Modeling of synchronous machines including voltage regulation

• Autorzy: Kanálik Martin , Margitová Anastázia , Kolcun Michal

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2019.07.26

Warianty tytułu

PL

Modelowanie maszyn synchronicznych z uwzględnieniem regulacji napięcia

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Synchronous machines are intensively used as generators due to their very good voltage and frequency regulation characteristics. To study the control of the generated active and reactive power it is necessary to have a very accurate mathematical dynamic models to implement efficient simulations. This article deals with the modelling of synchronous generators (machines) including their voltage regulation systems for the purposes of voltage transient analysis. There is a principle of mathematical modelling of the synchronous machine, including its voltage regulation system described in the first part of the article. The modelling of the synchronous machine and its excitation system response to the rapid load changes, in particular to the rapid reactive power changes, is based on real measured data, according to the machine parameters and the response of recorded voltage and current changes on its terminals. Described methodology does not follow standard procedures for modelling the excitation systems and is based on the analytical solution of the differential equations. Verification of the created mathematical model is performed by comparing simulated and real measured data, which is realized in the second part of the article.

PL

Maszyny synchroniczne wykorzystuje się powszechnie jako generatory ze względu na ich bardzo dobrą charakterystykę regulacji napięcia i częstotliwości. W badaniach sterowania wytwarzaniem mocy czynnej i biernej, do zaimplementowania wydajnych symulacji, niezbędne są bardzo dokładne modele matematyczne układów dynamicznych. W artykule omówiono modelowanie generatorów synchronicznych, w tym ich układów regulacji napięcia do celów analizy napięcia przejściowego. W pierwszej części opisano zasady matematycznego modelowania maszyny synchronicznej, w tym jej systemu regulacji napięcia. Modelowanie maszyny synchronicznej i reakcji jej układu wzbudzającego na szybkie zmiany obciążenia, w szczególności mocą bierną, oparto na rzeczywistych danych pomiarowych, zgodnie z parametrami maszyny i odpowiedzią zarejestrowanych zmian napięcia i prądu na jej zaciskach. Opisana metodologia jest odmienna od standardowych procedur modelowania układów wzbudzenia i bazuje na analitycznym rozwiązaniu równań różniczkowych. Weryfikację opracowanego modelu matematycznego zrealizowano przez porównanie symulowanych i rzeczywistych danych pomiarowych, co przedstawiono w drugiej części artykułu.

Słowa kluczowe

EN

modeling of synchronous generator; voltage regulation; excitation systems

PL

modelowanie generatora synchronicznego; regulacja napięcia; pobudzenie systemu

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2019
• Tom: R. 95, nr 7
• Strony: 125--132
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kanálik Martin

• Technical University of Košice, Faculty of Electrotechnics and Informatics, Department of Electric Power Engineering, Mäsiarská 74, 040 01 Košice, Slovakia

autor

Margitová Anastázia

• Technical University of Košice, Faculty of Electrotechnics and Informatics, Department of Electric Power Engineering, Mäsiarská 74, 040 01 Košice, Slovakia

autor

Kolcun Michal

• Technical University of Košice, Faculty of Electrotechnics and Informatics, Department of Electric Power Engineering, Mäsiarská 74, 040 01 Košice, Slovakia

Bibliografia

• [1] Margitová A., Modelovanie prechodných javov synchrónnych strojov, Technická univerzita v Košiciach, 2017, diploma thesis
• [2] Džmura J., Úvod do stability prenosu elektrickej energie, Technická univerzita v Košiciach, 2012
• [3] Park R. H., Two-Reaction Theory of Synchronous Machines - Generalized Method of Analysis - Part I and Part II, AIEE Trans., 48 (1929), 716-727, 52 (1933), 352-355
• [4] Concordia C., Synchronous Machines, John Wiley & Sons, 1951
• [5] Kimbark E. W., Power System Stability, Vol. III: Synchronous Machines, John Wiley & Sons, 1956
• [6] Machowski J., Bialek J. W., Bumby J. R., Power System Dynamics: Stability and Control, John Wiley & Sons, 2008
• [7] Kundur P., Power System Stability and Control, McGraw-Hill, 1994
• [8] Padiyar K. R., Power System Dynamics: Stability and Control, BS Publications, 2008
• [9] Anderson M., Fouad A. A., Power System Control and Stability, Iowa State University Press, 1977
• [10] Saadat H., Power System Analysis, McGraw-Hill, 1999
• [11] Kanálik M., Margitová A., Trojfázové skratové prúdy na svorkách synchrónneho generátora určené podľa normy STN EN 60909-0 a pomocou matematického modelu synchrónneho generátora, Elektroenergetika: International Scientific and Professional Journal on Electrical Engineering, 11 (2018), No. 1, 35-44
• [12] Barakat A., Tnani S., Champenois G., Mouni E., Analysis of Synchronous Machine Modeling for Simulation and Industrial Applications, Elsevier, 18 (2010), 1382-1396
• [13] Murgaš J., Foltin M., Blaho M., Budiace systémy elektrární na území Slovenskej republiky, ATP Journal, 7 (2011)
• [14] Computer Representation of Excitation Systems. IEEE Trans., PAS-87 (1968), 1460-1464
• [15] Excitation System Models For Power System Stability Studies.. IEEE Trans., PAS-100 (1981), No. 2, 494-509

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).