98848

РАСЧЁТ ПЕРЕХОДНЫХ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ

Курсовая

Энергетика

Расчёт динамической устойчивости ЭЭС при неизменной переходной ЭДС генератора. Оценка статической устойчивости электрической системы на основе анализа характеристического уравнения. Проверим статическую устойчивость по критерию Гурвица Для устойчивости достаточно чтобы все определители Гурвица были больше нуля и Составим определитель Гурвица умножаем обе части уравнения на -1 По критерию Гурвица система тоже статически устойчива т. Определение запаса апериодической статической...

Русский

2016-07-13

8.27 MB

0 чел.

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

ИВАНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ имени В.И.Ленина

КУРСОВАЯ РАБОТА

НА ТЕМУ:

" РАСЧЁТ ПЕРЕХОДНЫХ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В   ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ "

Выполнил: студент группы 3-24

Едриванов В.И.

Проверил:

Мартиросян А.А.

Кафедра “Электрические системы”

Иваново 2006 г.

 Вариант №162 

Дано:

Активные и реактивные мощности эквивалентного генератора станции и нагрузки, напряжения эквивалентного генератора станции.

    .                       Параметры системы.

Данные эквивалентного генератора.

Синхронные сопротивления:

Переходное сопротивление:

Сопротивление обратной последовательности эквивалентного генератора:

Постоянная инерции:

Коэффициент демпфирования:

Постоянная времени обмотки возбуждения:

Сопротивление трансформатора:

Сопротивление линии:

Сопротивление автотрансформатора:

Параметры системы регулирования возбуждения эквивалентного генератора.

Коэффициент по отклонению напряжения:

Коэффициент по отклонению угла:

Постоянная времени возбудителя и регулятора:

 Данные о коротком замыкании.

Место короткого замыкания точка К2.

Вид КЗ: Двухфазное на землю.

Длительность КЗ                  

Сопротивление нагрузки обратной последовательности:

Сопротивление нагрузки нулевой последовательности:

Сопротивление  нулевой последовательности линии:    

1. Расчёт динамической устойчивости ЭЭС при неизменной переходной ЭДС

                                                             генератора.

1.1 Нормальный режим.

Расчётная переходная ЭДС:

Напряжение в точке подключения нагрузки:

Сопротивление нагрузки, заданной активными и реактивными мощностями:

Сопротивление связи:

Потери мощности:

Активная и реактивная мощности, выдаваемые в систему по двум параллельным ЛЭП:

Напряжение на шинах приёмной системы:

1.2 Аварийный режим.

Двухфазное замыкание на землю в точке

Рассчитываем обратную и нулевую последовательность для нахождения аварийного шунта.

            Обратная последовательность.

Сворачиваем схему к месту короткого замыкания.

Нулевая последовательность.

Z =

1.3Построение угловой характеристики

Расчёт ведём на ЭВМ в программе RRSwin1

Изменяя угол находим и вписываем эти значения в таблицу 1.1 .

угол δ

Нормальный режим                    РГ Ι

Аварийный режим                РГ ΙΙ

Послеаварийный режим                  РГ ΙΙΙ

0

0.0664

0.0536

0.0811

10

0.38

0.314

0.348

20

0.683

0.566

0.606

30

0.966

0.802

0.847

40

1.22

1.01

1.06

50

1.44

1.2

1.25

60

1.61

1.34

1.4

70

1.74

1.45

1.5

80

1.82

1.51

1.57

90

1.84

1.53

1.58

100

1.8

1.5

1.55

110

1.72

1.43

1.48

Продолжение таблицы 1.1

120

1.58

1.31

1.36

130

1.39

1.16

1.2

140

1.16

0.971

1.01

150

0.903

0.753

0.782

160

0.614

0.514

0.536

170

0.308

0.259

0.275

180

-0.00622

-0.0022

0.00645

Пример: нормальный режим.

аварийный режим

послеаварийный режим


По полученным данным для трёх режимов, строим угловую характеристику

Из графика находим предельный угол отключения, уравновешивая площадки ускорения и торможения.

1.4Построение зависимости угла  от времени.

Графически добиваемся - предельный угол отключения.

