Разработка ученых НГТУ НЭТИ обеспечит надежное и эффективное управление генераторами в энергетических системах

В Новосибирском государственном техническом университете НЭТИ разработали автоматическое устройство с возможностью синхронизации генераторов различными методами, которые учитывают режим работы энергосистемы. Данная разработка направлена на решение проблемы обеспечения надежного и эффективного управления генераторами в энергетических системах. 

Проект вошел в число победителей конкурса «Студенческий стартап» федерального проекта «Платформа университетского технологического предпринимательства». Кроме того, автор проекта аспирант НГТУ НЭТИ Виктория Фёдорова была удостоена стипендии регионального правительства на разработку данного устройства. Также Виктория стала одним из победителей конкурса на предоставление именных стипендий правительства Новосибирской области. Награду ей вручил губернатор Новосибирской области Андрей Травников.

«Я начала работать над разработкой автоматического устройства ускоренной синхронизации генераторов еще на четвертом курсе бакалавриата. На факультете энергетики есть учебная электростанция, нужно было существующую систему синхронизации этой электростанции заменить на новый микропроцессорный терминал. С началом проекта мы начали более подробно разбираться с процессом синхронизации (это алгоритм действий, который помогает включать синхронные генераторы на параллельную работу с энергосистемой, чтобы они снабжали потребителей электроэнергией). В ходе исследования были обнаружены некоторые проблемы. Первая из них — человеческий фактор: выполнение операции может привести к повреждениям оборудования, поэтому процесс синхронизации должен быть максимально автоматизирован. Кроме того, в энергосистеме существуют различные аварийные ситуации, поэтому не всегда рационально использовать только один метод синхронизации. В электроэнергетике на практике применяются два метода — точной синхронизации и самосинхронизации. Однако существуют аварийные ситуации, которые не позволяют успешно проводить процесс синхронизации существующими методами. Мы решили создать автоматическое устройство синхронизации с цифровыми алгоритмами, которые будут интегрированы в микропроцессорный терминал. В рамках проекта мы разработали собственный метод — метод ускоренной синхронизации. Он позволяет быстро включать генератор в работу, когда это нужно, и с допустимыми для генератора условиями, чтобы он не вышел из строя. Таким образом, в работе устройства используются как два существующих метода, так и метод, разработанный нами», — рассказала Виктория Фёдорова.

По словам Виктории, разработка направлена на решение проблемы обеспечения надежного и эффективного управления генераторами в энергетических системах. Устройство состоит из трех частей: измерительной (датчики для измерения параметров генератора и энергосистемы: токов, напряжения, частоты, мощности и т. д.), логической (автоматические цифровые алгоритмы) и части выходных воздействий. Логическая составляющая включает в себя микропроцессорный терминал и программное обеспечение для обработки данных, полученных из первого блока (сначала измеряются величины, затем они оцифровываются, попадают в логическую часть, далее по заданным алгоритмам определяются подходящие условия для включения генератора в сеть). С помощью выходных воздействий непосредственно регулируются параметры генератора, происходит его подключение к энергосистеме и реагирование на аварийные ситуации.

«Области применения разработки — электроэнергетика, промышленность, образование и наука. Если говорить про электроэнергетику, это генерирующие компании с электростанциями и крупные промышленные предприятия с собственной генерацией, которые используют ее для электроснабжения производственных процессов. Если говорить про сферу образования, это высшие учебные заведения, где можно поставить микропроцессорный терминал или интегрировать наши алгоритмы в свой терминал и использовать для проведения лабораторных работ, научных исследований. В сфере науки потенциальные потребители — кластеры и департаменты НТИ, потому что устройство инновационное и может быть применимо при разработке комплексных решений», — отмечает Виктория Фёдорова.

Разработчик также добавила, что существуют аналоги устройства, как отечественные, так и зарубежные, но научная новизна проекта заключается в том, что среди современных аналогов нет полноценной автоматической мультисистемы, которая способна выполнять процесс синхронизации в условиях неопределенности режима работы энергосистемы. Разработка имеет расширенный по сравнению с аналогами функционал, потому что, во-первых, одно устройство может выполнять синхронизацию различными методами, во-вторых, оно может синхронизировать сразу несколько генераторов. Стоимость разработки ниже по сравнению с аналогами. Кроме того, алгоритмическая часть устройства цифровая, поэтому она корректируется и ее можно подстраивать под возможности генератора любой мощности.

«Мы разработали алгоритмы, интегрировали их в микропроцессорный терминал, сделали упрощенный интерфейс и вывели необходимые параметры на дисплей. Также провели полевые испытания на учебном генераторе, показавшие, что устройство работает корректно. Метод, который мы разработали в рамках проекта, показал достаточно хорошие результаты: включение генератора происходит в два раза быстрее, чем при использовании традиционного метода точной синхронизации, при этом его параметры в момент включения не превышают допустимых», — добавила Виктория Фёдорова.

В планах — расширение данной разработки и создание комплексной системы, которая будет выполнять процесс управления генератором в полном объеме, от его включения в сеть до регулирования различных параметров, и дополнительно обеспечивать надежность работы оборудования за счет интеграции в устройство алгоритма релейной защиты.