98910

ОЦЕНКА СТАТИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ СИСТЕМЫ НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКОГО УРАВНЕНИЯ

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Параметры режима. Параметры системы. Активные и реактивные мощности эквивалентного генератора станции и нагрузки напряжение эквивалентного генератора станции Данные эквивалентного генератора Синхронные сопротивления Переходное сопротивление. Параметры системы регулирования возбуждения Эквивалентного генератора Коэффициенты регулирования Постоянная времени возбудителя регулятора.

Русский

2016-07-14

1013.5 KB

0 чел.

Министерство образования Российской Федерации

Ивановский государственный энергетический университет

Кафедра “Электрические системы”

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе по дисциплине

“Электромеханические переходные процессы в

электрических сетях”

                                                                    Выполнил:

 студент группы 3-28

                                                                              Туманов И.А.                                                

                                                                   Проверил:

       Катулин А.В.      

                                         Иваново 2004


                                        Задание:

Схема энергосети:

Исходные данные:

Параметры режима

Параметры системы

Активные и реактивные мощности эквивалентного генератора станции и нагрузки, напряжение эквивалентного генератора станции

Данные эквивалентного генератора

Синхронные сопротивления

Переходное сопротивление

х'd(о.е.)

Постоянная итерации

ТJ (с)

Коэффициент демпфирования

D (о.е.)

Постоянная времени обмотки возбуждения

Тв (с)

хd(о.е.)

xq(о.е)

РГ0 (о.е.)

QГ0 (о.е.)

Рн (о.е.)

Qн (о.е.)

UГ0 (о.е.)

0,8

0,45

0,11

0,082

1

1,788

1,788

0,263

7,85

1,65

6,5

Таблица 1.

Продолжение таблицы 1.

Параметры системы

Алгебраический критерий устойчивости

Сопротивление Т

ХТ(о.е.)

Сопротивление Л

ХЛ(о.е.)

Сопротивление АТ

ХАТ(о.е.)

Параметры системы регулирования возбуждения

Эквивалентного генератора

Коэффициенты регулирования

Постоянная времени возбудителя + регулятора 

Те (с)

По отклонению напряжения

По производным тока

По производным угла

0,104

0,18

0,135

121

5

0,3

-

-

0,083

Рауса

Таблица 2.

Данные о коротком замыкании

Параметры системы

Место

Вид

Длительность

(с)

Сопротивление обратной последовательности эквивалентного генератора

ХГ2(о.е.)

Сопротивления нагрузки

Сопротивление нулевой последовательности линии

ХЛ0(о.е.)

Обратной последовательности

ХН2(о.е.)

Нулевой последовательности

ХН0(о.е.)

К2

Двухфазное на землю

0,5

0,223

3,27

2,37

5,18Хл


1. РАСЧЕТ СИНХРОННОЙ ДИНАМИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ СИСТЕМЫ

При исследовании динамической устойчивости рассматриваются переходные процессы при действии в системе больших возбуждений.

  1.   Расчет доаварийного режима.

Для составления схемы замещения определим:

  •  ЭДС эквивалентного генератора

  •  напряжение в точке подключения нагрузки

  •  напряжение на шинах приемной системы

где

  •  сопротивление нагрузки

Определим проводимости у12 и у11

Определим дополнительные углы 12 и 11.

  1.  Расчет послеаварийного режима.

В послеаварийном режиме отключена одна цепь двухцепной линии.

ЭДС эквивалентного генератора, напряжение в точке подключения нагрузки, напряжение на шинах приемной системы принимаются постоянными и определены в доаварийном режиме.

\

Определим проводимости у12 и у11

      

          Определим дополнительные углы 12 и 11.

  1.  Расчет аварийного режима

Аварийный режим представляет собой двухфазное короткое замыкание в точке К2.

Составим схему замещения обратной последовательности.

Составим схему замещения нулевой последовательности.


 

 

Сопротивление шунта при данном виде КЗ.

