Similar presentations:
Структурная схема объекта. (Лекция 5)
1. Электромеханические переходные процессы в электроэнергетических системах
ЛЕКЦИЯ 5Структурная схема объекта
Электромеханические
переходные процессы в
электроэнергетических
системах
Формирование сигналов регулирования
Структурная схема САРВ
Характеристическое уравнение и его коэффициенты
Области колебательной устойчивости
Динамическая устойчивость
2. Структурная схема для исследования статической устойчивости
3. Структурная схема простейшей регулируемой энергосистемы
4. Алгоритм регулирования
U U W ( U K I Kf
f 0
Г
oU
СТ
Гr
КОМП
I )
r
U
РФ
К U K W I
'
1U
'
Г
1 if
1 if
f
K f K W f ,
'
of
U
1f
1f
U
4
5. Входные сигналы системы регулирования
α = Xd /XdΣ
5
6. Структурная схема системы регулирования
67.
78. Коэффициенты характеристического уравнения
89. Качественная иллюстрация влияния алгоритма канала регулирования напряжения на области колебательной устойчивости генератора
1 – включен только канал регулирования напряжения(АРН);
2 – включен АРН + производная напряжения U’;
3 – АРН + U’ + PSS;
4 – АРН + U’ + производная тока возбуждения;
5 – АРН + U’ + PSS + производная тока возбуждения
9
10. Предельно допустимые коэффициенты усиления по отклонению напряжения
коэффициенты усиленияпо отклонению
напряжения
11. Общие положения теории динамической устойчивости
• Статическая устойчивость – необходимое, нонедостаточное условие функционирование ЭЭС
• Более реальны возмущения большой
амплитуды
(КЗ, вкл/откл крупной нагрузки, линий и т.д.)
• однофазное КЗ 0,12 сек. и откл. фазы на 1 сек. (цикл
ОАПВ)
• двухфазное на землю КЗ 0,12 сек. и откл. ЛЭП на 0,5
сек.
• Трехфазное – самое простое для расчетов,
мощность генератора равна нулю
• Для несимметричных КЗ – эквивалентные шунт
и эдс
12. ЗАДАЧИ АНАЛИЗА ДИНАМИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ
-а) расчет параметров динамического перехода при
эксплуатационных или аварийных отключениях
нагруженных элементов электроэнергетической системы;
б) определение параметров динамических переходов при КЗ
в системе с учетом различных факторов:
возможного перехода одного несимметричного КЗ в другое
например, однофазного в двухфазное);
работы автоматического повторного включения (АПВ)
элемента, отключившегося после КЗ, и т. п.
Основная задача – определение предельных времен отключения и
выработка ПА мероприятий
13. ХАРАКТЕРИСТИКИ РАЗЛИЧНЫХ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ
пВид аварии
1
2
1 Трёхфазное к.з.
Обозначение
Δz(n)
I1
m(n)
3
(3)
4
5
6
2 Двухфазное к.з. на
землю
(1,1)
3 Разрыв одной
фазы
(1р)
4 Двухфазное к.з.
(2)
5 Однофазное к.з. на
землю
(1)
6 Разрыв двух фаз
(2р)
0
E1
1
z1
z2 z0
z2 z0
E1
z z
z1 2 0
z2 z0
z2
E1
z1 z 2
z2+z0
E1
z1 z 2 z 0
1,5÷√3
√3
3
14. Схема рассматриваемой ЭЭС
U = const• Простейшая система «машина-линия-ШБМ»
C
Eq
xd
U C = const
U1
x вн
• Характеристика мощности генератора
Eq U c
P
sin
xd
15. СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ ДЛЯ РАСЧЁТОВ ДИНАМИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ
Принципиальная схема электропередачи (а) исхемы замещения для
- нормального (б),
- аварийного (в)
- послеаварийного (г)
режимов
16. Уравнение движения ротора и «простой переход»
• Уравнение движения ротора генератораTJ d 2
ds 1
1
d
PТ P или
PТ P P,
c s
2
c dt
dt TJ
TJ
dt
• При PT > P ротор ускоряется, PT < P – тормозится
• Угол не изменяется скачком ни при каких
изменениях схемно-режимных условий
• Простой переход – процесс, возникающий
вследствие однократного неустранимого
изменения схемно-режимных условий
• Абстракция как и «малое возмущение»
17. Характеристики мощности в простом переходе
• Нормальный 1,2/ аварийный
(откл.цепи ЛЭП) режимы
P
P
1,0
0,8
d
0,6
c
a
P т=P 0
e
0,4
b
0,2
0,0
0
30
0
60
’0
90
max
120
150
180
, град
18. Анализ протекания переходного процесса
• Отключение одной цепи – увеличение экв.инд.сопр.• Уменьшение характеристики мощности
• Небаланс мощности на валу агрегата – ротор получает
положительное ускорение (отрезок «bc»)
• За счет инерции (TJ) проскакивает точку «с»
• Далее ротор тормозится (отрезок «cd») и после нескольких
периодов колебаний возвращается в точку «с»
• Точка «с» – более тяжелый режим с меньшим запасом
статической устойчивости
19. Работа сил ускорения и торможения
• Работа сил – произведениемощности на путь
o/
max
Aторм Pd
Aуск Pd
o
o/
• Энергия запасаемая ротором в процессе ускорения (фигура
«abca») или торможения (фигура
ds «cdec»)
Pd TJ c sdt cTJ sds
dt
• Критерий динамической устойчивости
Aуск –Aторм
правило площадей
20. Пример устойчивого / неустойчивого перехода
0,00,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
0
t
P
b
c
030 '0
a
60
120
150
180
, град
Pт = P0
Процесс неустойчив
Процесс устойчив
max
90
e
d
P
Пример устойчивого / неустойчивого
перехода
21. Общий случай расчетов динамической устойчивости
• Реальный расчетный случай – К(1) или К(1,1)• При К(1,1) посадки напряжения в сети
чрезвычайно велики
• Последующее отключение цепи ЛЭП
• Т.о., рассматривается три режима при аварии
• нормальный режим (две цепи ВЛ в работе)
• аварийный режим К(1,1)
• послеаварийный режим (отключена одна цепь)
• В приближенных расчетах значения шунтов
выбираются для обеспечения посадки
напряжения на 30, 60 и 100%
22. Характеристики мощности для НР, АР и ПАР
P1,2
Н.Р.(1)
1,0
0,8
0,6
P т=P 0
0,4
П.А.Р.(2)
0,2
0,0
0
0
30
откл.пред.