-устойчивый режим

-неустойчивый режим

Для определения функции 0(t) (угла от времени) воспользуемся методом последовательных интервалов.

Длительность расчетных интервалов примем равной 0,1с.

 

Для 1-го интервала определим

Избыток мощности в начале интервала:    

Угол в начале первого интервала:

Приращение угла за интервал:

Угол к концу первого интервала:

Для 2-го интервала определим

Избыток мощности в начале интервала:    

Приращение угла за интервал:

Угол в начале второго интервала:

Угол к концу второго интервала:

Для 3-го интервала определим

Избыток мощности в начале интервала:    

Приращение угла за интервал:

Угол в начале третьего интервала:

Угол к концу третьего интервала:

Для 4-го интервала определим

Избыток мощности в начале интервала:    

Приращение угла за интервал:

Угол в начале четвёртого интервала:

Угол к концу четвёртого интервала:

Из графика зависимости движения ротора от времени находим и сравниваем его с :

;

Вывод: т.к. время короткого замыкания меньше придельного времени отключения то площадка ускорения будет меньше площадки торможения и по этому данная ЭЭС будет  динамически устойчива.

График зависимости угла от времени.

2. Оценка статической устойчивости электрической системы на основе анализа характеристического уравнения.

Исследуемая схема

Представим генератор синхронными параметрами:

Расчетная синхронная ЭДС генератора:

В программе RRS.win задаем полученную ЭДС и регулируем угол до тех пор пока активная мощность генератора не совпадет с заданной. .Получаем

Исходный режим.

0.9

0.98873

0.97379

1.0078

1.6178

1.1281

0.9

0.98873

0.97379

1.0078

1.6178

1.1281

Вариации режима.

0.94608

1.1436

1.0295

1.0287

1.7114

1.172

0.934

1.0191

1.0068

1.0017

1.6253

1.1206

для:

для

Изменение режимных параметров.

0.04608

0.05571

0.0936

0.044

0.0209

0.034

0.03301

0.0075

-0.0075

-0.0061

Для получения уравнений первого приближения нужно найти производные

        

  1.  Уравнение движения ротора.

  1.  Уравнение связи между синхронной (EQ) и переходной (E`Q) ЭДС.
  2.  Уравнение переходного процесса  в обмотке возбуждения. 
  3.  Уравнение связи параметра регулирования с режимными параметрами (для напряжения генератора) 

  1.  Уравнение регулирования (по отклонению напряжения и производным угла).

Составляем характеристический определитель

Переходный процесс при малых возмущающих воздействиях описывается уравнениями (1), (2), (3), (4), (5). В данных уравнениях переменными являются отклонения , , ,  и .

Раскрываем определитель  в программе Mathcad (все математические вычисления ведём в данной программе) и получаем характеристический полином

Пример решения в программе Mathcad:

Характеристический полином:

Приравниваем его к нулю

Находим корни

Система статически устойчива, так как  все корни лежат в левой части комплексной плоскости.

Проверим статическую устойчивость по критерию Гурвица

Для устойчивости достаточно, чтобы все определители Гурвица были больше нуля и

Составим определитель Гурвица

умножаем обе части уравнения на (-1)

По критерию Гурвица система тоже статически устойчива т.к.  все определители больше  нуля.

3. Определение запаса апериодической статической устойчивости ЭЭС.  

Исследуемая схема

Представим генератор синхронными параметрами

В данном случае утяжеление режима производится увеличением взаимного угла 12 между поперечной осью ротора эквивалентного генератора и вектором напряжения системы UС. Это равносильно увеличению выдаваемой эквивалентным генератором станции активной мощности.

В рассматриваемой системе предел передаваемой активной мощности совпадает с пределом статической устойчивости. Поэтому для выявления запаса устойчивости определяется предел передаваемой активной мощности по зависимости P = f ().

Изменяем угол, с шагом в 150  

Для каждого угла  находим

Т.к АРВ воздействует на

Задаём и рассчитываем несколько режимов в программе RRS.WIN

Первый режим

и  

1 строка таблицы

Следующие строки рассчитываются аналогично

1.373

0.98873

1.0078

1.6178

0.9

1.38

1.0041

1.0099

1.6273

1.626

1.627

0.905

1.4

1.0484

1.016

1.65

1.1258

0.918

1.42

1.0936

1.0221

1.6818

0.427

0.931

1.5

1.283

1.0464

1.7908

-1.484

0.985

Второй режим  

Увеличиваемна .