Составим для этого режима эквивалентную схему замещения прямой последовательности.

                                                                                                                                                                                  UС / 0,906

                                             UГ0 / 1

 

                                                                                                             UС / 0,906

 Преобразуем схему (Треугольник в Звезду):

Определим проводимости у12 и у11

Определим дополнительные углы 12 и 11.

Построение угловых характеристик.

1. Доаварийный режим.

Расчет оформлен в виде таблицы.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

160

170

180

Р

0,05

0,349

0,64

0,91

1,15

1,36

1,53

1,65

1,72

1,74

1,71

1,63

1,5

1,32

1,11

0,86

0,58

0,29

-0,01

2. Аварийный режим.

Расчет оформлен в виде таблицы.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

160

170

180

Р

0,02

0,12

0,22

0,31

0,39

0,46

0,51

0,55

0,58

0,59

0,58

0,55

0,51

0,45

0,38

0,29

0,2

0,11

0,01

2. Послеаварийный режим.

Расчет оформлен в виде таблицы.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

160

170

180

Р

0,06

0,32

0,57

0,8

1,01

1,18

1,33

1,43

1,49

1,51

1,48

1,41

1,3

1,15

0,96

0,75

0,51

0,26

0,002


Угловые характеристики синхронного генератора при различных режимах работы электрической сети


  1.  Определение синхронной динамической  устойчивости.

    

 Определение синхронной динамической  устойчивости производится методом последовательных интервалов

 

  1.  Первый интервал.

- Определение приращения угла  на первом интервале

,

где   

=50 Гц      -  промышленная частота;

=7,85 с        – постоянная инерции генератора;

==0,05 с – шаг интегрирования (интервал времени)

         избыток мощности в момент  короткого замыкания (определяется по угловой характеристике синхронного генератора)

- в конце первого интервала имеем

где  - значение угла в начальный момент времени короткого замыкания

2. Второй интервал.

- приращение угла 2 на втором интервале

- в конце второго интервала имеем

Для i-го интервала расчет ведется аналогично второму интервалу. Формулы для общего случая имеют вид

Дальнейший расчет сведен в таблицу 3.

Таблица 3.

i

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

i-1

26

27,51

31,962

39,14

48,712

60,292

73,504

88,063

103,85

120,97

139,8

161,06

1

1,51

4,453

7,177

9,572

11,58

13,212

14,56

15,786

17,119

18,835

21,256

24,734

Фi-1

0,527

0,513

0,475

0,418

0,35

0,285

0,235

0,214

0,232

0,299

0,422

0,607

h

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0.5

0.55

0.6

График зависимости 12 = f(t)

Вид графика указывает на сохранение динамической устойчивости при данном виде КЗ.

2. ОЦЕНКА СТАТИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ СИСТЕМЫ НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКОГО УРАВНЕНИЯ

   При оценке статической устойчивости установившегося режима электрической системы по методу первого приближения необходимо:

  1.  Составить математическое описание переходных процессов в изучаемой системе в виде системы дифференциальных, алгебраических и трансцендентных уравнений.
  2.  Провести линеаризацию уравнений по первому приближению, в результате которой устанавливают систему линеаризованных уравнений.
  3.  Определить характеристическое уравнение исследуемой системы.
  4.  По критериям оценить устойчивость исследуемой системы.

  1.   Исходные данные для оценки статической устойчивости системы.

  •  расчетная синхронная ЭДС генератора

  •  напряжение на шинах приемной системы

где

  •  сопротивление нагрузки

Определим проводимости у12 и у11

 

Определим дополнительные углы 12 и 11.

  1.  Уравнения первого приближения для исследуемой системы.

