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

1 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

39465. МЕТОДИКА РОЗРАХУНКУ ПIДСИЛЮВАЧА НИЗЬКОЇ ЧАСТОТИ 514.5 KB
  Провести розрахунок однотактного підсилювача низької частоти на біполярному транзисторі який задовольняє наступним вимогам: 1. Живлення підсилювача здійснюється від випрямлювача. При виборі схеми каскаду вирішальними є слідуючи вимоги: можливо більш проста i надійна схема; низький коефіцієнт гармонік; забезпечення живлення від випрямлювача відсутність вимог по ККД; нормальна робота підсилювача в широкому діапазоні температур. В підсилювачах звукової частоти найчастіше використовуються резистивнi каскади.
39466. Электрочайник 24.5 KB
  Большинство современных электрочайников изготавливаются из пластмассы что позволяет избежать ожогов при прикосновении к закипевшему чайнику а также помогает дольше удерживать высокую температуру воды в нём по сравнению с чайниками из металла. Кроме того они имеют автоматический выключатель на основе биметаллической пластины прозрачное окошко для контроля уровня воды есть не у всех моделей и контактную подставку позволяющую легко и быстро отключить чайник от питающего провода. в результате конвекции нижние прогретые слои воды поднимаются...
39467. Анализ процесса обновления лакокрасочного покрытия автомобиля средствами и методами управления качеством (QFD, FMEA и др.) 71.82 KB
  На первый взгляд многим может показаться что окраска автомобиля дело пяти минут не требующее особых усилий и специальных навыков. Другое дело доверить своего железного коня действительно тем кто занимается покраской кузова и деталей автомобиля профессионально. Кроме всего прочего при окрашивании автомобиля стоит уделять важное и особое внимание самой технологии окраски.
39468. Особенности формирования русской художественной культуры «Золотого века» 178.5 KB
  ЗОЛОТОЙ ВЕК РУССКОЙ КУЛЬТУРЫ. Особенности живописи второй половины XIX века. XIX век занимает особое место в истории русской художественной культуры. По количеству шедевров в литературе изобразительном искусстве музыке он несравним ни с каким другим периодом не только в истории русской но и мировой культуры. Объектом исследования данной работы являются особенности формирования русской художественной культуры Золотого века.
39469. МОРФОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ 109.5 KB
  ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ МОРФОЛОГИЧЕСКОГО АНАЛИЗА Склонность к классифицированию является важным компонентом творчества. Целью морфологического анализа является выявление существующих моделей технического объекта одной структуры. Основными принципами морфологического анализа являются: а максимально точная формулировка поставленной проблемы; бравный интерес ко всем существующим техническим решениям объекта исследования; в ограничения и оценки не учитывают пока не выявлены все возможные решения объекта проектирования; г систематическое...
39470. МОРФОЛОГИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ: АНАЛИЗ И СИНТЕЗ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ 69.5 KB
  В дополнение выбирают критерий качества с помощью которого из двух или нескольких допустимых вариантов технического решения выбирают наилучший. Рассмотрим далее как производят выявление эффективных комбинаций альтернативных вариантов принадлежащих одному столбцу. В каждом столбце путем объединения двух и более альтернативных вариантов выявляют эффективную взаимоусиливающую комбинацию со следующим свойством: она в значительно большей мере устраняет какойлибо недостаток недостатки или улучшает критерий качества чем отдельные...
39471. Оценка налоговых рисков- методы планирования налоговых проверок 129.5 KB
  Показатели налоговой нагрузки представлены в приложении . Таким образом величина налоговой нагрузки за 2006 г.ru Группа критериев отражающих показатели деятельности плательщика Отражение в бухгалтерской или налоговой отчетности убытков в организации в течение двух и более календарных лет. Несоответствие темпов роста расходов темпам роста доходов по данным налоговой финансовой отчетности: а неоднократное приближение менее 5 к предельному значению установленных Налоговым кодексом показателей предоставляющих право применять...
39472. НАЛОГИ И НАЛОГОБЛОЖЕНИЕ 399 KB
  Курсовая работа выполняется студентами после изучения соответствующих глав Налогового Кодекса РФ, литературных источников по теме и производственной практики. За время практики студент собирает на предприятии необходимый фактический материал по теме курсовой работы. После прохождения практики собранные материалы обобщаются и студент приступает к написанию курсовой работы
39473. Порядок характеристики налогоплательщика 367 KB
  Оценка налоговой нагрузки Описать режим налогообложения исходя из вида деятельности предприятия организационноправовой формы и действующего налогового законодательства. При этом последовательно указывается: В связи с какими обстоятельствами возникли обязанности налогоплательщика плательщика сборов налогового агента ; Описание объектов обложения; Особенности формирования налоговой базы; Применяемые налоговые ставки ; Порядок исчисления налога сбора; Порядок и сроки уплаты. Кирову ИНН: 4345001066 КПП: 434501001; ОКАТО...