4 Регуляторы возбуждения
  • 4.5 Классификация систем возбуждения
  • 4.6 Типы регуляторов возбуждения
  • 4.7 АРС
• Глава 5. Стандарт МЭК 61850: архитектура и роль в автоматизации электроэнергетических систем
  • 5.1 Краткий обзор стандарта МЭК 61850, основные положения и задачи
  • 5.2 Основные сервисы связи МЭК 61850
  • 5.3 Иерархия данных
  • 5.4 Логические узлы для управления генератором
  • 5.5 Роль стандарта МЭК 61850 в регулировании работы генератора
  • 5.6 Шлюзы в цифровых подстанциях и при внедрении МЭК 61850
  • 5.7 Системы передачи данных до стандарта МЭК 61850
  • 5.8 Физические каналы передачи данных в стандарте МЭК 61850
• Глава 6. Моделирование системы в Simulink
  • 6.1 Описание модели синхронной машины
  • 6.2 Моделирование регуляторов
  • 6.3 Моделирование элементов системы
• Глава 7. Оценка эффективности системы регулирования на основе экспериментальных данных
• Вывод
• Список литературы