99212

Исследование устойчивости в электроэнергетической системе

Курсовая

Энергетика

Составление схемы замещения ЭЭС для нормального режима с представлением генератора переходными параметрами. Ручной расчет параметров этого установившегося режима и сопротивления нагрузки. Предполагается, что найденные величиныбудут оставаться неизменными на протяжении всего цикла динамических переходов, включая нормальный, аварийный и послеаварийный режимы.

Русский

2016-08-06

1.07 MB

0 чел.


Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«ИВАНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

имени В.И. Ленина»

Курсовая работа по дисциплине

«Переходные процессы ч. 2» на тему:

«Исследование устойчивости в электроэнергетической системе»

Выполнил:

студент группы IV-22х

Латышев Н.

Проверил:

Огорелышев Н.А.

Иваново 2006

Исходные данные

                                           Схема исследуемой сети показана на рис. 1.

Вариант 216

Рис.1. Схема исследуемой сети

Исходные данные для расчёта устойчивости ЭС.

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

Рго = 0,82 о.е. , Qго = 0,48 о.е. , Uго = 1,0 о.е. , Рн = 0,14 о.е. , Qн = 0,089 о.е.

Параметры системы:

Трансформаторы:

Сопротивление трансформатора: xт = 0,107 о.е.,

Сопротивление автотрансформатора: xат = 0,082 о.е.

Линия:

Сопротивление линии: xл = 0,19 о.е.,

Сопротивление нулевой последовательности линии: xло =о.е.

Нагрузка:

Сопротивление нагрузки обратной последовательности: xн2 = 2,66 о.е.,

Сопротивление нагрузки нулевой последовательности: xно = 1,97 о.е.

Эквивалентный генератор:

Синхронные сопротивления: xd = 1,02 о.е. , xq = 0,67 о.е.,

Переходное сопротивление: xd = 0,33 о.е.,

Сопротивление обратной последовательности эквивалентного генератора: xг2 = 0,259 о.е.,

Постоянная инерции: Тj = 11,4 с,

Коэффициент демпфирования: D = 1,27 о.е.,

Постоянная времени обмотки возбуждения: Тв = 6,7 с.

АРВ:

Коэффициент по отклонению напряжения: КOU = 94,

Коэффициенты по производным угла: = 2,2 , = 0,7.

Постоянная времени возбудителя и регулятора: Те = 0,095 с.

Данные о КЗ:

Место короткого замыкания точка К2,

Вид КЗ: 1фазное (К(1)),

Длительность КЗ: tкз = 0,5 с.

    1. Определение динамической устойчивости простейшей системы

      Составление схемы замещения ЭЭС для нормального режима с представлением генератора переходными параметрами. Ручной расчет параметров этого установившегося режима и сопротивления нагрузки. Предполагается, что найденные величиныбудут оставаться неизменными на протяжении всего цикла динамических переходов, включая нормальный, аварийный и послеаварийный режимы.

1.1. Определение режимных параметров в установившемся режиме.

Расчетная переходная ЭДС:

;                                                                                   (1.1)

(о.е.).

Напряжение в точке подключения нагрузки:

;                                                                                     (1.2)

(о.е.).

Сопротивление нагрузки, заданной активной и реактивной мощностями:

;                                                                                                          (1.3)

.

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

;                                                                                                                              (1.4)

.

.

;

.

;   Р = 0,82 – 0,14 – 0 = 0,68.

;  Q = 0,48 – 0,089 – 0,0965 = 0,2945.

Напряжение на шинах приемной системы:

;                                                                                             (1.4)

.

  Определение начального значения фазового угла синхронной ЭДС.

1.2. Расчет угловой характеристики мощности генератора для нормального режима с применением программы RRSwin. Представление результатов в виде таблицы и графика на миллиметровой бумаге с ручным построением последних. Отдельные точки построенного графика юллюстрируются распечатками их программы RRSwin.

       Угловой характеристики мощности генератора для нормального режима показаны в табл.1.1.

         Табл.1.1.

Угол

0

10

20

27

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

160

170

180

Pг()

0.05

0.34

0.69

0.81889

0.89

1.13

1.341

1.51

1.62

1.69

1.71

1.68

1.6

1.47

1.29

1.08

0.84

0.56

0.28

0.015

График угловой характеристики показан на рис. П-2.

Отдельные точки построенного графика юллюстрируются распечатками их программы RRSwin и ноказаны на рис. 1.2,1.3,1.4.

Рис. 1.1

Рис.1.2

                                                            Рис. 1.3

     1.3. Расчет сопротивления аварийного шунта для однофазного короткого замыкания.

1.3.1. Составление схемы замещения для токов обратной последовательности и определение эквивалентного сопротивления.

       Схема замещения для токов обратной последовательности представлена на рис.1.4

      Рис.1.4. Схема замещения для токов обратной последовательности представлена.

1.3.2. Составление схемы замещения для токов нулевой последовательности и определение эквивалентного сопротивления.

       Схема замещения для токов нулевой последовательности представлена на рис.1.5

Рис.1.5

1.3.3. Определение аварийного шунта для однофазного КЗ.

1.4. Расчет угловой характеристики мощности генератора для аварийного режима с применением программы RRSwin. Представление результатов в виде таблицы и графика на миллиметровой бумаге с ручным построением последних. Отдельные точки построенного графика юллюстрируются распечатками их программы RRSwin.

       Угловой характеристики мощности генератора для аварийного режима показаны в табл.1.2.

         Табл.1.2.