1 строка таблицы

1.373

1.2734

0.94849

1.6883

6.66

1.1483

1.4

1.3387

0.956

1.725

6.04

1.2565

1.58

1.8136

1.0066

1.97

1.9

1.95

1.325

1.59

1.842

1.0095

1.983

1.658

1.333

1.6

1.8706

1.0123

1.997

1.429

1.342

 Третий режим

Увеличиваемна .

1 строка таблицы

1.373

1.5904

0.877

1.7668

12.52

1.2996

1.6

2.24

0.934

2.076

7.85

1.58

1.85

3.0823

0.9999

2.416

2.446

2.43

1.76

1.87

3.155

1.0053

2.44

2

1.78

1.9

3.27

1.0134

2.485

1.339

1.81

Четвертый режим

Увеличиваемна .

1 строка таблицы

1.9

3.7447

0.91

2.57

9.75

1.898

2.2

5.0356

0.98579

2.97

3.6

2.2

2.23

5.1785

0.99353

3.02

2.968

3

2.235

2.25

5.2728

0.99871

3

2.54

2.256

2.3

5.5124

1.0117

3.115

1.47

2.307

Пятый режим

Увеличиваемна.

1 строка таблицы

2.705

8.3392

0.98428

3.753

3.72

3.735

2.67

2.72

8.43

0.98818

3.77

3.4

2.686

2.73

8.489

0.99078

3.78

3.19

2.696

2.75

8.6097

0.996

3.81

2.7658

2.716

2.8

8.9153

1.0091

3.88

1.6187

2.7676

Шестой режим

Увеличиваемна.

1 строка таблицы

3

10.681

0.96138

4.21

5.6

2.822

3.05

11.021

0.9746

4.278

4.5

2.8707

3.06

11.09

0.97726

4.292

4.3

4.295

2.88

3.1

11.367

0.98792

4.346

3.42

2.919

Седьмой режим

Увеличиваемна.

1 строка таблицы

3.4

14.07

0.96291

4.8

5.479

2.9492

3.43

14.304

0.97118

4.84

4.8

4.83

2.976

3.45

14.461

0.9767

4.875

4.34

2.994

Восьмой режим

Увеличиваемна.

1 строка таблицы

3.78

17.688

0.96268

5.37

5.49

2.9057

3.785

17.732

0.96412

5.3778

5.379

5.378

2.909

3.8

17.862

0.96884

5.398

4.99

2.9218

Девятый режим

Увеличиваемна.

1 строка таблицы

4.1

21.06

0.95534

5.84

6.099

2.653

4.11

21.155

0.95835

5.86

5.85

5.858

2.66

4.13

21.346

0.96437

5.88

5.35

2.674

4.15

21.538

0.9704

5.91

4.865

2.688

Далее графически строим зависимости идля девяти режимов.

Находим точки пересечения графиков и заполняем итоговую таблицу.

38.863

1.38

0.905

1.01

1.627

55

1.58

1.325

1.0066

1.95

70

1.85

1.76

0.999

2.43

85

2.23

2.235

0.993

3

100

2.705

2.67

0.984

3.735

110

3.06

2.88

0.977

4.295

120

3.43

2.976

0.971

4.83

130

3.785

2.909

0.964

5.378

140

4.11

2.66

0.958

5.858

По этой таблице строим графические зависимости: ,,

Коэффициент запаса апериодической статической устойчивости по активной мощности определяется следующим образом:

где: Pпр – предел передаваемой мощности;

       PГ0 – нагрузка генератора по активной мощности в исследуемом режиме.

Нормированное значение коэффициента запаса статической устойчивости составляет 0.2

0.696>0.2

Вывод: Данный режим работы генератора по условиям апериодической статической устойчивости допустим.

4. Исследование устойчивости системы с применением ЭВМ

4.1 Нахождение собственных и взаимных провдимостей

Генератор представляем синхронными параметрами

,,,

Найдем собственную и взаимные проводимости:

Нормальный режим.

