БЬЕФ Модель гидроагрегата

Для обеспечения быстрого пуска регулятора гидротурбины на объекте заказчика необходима комплексная проверка и тестирование системы у поставщика. Мы считаем, что единственным методом, который позволяет это сделать, является создание комплексной модели.

Модель гидроагрегата, которую мы создали, представляет собой программно-аппаратный комплекс, имитирующий поведение гидроагрегата в различных режимах и откликающийся на различные управляющие воздействия. Очень важно то, что модель является внешней и независимой по отношению к шкафу управления, так как она подключается к нему через штатный клеммник. Модель воспринимает управляющие сигналы от шкафа регулятора и формирует электрические сигналы от "датчиков" турбины.

Функционально модель включает:

• математические модели гидроагрегата и энергосистемы, имитирующие поведение агрегата при работе в различных схемно-режимных условиях (изолированный район с варьируемыми долями омической и моторной нагрузок, мощная сеть с различной степенью влияния агрегата на частоту в ней);
• математические модели регулятора и электрогидравлической следящей системы (ЭГСС);
• программный имитатор команд управления регулятором и контролируемых им сигналов с графическим интерфейсом;
• устройство связи математической модели с регулятором по штатным каналам ввода-вывода.

Математическая модель гидроагрегата позволяет апроксимировать зависимости статических моментных и расходных характеристик от положений регулирующих органов (одного или двух) и действующего напора для конкретного типа рабочего колеса. Точность моделирования при этом полностью определяется данными, предоставляемыми изготовителями рабочих колес, либо получаемыми при проведении натурных испытаний. Моделирование гидроудара выполняется с учетом либо без учета упругости водовода, в зависимости от характеристик последнего. Параметры гидроудара и постоянная времени ротора гидроагрегата - настраиваемые. Также можно менять коэффициент саморегулирования нагрузки (при имитации работы на выделенный район).

Модель энергосистемы позволяет учитывать такие параметры, как постоянную времени, коэффициент жесткости и коэффициент демпфирования синхронных качаний. Все эти параметры можно изменять в широких пределах.

Модели регулятора и ЭГСС включены в состав комплексной модели с целью предварительной проверки правильности ввода характеристик и задания коэффициентов настройки математических моделей гидроагрегата и энергосистемы.

Кроме контроля правильности моделирования, это позволяет выполнить предварительный подбор коэффициентов настройки для реального регулятора, что существенно ускорит процесс сдачи его заказчику.

Программный имитатор команд управления регулятором и контролируемых им сигналов позволяет формировать требуемые для всесторонней проверки регулятора команды и внешние сигналы (в том числе действующий напор, сигнал группового управления и необходимую дискретную информацию).

Устройство связи математической модели с регулятором по штатным каналам ввода-вывода обеспечивает их совместную работу по замкнутой схеме при полной гальванической развязке всех силовых и сигнальных цепей. От испытуемого регулятора в модель передаются (в виде токового сигнала 4-20 мА) положения регулирующих органов. От модели в регулятор передаются текущие расчетные значения мощности, напора и группового задания (токовые сигналы), состояние выключателя генератора (дискретный сигнал), а также значение скорости вращения ротора и частоты энергосистемы (в виде меандров).

Программное обеспечение имеет двухуровневую структуру:

• нижний уровень составляют процессы, выполняющие задачи реального времени;
• на верхнем уровне решается задача взаимодействия с пользователем.

Описанное программное обеспечение позволяет:

• сохранять и загружать параметры и характеристики модели гидроагрегата из отдельного файла, что дает возможность проверять работоспособность регулятора с разными типами гидроагрегатов;
• проводить моделирование процессов, происходящих в гидроагрегате, с шагом дискретизации 10 мс;
• производить архивирование команд управления и ответных сигналов регулятора (это позволяет контролировать правильность работы архива событий регулятора путем сопоставления записей);
• производить запись и последующее воспроизведение графиков переходных процессов, а также вывод их на печать (до восьми параметров).