Рассмотрим уравнения первого приближения для характеристики переходных процессов, протекающих в исследуемой системе. Переходные процессы определяются (в относительных единицах) системой уравнений:

1) уравнение движения ротора генератора

где

ЕQ0, UC – для исследуемого режима значения расчетной синхронной ЭДС генератора и напряжения на шинах приемной системы;

12 0 – угол расхождения между векторами  ЭДС ЕQ0 и напряжения UC, определяется, из выражения

у11, у12 – собственные и взаимные проводимости;

ТJ, D – значения приведенных к мощности эквивалентного генератора, постоянной итерации и коэффициента демпфирования эквивалентного генератора.

Уравнение движения ротора генератора принимает вид:

2) уравнение связи между синхронной (ЕQ) и переходной (Е'q) ЭДС

Уравнение связи между синхронной и переходной ЭДС принимает вид

3) уравнение переходного процесса в обмотке возбуждения

где Еqe – отклонение вынужденной ЭДС эквивалентного генератора.

Уравнение переходного процесса в обмотке возбуждения принимает вид

4) уравнение связи параметра регулирования с режимными параметрами:

- для напряжения генератора

Уравнение связи для напряжения генератора принимает вид

- для тока генератора

  

  где

Уравнение связи для тока генератора принимает вид

5) уравнение регулирования:

- по отклонению напряжения и производным тока

Уравнение регулирования по отклонению напряжения и производным тока принимает вид

Получаем систему уравнений:

Преобразуем систему уравнений.

1) умножив (2) на 6,5р и сложив с (3) получим:

2) умножив (4) на (-121) и сложив с (5) получим:

3) умножив (6) на (5р+0,3р2) и сложив с (7) получим:

После преобразования получаем систему

Получим характеристический определитель:

Раскроем характеристический определитель.

                       

  1.  
    Критерий Рауса.

Оценим устойчивость системы с помощью алгебраического критерия Рауса.

Составим таблицу Рауса

 


Т.к.  не все элементы первого столбца имеют одинаковый знак, то система не является статически устойчивой.


3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАПАСА АПЕРИОДИЧЕСКОЙ СТАТИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ.

                 В общем случае запас устойчивости определяется удаленностью данного режима от предельного по условиям статической устойчивости. Однако «удаленность» зависит от пути достижения предельного режима, или, иначе говоря, от способа утяжеления режима.

В данной работе 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 Р = f(12).

  1.   Определение зависимости ЭДС EQ от взаимного угла 12.

Реальные электрические системы нелинейны, нелинейна и простейшая электрическая система, устойчивость которой оценивается в данной курсовой работе. Для нахождения зависимости ЕQ = f(12) используем метод проб.

Для построения зависимости ЕQ = f(12) необходимы следующие уравнения:

1. Уравнение связи между синхронной (Еq) и расчетной синхронной (ЕQ)

- для турбогенератора

2. Уравнения для определения тока и напряжения генератора:

3. Для установившегося режима уравнение регулирования возбуждения

где

Еqe – вынужденная синхронная ЭДС генератора;

Еqe0 – ее значение в исследуемом режиме;

UГ – текущее значение напряжения генератора;

к0U – коэффициент усиления по отклонению.

По параметрам исходного нормального режима ЕQ0, 12 0, UГ0 (известных из раздела 2) и по уравнениям (1) – (4) найдем в итоге значение ЭДС Еq0 = Еqe0.

  1.  Определение угловой характеристики активной мощности.

Угловая характеристика активной мощности находится на основании полученной зависимости ЕQ = f(12) по соотношению:

Метод проб заключается в следующем:

1) задаемся значением угла 12 для которого определяется значение ЭДС ЕQ;

Например: 12 = 20.

2) задаемся несколькими значениями ЕQ и по формуле (1) строим  график зависимости    Еq = f(ЕQ) (линия «а»);

3) по уравнениям (2), (3) находим напряжение при соответствующем значении ЕQ и по уравнению (4) находим значения ЭДС Еqе  и строим зависимость Еqе = f(ЕQ) (линия «б»);

4) интерполируя полученными данными (в простейшем случае по пересечению характеристик а и б), найдем истинное значение ЭДС ЕQ, соответствующей заданному углу 12.