Аварийный режим.

Послеаварийный режим.

4.2 Расчёт статической устойчивости на ЭВМ.

В программе SSS.exe проверяем правильность расчётов статической устойчивости произведённых в разделе 2. Для этого заносим в программу исходные данные, производим расчёт, и сравниваем полученные результаты, рассчитанные по программе и во  втором разделе данного курсового проекта.

1.Частные производные уравнений первого приближения:

         

2. Коэффициенты характеристического уравнения:

3. Корни характеристического уравнения:

Сравнивая полученные результаты, видим, что отклонения в полученных результатах не велики. Значит, расчёт произведен, верно.

4.Таблица утяжеления режима:

Находим предельный угол, при котором система статически устойчива утяжеляя систему по углу .Этот угол составил

При угле статическая устойчивость нарушается, о чём свидетельствуют корни характеристического уравнения:

Из третьего раздела данной работы  известно, что , при этом угле мощность которую можно передать системе будет максимальной . Чтобы обеспечить апериодическую устойчивости в данном режиме, будем регулировать коэффициенты К1 и К2 системы АРВ.

Этими коэффициентами я сумел добиться пограничного положения по апериодической статической устойчивости т.к корень .

4.2 Исследуем влияние АРВ на динамическую устойчивость.

Для этого в программе MIC (Dinust) на ЭВМ заносим необходимые данные и произведя расчёт находим предельное время отключения методом подбора без АРВ и с АРВ. После чего сравниваем их  с результатами полученными в первом разделе.

Ниже приведены кривые. Динамическая устойчивость наблюдается при времени равным  0.38 с. (без учета влияния АРВ) и времени 0.45 с (с учета влияния АРВ).

Таким образом, влияние АРВ благоприятно сказывается на динамической устойчивости, увеличивая время предельного отключения, и запас динамической устойчивости.

С АРВ.  Время отключения 0.46 с.

С АРВ.  Время отключения 0.45 с.

 

Без АРВ Время отключения 0.38 с.

Без АРВ Время отключения 0.38 с.

Заключение

  Данная курсовая работа по переходным электромеханическим процессам в электрических системах посвящена анализу синхронной динамической и статической устойчивости простейшей регулируемой электрической системы, эквивалентный генератор которой снабжён автоматическим регулятором возбуждения сильного действия (АРВ) (учитывалось только при анализе статической устойчивости).

При выполнении курсовой работы были выполнены следующие задачи:

  •  уяснен смысл  физических явлений, сопутствующих переходным электромеханическим процессам;
    •  приобретены  навыки  математической формулировки технических задач;
    •  освоены методы расчёта статической и синхронной динамической устойчивости электрических систем (метод интервалов, метод проб);
    •  получены навыки составления характеристического уравнения состояния системы;
    •  освоен метод Гурвица для определения устойчивости системы по характеристическому уравнению;
    •  получены навыки применения современных вычислительных машин для анализа переходных электромеханических процессов.

В процессе выполнения данной работы были получены следующие результаты:

  •  при расчёте синхронной динамической устойчивости выяснили, что исследуемая электрическая система  является динамически устойчивой;
    •  при оценке статической устойчивости системы выяснили, что исследуемая электрическая система является статически устойчивой;
    •  при определении запаса апериодической статической устойчивости системы был получен коэффициент запаса статической устойчивости по активной мощности, равный 0.696 ,что выше нормированного значения коэффициента запаса статической устойчивости по активной мощности.

Навыки, полученные в ходе выполнения работы, будут полезны при проектировании и анализе работы электрических систем.