60
90
А.Р.(3)
кр.
120
150
180
, град
23. Правило площадей для НР, АР и ПАР
• Общие выражения для площадок ускорения и торможенияAуск
откл
Po Pm АР sin d ,
o
Aторм
кр
Po Pm ПАР sin d
откл
• Равенство площадок и доп.преобразования дают (при
постоянстве ускоряющей мощности Pср)
2 КЗTJ
tКЗ пред
C Pср
где
КЗ откл.пред. 0
24. Применение правила площадей для анализа динамической устойчивости генератора
Ускорение ротораТорможение ротора
25. АВАРИЙНЫЙ РЕЖИМ ПРИ ПРЕДЕЛЬНОМ ВРЕМЕНИ ОТКЛЮЧЕНИЯ КЗ
26. Времена отключения коротких замыканий
• Нормативные времена отключения220 кВ
330, 500 кВ
750 кВ
1150 кВ
0,16 сек.
0,12 сек.
0,1 сек.
0,08 сек.
• Минимальные времена с учетом современных технических
средств (релейная защита + выключатель) – 0,05-0,06 сек.
27. Меры повышения динамической устойчивости (1)
• Сокращение времени отключения КЗ• Электрическое торможение (последовательное / параллельное)
генератора
• Отключение нагрузки
• Отключение генераторов
• Воздействия в УПК
28. Меры повышения динамической устойчивости (2)
• Автоматическое повторное включение• снижение тока подпитки дуги до 50-70 А происходит
за 0,2-0,4 сек.
• важна проверка цикла ОАПВ (РЗ+выключатель, дуга, обратная подготовка к
включению)
• Регулирование мощности турбины
• каскады крупных ГЭС
• ОЭС Северо-Запада – Путкинская (г.Кемь) в Карелии, Княжегубская ГЭС за Полярным
кругом
• ОЭС Центра – каскад Волжских ГЭС
• экономическое стимулирование за счет увеличения закупочных цен на эл/эн
• быстрые парогазовые установки (типа СЗ ТЭЦ)
29. ВЛИЯНИЕ УВЕЛИЧЕНИЯ МОМЕНТА ИНЕРЦИИ И ПОВЫШЕНИЯ БЫСТРОДЕЙСТВИЯ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ И ЗАЩИТ
ИНЕРЦИИ И ПОВЫШЕНИЯБЫСТРОДЕЙСТВИЯ
ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ И ЗАЩИТ
30. ВЛИЯНИЕ АВАРИЙНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТУРБИН
31. Расчеты динамической устойчивости в реальных ЭЭС
• Extended Equal Area Criteria (EEAC)• эквивалентирование реальной модели ЭЭС до
простейшей системы «машина-шины»
• рассмотрение правила площадей
• Аналитических методов исследования нелинейных
систем а-ля ЭЭС на данный момент не существует
• Численное моделирование переходных процессов
с учетом выполняемых коммутаций, ограничений
и пр.
• в проектных организациях – программа МУСТАНГ-95
• кафедра «ЭСиС» – модели ЭЭС на основе объектноориентированного языка моделирования динамических
систем Modelica (реализованное на основе программы
Dymola)
32. Пример расчета динамики крупного транзита
синий н – tКЗ=1,0 сек.;красный – tКЗ=1,2 сек.;
зеленый – tКЗ=1,245 сек.;
фиолет. – tКЗ=1,248 сек.;
черный – tКЗ=1,24827865 сек.;
синий в – tКЗ=1,24827875 сек.;
33. Спасибо за внимание!!!
Адрес в Интернет:www.eps.spbstu.ru
кафедра «Электрические Системы и Сети»,
СПбГПУ, Россия