Таким образом, по расчету для ряда значений угла 12 определим функциональную зависимость ЕQ = f(12).

Расчет представлен в виде таблицы 5.

12

20

40

60

80

100

120

150

EQ

1,7

1,96

2,48

3,48

5,05

7

9,8

Р

0,264

0,55

0,923

1,462

2,115

2,578

2,101

График зависимости ЕQ = f(12).показан на рис. 3.3


 

  1.  Определение коэффициент запаса статической устойчивости по активной мощности

Согласно графику предел передаваемой мощности составляет

Коэффициент запаса статической устойчивости по активной мощности определяется по формуле

Нормированное значение статической устойчивости составляет 20%.

      

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


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1.  Методические указания: “Расчет электромеханических переходных в электрических системах”. Составитель Т.П. Ледянкин, Е.В. Шабарин,  ИЭИ., Иваново 1979 г.
  2.  Неклепаев Б. Н., Крючков И. П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учеб. пособие для вузов. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 608 с.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

25137. Некоторые стандартные функции над числовыми данными 63.5 KB
  А и Р – целые и вещественные числа. А – целое и веществ. А – целое и веществ. Р – веществ.
25140. Головні риси філософії доби Відродження 23.5 KB
  Головні риси філософії доби Відродження. Епоха відродження характеризується розвитком промисловості торгівлі військової справи. Саме тому антропоцентризм – головна ідея світогляду епохи Відродження. Відродження – це цілісна культура що увібрала в себе все життя людини а не окремі його характеристики.
25141. Фіхте: філософія як науковчення 23.5 KB
  Фіхте: філософія як науковчення Фіхте – послідовник Канта. Фіхте: Моя система – є ніщо інше як система Канта тобто вона містить той же погляд на предмет але у своєму способі викладення вона жодним чином не залежить від викладення Канта. Фіхте намагався покращити зміни світ. Фіхте – ідеаліст.
25142. Поняття практичного розуму у І.Канта 30 KB
  Свобода – альфа і омега всієї практичної філософії Канта саме в свободі Кант вбачав високе призначння людини.€ Найглибший вимір людини який відрізняє її від усього створного світу – моральність. Основний закон моральности – категоричний імператив дотримання якого – моральний обов’язок людини.Формула персоналізації – вчиняй так щоб ти завжди ставився до людства і в своїй особі і в особі будьякої іншої людини також як до засобу і ніколи тільки як до мети.
25143. Проблема буття у філософії 39.5 KB
  Проблема буття у філософії Онтологія вчення про буття. Вперше проблема сформульована Парменідом з якого і починається аналіз проблеми буття у європейській традиції.Що розуміється під буттям І є має нічого що не належало б до буття Парменід.Категорія буття Онтологічне значення методу Сократ Буття як ейдос ПлатонДіалектика буття і небуття як умова розрі нення істини і заблудження.
25144. Філософія Просвітництва: основні засади 23 KB
  Філософія Просвітництва: основні засади Взагалі у широкому сенсі Просвітництво є епохою в історії людства що збігається утвердженням капіталізму і відповідно руйнуванням феодалізму. Цікавими є погляди різних мислителів на епоху просвітництва. Вихідні ідеї епохи Просвітництва: культ науки відповідно Розуму прогрес людства. Усі праці діячів Просвітництва мають у собі ідею апології Розуму його світлої сили.
25145. Mожливості та межі наукового пізнання 32 KB
  Різні види пізнання порізному виконують цю роль. Тому основна задача наукового пізнання – вияснити закони у відповідності з якими змінюються та розвиваються об’єкти. Орієнтація науки на вивчення об’єктів котрі можуть бути включені в діяльність чи актуально чи потенційно як можливі об’єкти її майбутнього перетворення і їх дослідження як таких що підкоряються загальним законам розвитку та функціонування складає головну особливість наукового пізнання.