99208

Анализ статической и синхронной динамической устойчивости простейшей регулируемой электрической системы

Курсовая

Энергетика

Переходный процесс при малых возмущающих воздействиях описывается уравнениями, записанными в пункте. В данных уравнениях переменными являются отклонения и характеристический определитель имеет соответственно пятый порядок. Для облегчения последующих вычислений производим операции понижения порядка характеристического определителя за счет исключения части переменных.

Русский

2016-08-06

1.63 MB

2 чел.

Цель работы

Анализ статической и синхронной динамической устойчивости простейшей регулируемой электрической системы (рис. 1), эквивалентный генератор которой снабжен автоматическим регулятором возбуждения сильного действия.

Рис. 1 Схема исследуемой системы

Задание на расчет

Параметры режима:

 о. е. – активная мощность эквивалентного генератора станции;

 о. е. – реактивная мощность эквивалентного генератора станции;

 о. е. – напряжение эквивалентного генератора станции;

 о. е. – активная мощность нагрузки;

 о. е. – реактивная мощность нагрузки;

 с. – длительность КЗ.

Параметры системы:

 о. е. – сопротивление трансформатора;

 о. е. – сопротивление автотрансформатора;

 о. е. – сопротивление линии;

 о. е. – сопротивление нулевой последовательности линии;

 о. е. – сопротивление обратной последовательности нагрузки;

 о. е. – сопротивление нулевой последовательности нагрузки;

Данные эквивалентного генератора:

 о. е. – синхронное сопротивление генератора по продольной оси;

 о. е. – синхронное сопротивление генератора по поперечной оси;

 о. е. – переходное сопротивление генератора по продольной оси;

 о. е. – сопротивление обратной последовательности генератора;

 с. – постоянная инерции генератора;

 о. е. – коэффициент демпфирования;

 с. – постоянная времени обмотки возбуждения.

Параметры системы регулирования возбуждения эквивалентного генератора:

 с. – постоянная времени возбудителя и регулятора;

коэффициенты регулирования:

  - по отклонению напряжения;

 - по первой производной тока;

  - по второй производной тока.

Данные о коротком замыкании:

Двухфазное замыкание на землю в точке К1.

 


ЧАСТЬ
I.   Расчет динамической устойчивости ЭЭС при неизменной
переходной ЭДС генератора.

Определение режимных параметров системы:

о.е.;

 о.е.;

 о.е.

где   о.е.;

   о.е.;

   о.е.

Расчет собственных и взаимных проводимостей схемы, при различных режимах работы

1)  Доаварийный режим (схема замещения прямой последовательности)

  о. е.

 

   

  о. е.

  

 ;

 о. е.;

 

      о. е.;

 о. е.;

 о. е.

Определяем дополняющие углы (α):

;

.

2)  Аварийный режим (двухфазное КЗ на шинах):

 

 a)  определяем сопротивление обратной последовательности:

  о. е.

о. е.

 

 о. е.

 

 

б)  определяем сопротивление нулевой последовательности:

 

 

   о. е.

     

             о. е.

 о. е.

в)  составление эквивалентной схемы замещения прямой последовательности и расчет собственной и взаимной проводимостей

 

   о. е.

     

 о. е.;

 о. е.;

 о. е.;

 

 о. е.;

 

о. е.;

 о. е.;

о. е.;

 о. е.

Определяем дополняющие углы (α):

;

.

3)  Послеаварийный режим (отключение одной из линий):

 

  

  о. е.

  о. е.

  

 ;

 о. е.;

 

      о. е.;

 о. е.;

 о. е.

 

Определяем дополняющие углы (α):

;

.

Построение угловой характеристики и анализ расчета синхронной динамической устойчивости системы

  1.  Угловая характеристика мощности

Для построения угловых характеристик используем следующее выражение:

,

где значения  – зависят от режима работы системы (доаварийный, аварийный, послеаварийный).

Рис.2 Угловая характеристика мощности

  1.  Определение предельного времени отключения

Из условия PГ0 = P (12) определим начальный угол отклонения ротора генератора, установленного на рассматриваемой станции от угла ротора эквивалентного генератора системы (см. рис. 2):

       .

Из условия PГ0 = Pп/ав (12) определим критический угол отключения (см. рис. 2):

    .

Из условия равенства площадок ускорения и торможения определим предельный угол отключения.

=>

Рис.3 Определение предельного угла отключения

Для определения функции  (изменения угла взаимного положения роторов от времени) воспользуемся методом последовательных интервалов.

Рассмотрим промежуток времени, соответствующий времени КЗ:    с.

Выбираем число интервалов n = 100. Тогда рассматриваемые отрезки времени будут продолжительностью:

 (с).

Для расчета используем следующие формулы:

;

;

;

 рад = .

Для первого интервала имеем:

;

  (о.е.)

