| Abstract | Električni strojevi projektiraju se optimirano s maksimalnim iskorištenjem materijala. Posljedica toga je radno područje stroja u nelinearnom području magnetske karakteristike željeza i velikim strujnim opterećenjima. U tom radnom području induktiviteti u stroju izrazito su promjenjivi s radnim točkama opterećenja stroja, te u takvim uvjetima određivanje granica dozvoljenog radnog područja velikih proizvodnih jedinica složen je problem. Prezentiran je niz postojećih objavljenih načina za izračun utjecaja nelinearnosti na odnose elektromagnetskih veličina u stroju. U traženju najjednostavnijeg i najefikasnijeg načina opisivanja stacionarnih radnih stanja sinkronih strojeva koji bi obuhvatio magnetsko zasićenje (magnetic saturation) i efekt poprečne magnetizacije (cross-magnetization effect), modeli sa strujno ovisnim funkcijama ulančenih tokova (u daljnjem tekstu Ψ(I) funkcije) pokazali su se najpraktičnijima. U slučaju opisivanja ulančenih tokova polinomnim Ψ(I) funkcijama osnovna prednost u postavljanju modela je ta da se identifikacija koeficijenata složenog nelinearnog sustava svodi na rješavanje linearnog sustava jednadžbi. Jednom identificiran model nadalje se jednostavno koristi pomocu polinomnih Ψ(I) funkcija u svim pogonskim stanjima na kojima je model identificiran. Međutim, u daljnjem testiranju polinomnih Ψ(I) funkcija uocena je njihova nezgodna karakteristika s kojom znatno gube točnost odmah izvan područja u kojem su identificirane, premda su vrlo točne unutar tog područja. ˇ Osnovni problem pri postavljanju modela stacionarnih stanja sinkronog generatora čija namjena bi bila izračunavanje granica pogonske karte je u tome što traženi model treba čim točnije opisivati ponašanje stroja u rubnom području oko granica pogonske karte i izvan dozvoljenog područja, a u tom području u praksi na velikim generatorima u komercijalnoj upotrebi nije dozvoljeno niti moguće napraviti mjerenja na kojima bi se taj model identificirao. Zbog registriranih nepovoljnih karakteristika polinomnih Ψ(I) funkcija istaknuta je potreba za pronalaženjem takvog modela koji bi na osnovi poznatog ponašanja stroja u dozvoljenom području rada čim točnije opisivao ponašanje stroja u nedozvoljenom području rada, odnosno izvan granica pogonske karte. Prezentiran je model sigmoidnih Ψ(I) funkcija, čiji oblik odgovara izgledu nelinearne krivulje magnetiziranja aktivnih dijelova sinkronog generatora, koja je odraz magnetskog zasićenja i drugih nelinearnih pojava, poput efekta poprečne magnetizacije. Takvom funkcijom omogućava se bolje predviđanje nelinearnih magnetskih pojava u stroju, izvan dozvoljenog područja u kojemu je model identificiran. |
| Abstract (english) | In an electric power system, the most efficient and cost-effective way of voltage regulation is the one that provides corrective measures closest to the part of the network where the consumption is, i.e., the cause of voltage condition deterioration and where the deviations from the nominal voltage are significant. This way, the unnecessary flows of reactive power are reduced, which produces active losses, overwhelms the network, and thus reduces the transmission capacity for the primary line task, which is the transmission of active power. Therefore, in a classic strategy of the electric power system control, synchronous generators have been used as sources of active power, while the rest of the equipment, such as capacitor banks, thyristor controlled capacitors (TSC), inductances (TSR), and synchronous compensators were used to produce reactive power and to regulate voltage in the network. Due to their abundance and distributed arrangement in all parts of the network, the most appropriate solution is to use the existing production units for this purpose. Due to their capability of working in inductive and capacitive areas with continuous, quick, and precise regulation, they present the best solution for regulating voltage conditions in an electric power system. Historically, the purpose of a power plant was focused on producing active power, while the production of reactive power was not considered as a relevant option. Because of this, the operating points of the generator in real conditions could be kept conservatively in a safe area, far from the permitted reactive power border area. Synchronous generator manufacturers provide capability diagrams of generators with fixed limits based on calculated data from the classic vector-phasor diagram with constant reactances and are verified once as a part of warranty tests during machine handovers. Users of the units were not motivated to precisely determine safe limits by the reactive power coordinate, which considers complex electromagnetic effects in the machine that can be confirmed with measurements. Due to this, the possible generator production capacity was idle in large zones of the generator capability diagram, while it could safely be utilized and contribute to the stability of voltage conditions of the electric power system, avoiding voltage breakdown or reducing over-voltages. |