Список литературы

  1.  Правила устройства электроустановок. – 6-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 648 с.
  2.  Веников В. А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах: Учеб. для электроэнергет. спец. вузов. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 1985. – 536 с., ил.
  3.  Жданов П. С. Вопросы устойчивости электрических систем / Под ред. Л. А. Жукова. – М., Энергия, 1979. – 456 с., ил.
  4.  Ульянов С. А. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах. – М.-Л.: Энергия, 1964. – 704 с.
  5.  Вольдек А. И. Электрические машины. Учебник для студентов высш. техн. учеб. заведений. Изд. 3-е, перераб. Л.: Энергия. 1978. – 832 с.
  6.  Д. П. Ледянкин, Е. В. Шабарин. Расчёт переходных электромеханических процессов в электрических системах: Учеб. пособ. – Иваново, 1979. – 32 с.
  7.  Расчёт и анализ режима несимметричного короткого замыкания в электрической системе: Методические указания / Иван. энерг. ин-т им. В. И. Ленина; Сост. В. П. Гусаков. – Иваново, 1989. – 36 с.
  8.  Расчётные параметры синхронных машин: Методические указания для самостоятельной работы студентов / Иван. энерг. ин-т им. В. И. Ленина; Сост. А. А. Братолюбов. – Иваново, 1990. – 44 с.
  9.  Условные графические обозначения в электрических схемах и на планах: Методические указания по оформлению материалов курсового и дипломного проектирования / Иван. энерг. ин-т им. В. И. Ленина; Сост. С. О. Алексинский, О. А. Бушуева, В. С. Козулин, Н. Л. Петров. – Иваново, 1992. – 32 с.
  10.  Пояснительная записка, чертежи и схемы: Методические указания по оформлению материалов курсового и дипломного проектирования / Иван. энерг. ин-т им. В. И. Ленина; Сост. О. А. Бушуева, О. В. Лебедев. – Иваново, 1992. – 28 с.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

11590. Исследование температурной зависимости сопротивления металла и полупроводника 185.5 KB
  ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1 Исследование температурной зависимости сопротивления металла и полупроводника. Цель работы: экспериментально проверить основной закон динамики вращательного движения. Построить график зависимости углового ускорения от вращающего моме...
11591. Определение момента инерции тел методом крутильных колебаний 160 KB
  Лабораторная работа № 5 Определение момента инерции тел методом крутильных колебаний Цель работы: а определить момент инерции тела относительно оси проходящей через центр массы тела; б проверить теорему Штейнера. Приборы и принадлежности: трифилярный по...
11592. Определение отношения теплоемкостей газа при постоянном давлении и постоянном объеме методом Клемана - Дезорма 52 KB
  ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 12 Определение отношения теплоемкостей газа при постоянном давлении и постоянном объеме методом Клемана Дезорма Цель работы: 1 .Ознакомиться со способами осуществления различных термодинамических процессов. 2 Определение соотношения При...
11593. Определение момента инерции тел с помощью унифилярного подвеса 69.5 KB
  ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 13 Определение момента инерции тел с помощью унифилярного подвеса Цель работы: определить моменты инерции различных тел методом крутильных коле баний. Пронаблюдать зависимость момента инерции от массы тела и ее распределения относитель
11594. Определение удельной теплоемкости металлов методом охлаждения 54 KB
  ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 14 Определение удельной теплоемкости металлов методом охлаждения ТЕПЛОЕМКОСТЬ количество теплоты которое необходимо подвести к телу чтобы повысить его температуру на 1 К точнее отношение количества теплоты полученного телом веществом п
11595. Проверка закона сохранения импульса для замкнутой системы тел 141.5 KB
  ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 20 Проверка закона сохранения импульса для замкнутой системы тел Цель работы: Определить скорости шаров после упругого и неупругого соударений. Приборы и принадлежности: установка ФПМ 08 микросекундомер. ХОД РАБОТЫ: 1.Проведем опыт с...
11596. Изучение собственных колебаний пружинного маятника 190 KB
  Изучение собственных колебаний пружинного маятника Цель работы: исследовать зависимость параметров колебательного движения от свойств пружины. Приборы и принадлежности: пружинный маятник секундомер набор грузов. Порядок выполнения работы: Упражнение 1. О...
11597. Проверка основного закона динамики вращательного движения 139 KB
  Лабораторная работа по механике. Проверка основного закона динамики вращательного движения. Цель: 1 Определить момент инерции маятника Обербека; 2 проверить основной закон динамики вращательного движения. Приборы и принадлежности: установкамаятник Обербека нит...
11598. Определение момента инерции тел относительно оси методом крутильных колебаний 208 KB
  Фронтальная лабораторная работа по механике: Определение момента инерции тел методом крутильных колебаний. Цель работы: а определить момент инерции тела относительно оси