 рад = ;

.

Результаты расчета сведены в таблицу 1 (через каждый 10-тый интервал). По результатам расчета строится зависимость  (см. рис. 4):

Таблица 1. Зависимость .

i

0

27.376

0.000

0.597

10

30.382

0.531

0.575

20

39.81

1.135

0.512

30

54.413

1.701

0.431

40

74.117

2.21

0.363

50

99.612

2.782

0.353

60

130.846

3.363

0.464

70

167.824

3.958

0.723

Рис.4 Зависимость угла взаимного положения ротора и системы от времени

Предельное время отключения КЗ составляет 0.222 с; длительность КЗ – 0.5 с.

Т.е. в данном случае динамическая устойчивость не сохранится без принятия соответствующих мер по ликвидации АР (асинхронного режима).

Следовательно, для сохранения динамической устойчивости следует:

  •  уменьшить время КЗ путём, например, замены масляных выключателей на воздушные (с меньшим собственным временем отключения), изменения уставок релейной защиты.
    •  применять автоматику повторного включения.


ЧАСТЬ
II.  Оценка статической устойчивости электрической системы на основе анализа характеристического уравнения

I.   Оценка устойчивости методом первого приближения

1)   Определение собственных и взаимных проводимостей и дополнительных углов

        системы

Генератор представляем расчетными переходными параметрами EQ и xq:

 о.е.;

о.е.;

Преобразуем схему в треугольник 1 – 0 – 2:

   

  о. е.

  о.е.

  

 ;

 о. е.;

 

      о. е.;

 о. е.;

 о. е.

Определяем дополняющие углы (α):

;

.

Из условия PГ0 = P(12) определим угол отклонения ротора генератора, установленного на рассматриваемой станции от угла ротора эквивалентного генератора системы:

        .

2)  Уравнения первого приближения для исследуемой системы

а)  уравнение движения ротора генератора

 ;

где   

  

      

б)  уравнение связи между синхронной (EQ) и переходной (E`Q) ЭДС

     

 ;

где   

    ;

  

    

в)  уравнение переходного процесса  в обмотке возбуждения

 ;

где ;

  

    

г)   уравнения связи параметра регулирования с режимными параметрами

 - для тока генератора

  ;

 где   ;

     

  ;

   А;

  ;

  .

 - для напряжения генератора

   ;

 где   

     ;

   

            ;

  

    

     

 д)  уравнения регулирования (по отклонению напряжения и производным тока)

  .

  1.  Составление характеристического уравнения

Переходный процесс при малых возмущающих воздействиях описывается уравнениями, записанными в пункте 2. В данных уравнениях переменными являются отклонения , , , , и характеристический определитель имеет соответственно пятый порядок.. Для облегчения последующих вычислений производим операции понижения порядка характеристического определителя за счет исключения части переменных.

Для этого из уравнения (2.б) подставляем выражение для  в выражение (2.в), а из уравнения (2.г) –  в уравнение (2.д):

  => ;

  и   =>                .

В итоге получаем систему из 3-х уравнений, записанных относительно отклонений ,  и :

 

Согласно системе получим характеристический определитель:

 

 

Раскрывая характеристический определитель, получим для исследуемой системы характеристической уравнение 4-го порядка:

 

 

Коэффициенты характеристического уравнения:

;    ;    ;    ;    .

  1.  Оценка устойчивости системы по корням характеристического уравнения с помощью ЭВМ

 =>

   

Система статически неустойчива, т. к. два корня характеристического уравнения  имеют положительную вещественную часть.

  1.  Оценка устойчивости с помощью алгебраического критерия устойчивости Рауса

 


ЧАСТЬ III.  Определение запаса апериодической статической устойчивости электрической системы.

 Для выявления запаса устойчивости определяется предел передаваемой активной мощности по зависимости

1. Определение зависимости ЭДС  от взаимного угла

Для нахождения зависимости  используем метод проб, а также следующие уравнения:

  1.  уравнение связи между синхронной () и расчетной синхронной ЭДС ():

;

  1.  уравнения для определения тока и напряжения генератора:

;
;

  1.  уравнение регулирования возбуждения для установившегося режима:

  ,

 где  - вынужденная синхронная ЭДС генератора;

    - значение вынужденной синхронной ЭДС в исследуемом режиме;

   - текущее значение напряжения генератора;

    - коэффициент усиления по отклонению.

Метод проб:

  1.  задаемся значением угла , для которого определяем значение ЭДС ;
    1.  задаемся тремя возможными значениями ЭДС ( );
    2.  из уравнения  находим три значения ЭДС (), таким образом, получили функциональную зависимость , представленную на графике кривой «а»:

     

Рис.5. Зависимости для

  1.  определяем три значения для тока и напряжения генератора, подставляем их в уравнение и получаем три значения ЭДС  (). Получили зависимость , представленную на графике кривой «б»;
    1.  интерполируя по полученным данным, найдем истинное значение ЭДС , соответствующее заданному углу . Результаты расчета сведены в таблице 2 и представлены на рисунке 6.

  Таблица 2.

,град.

,о.е.

40

2.6

50

2.9

60

3.35

70

3.94

80

4.78

90

5.9

100

7.28

110

8.88

120

10.57

130

12.26

140

13.75

150

15.1

160

15.94

Рис.6. Зависимость  

  1.  Определение угловой характеристики активной мощности.

Угловая характеристика активной мощности находится на основании полученной зависимости  по соотношению:

  

Результаты расчета сведены в таблицу 3 и показаны на графике 7.

  Таблица 3.

,град.

,о.е.

40

0.568

50

0.744

60

0.961

70

1.217

80

1.539

90

1.921

100

2.328

110

2.705

120

2.966

130

3.045

140

2.87

150

2.462

160

1.792

Рис.7. Угловая характеристика мощности.

  1.  Запас статической устойчивости по активной мощности.

  

 где - нагрузка генератора по активной мощности в исследуемом режиме;

  - предел передаваемой мощности.

PAGE  10


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

31919. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ФОРМИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ БАНКОВСКОГО ПОТРЕБИТЕЛЬСКОГО КРЕДИТОВАНИЯ В СОВРЕМЕННОЙ АБХАЗИИ С УЧЕТОМ РОССИЙСКОГО ОПЫТА 177.5 KB
  Именно поэтому формирование национальной банковской системы соответствующей потребностям и масштабам Абхазии выступает на современном этапе важнейшим фактором укрепления Республики основой ее экономического развития. Современное состояние и перспективы развития банковской системы Абхазии необходимо рассматривать в контексте общей трансформации экономики. В результате экономика Абхазии оказалась отброшенной на многие годы назад в республике прекратили свое существование многие предприятия и учреждения.
31920. Генерування випадкових даних 24 KB
  Генерування нормально розподілених випадкових чисел 1. Написати програму мова програмування на вибір студента що генерує ряд вказаної довжини випадкових чисел розподілених за нормальним законом із заданими параметрами. Для генерування рівномірно розподілених випадкових чисел з інтервалу [0;1 використати лінійну змішану формулу див.
31921. Коефіцієнт кореляції 49.5 KB
  Знайти вибірковий коефіцієнт кореляції. Перевірити значення коефіцієнта кореляції користуючись вбудованими можливостями MS Excel функція КОРРЕЛ
31923. Надстройка „Анализ данных”. Кореляція якісних змінних 89 KB
  Надстройка Анализ данных Пакет Аналіз даних запускається за допомогою команди Сервис Анализ данных: У разі відсутності необхідно підключити пакет за допомогою команди Сервис Надстройки і підключити Пакет анализа. Знайти парні коефіцієнти кореляції для даних лабораторної роботи №11 користуючись надстройкою MS Excel Анализ данных. Згенерувати ряд рівномірно розподілених чисел користуючись надстройкою MS Excel Анализ данных.
31924. Обчислення параметрів парної лінійної регресії матричним способом 177 KB
  Знайти оцінки коефіцієнтів моделі матричним способом. Матриця Х складається з 2х стовпців: 1й складається з 1 так як у моделі присутній вільний член а другий із вибіркових значень фактора Х. Остаточно матриця А буде мати вигляд: Тобто і наша модель має вигляд: Знайдемо інші параметри лінійної моделі для цього спочатку заповнимо таблицю 1: а для того щоб знайти стандартну похибку моделі обчислимо теоретичні значення фактора Y та знайдемо залишки моделі е. Знайдемо стандартну похибку моделі Е за формулою: .
31925. Архітектура комп’ютерів 286.5 KB
  Проаналізувати текст програми lb1. text SEGMENT ORG 100h begin: MOV x20 MOV bx30 DD xbx MOV cxx DD ch16 RET text ENDS END begin Початок сегменту коду програми під назвою textâ Встановлення лічильника адреси на зміщення 100H шістнадцятирічне число 100 відносно початку сегменту кода Занесення до регістру АX числа 20 Занесення до регістру BX числа 30 Додавання двох чисел що містяться в регістрах АX та BX Занесення до регістру CX числа з регістру X Збільшення числа що міститься у старших 8 бітах регістра СX на 16 Команда...
31927. Общая психология, ответы на билеты 211.5 KB
  Крупные научные школы придерживались различных методологических принципов. Для поведенческой психологии (бихевиоризма) существенным было положение об объективности, наблюдаемости психических явлений. В психоанализе выдвигалась идея динамики, метаморфоз психической энергии в разные периоды жизни ребенка и взрослого. Концепции отечественных психологов строятся на принципах единства сознания и деятельности, принципе детерминизма