Угол

0

10

20

27

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

160

170

180

Pг()

0,039

0,231

0,423

0.55102

0,603

0,764

0,903

1,015

1,097

1,145

1,159

1,138

1,083

0,996

0,879

0,735

0,569

0,3874

0,1936

0,005

График угловой характеристики показан на рис. П-2.

Отдельные точки построенного графика юллюстрируются распечатками их программы RRSwin и ноказаны на рис. 1.5,1.6,1.7.

Рис.1.5

Рис.1.6

Рис.1.7

      1.5. Расчет угловой характеристики мощности генератора для послеаварийного режима с применением программы RRSwin. Представление результатов в виде таблицы и графика на миллиметровой бумаге с ручным построением последних. Отдельные точки построенного графика юллюстрируются распечатками их программы RRSwin.

       Угловой характеристики мощности генератора для послеаварийного режима показаны в табл.1.3.

         Табл.1.3.

Угол

0

10

20

27

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

160

170

180

Pг()

0,048

0,322

0,567

0.73014

0,796

1,002

1,178

1,398

1,422

1,481

1,497

1,468

1,396

1,282

1,13

0,945

0,732

0,4976

0,249

0,0062

График угловой характеристики показан на рис. П-2.

Отдельные точки построенного графика юллюстрируются распечатками их программы RRSwin и ноказаны на рис. 1.8,1.9,1.10.

Рис.1.8

Рис.1.9

Рис.1.10

     1.6  Построение на графиках прямой, соответствующей неизменной мощности турбины Рт=Рто. С помощью этого мы можем графически определить начальное значение угла положения вектора переходной ЭДС (ротора генератора). Это значение составляет 27 град.

Графическое определение методом площадей предельного угла отключения показало, что этот угол в нашем случае не существует. Поэтому оцениваем максимальное значение угла при синхронных качаниях ротора в аварийном режиме. Это значение составляет 64 град.

    1.7  Решение уравнения движения ротора генератора вручную методом последовательных интервалов для аварийного режима до достижения максимальное значение угла при синхронных качаниях ротора при длительности интервала 0,1 сек. Избыточные мощности при этом определяются в ручную.

Приращение угла на первом интервале составляет

где - избыточная мощность в момент КЗ.

Угол в конце первого итервала и в начале второго.

     

Дальнейшие вычисления ведутся аналогично.

Изображение максимального значения угла при синхронных качаниях ротора показано на рис. П-3.

   Устойчивость ЭЭС является одним из важных факторов, влияющих на развитие ее схемы, настройку устройств автоматики и выбор режимов работы ЭЭС. Это объясняется тем, что работоспособность системы в целом ряде случаев определяется ее устойчивостью.

Потеря устойчивости может привести к системным авариям с нарушением электроснабжения обширных районов. Поэтому исследование устойчивости ЭЭС проводится как при проектировании ее развития, так и при эксплуатации.

   В этой работе мы исследовали устойчивость ЭЭС в установившемся, аварийном и послеаварийном режимах, исследовали устойчивость при утяжелении режима путем увеличения фазового угла синхронной ЭДС. В результате графического определения

получили начальное значение угла положения вектора переходной ЭДС (ротора генератора), методом площадей мы получили значения критического угла отключения КЗ.

2. Оценка устойчивости системы на основе анализа характеристического уравнения

2.1. Составление схемы замещения ЭЭC  и расчет величины синхронной ЭДС.

Схема замещения ЭЭC для исходного (исследуемого) режима с представлением генератора синхронными параметрами показана на рис.2.1

 

Рис.2.1

Представляем генератор синхронными расчетными параметрами:

Определяем синхронную ЭДС:

                                                                                            (2.1)

Дальнейшие вычисления по схеме замещения аналогичны, как и в первой части.

Определим новое значение начального фазового угла синхронной ЭДС.

  Определение начального значения фазового угла синхронной ЭДС.

                                                      (2.2)

Используя программный пакет RRSwin получаем, что наиболее точное значение начального фазового угла синхронной ЭДС составляет 36,74 град.

Распечатка из программы RRSwin со значением синхронной ЭДС и пересчитанным углом  показана на рис.2.2.

Рис.2.2

2.2 Описание переходных процессов в ЭЭС при малых возмущениях исходного режима ее работы путем составления системы уравнений первого приближения с рассчитанными числовыми коэффициентами. Формирования характеристического определителя.

Системы уравнений первого приближения для гидрогенератора, снащенного АРВ, имеет вид:

(2.3)

(2.4)

(2.5)

(2.6)

(2.7)

Аргументы

Pго

Qго

Iо

Uго

Eqо

E`qo

Eq0=1.4312

=36.74 град

0,82

1,118

0,96876

0,98562

1,704

1,1656

Eq0=1.4312

=36.74 град

0,82

1,118

0,96876

0,98562

1,704

1,1656

2.2.1 С помощью программы RRSwin определяем параметры исходного режима. Полученные результаты заносим в табл. 2.1.

                                                                                                                                       Табл. 2.1

При этом ЭДС рассчитываются по формулам:

                                                                                                      (2.8)

                                                                                                    (2.9)

      2.2.2 Малые возмущения исходного режима осуществляются путем вариации по аргументам Еq и  и выполняются с помощью программы RRSwin.

Параметры варьируемых режимов заносим в табл. 2.2

                                                                                                                                         Табл. 2.2

Аргументы

Pг

Qг

I

Uг

Eq

E`q

Eq=1.5012

=36.74 град

0,8606

1,2832

1,0292

1,0048

1,8

1,21

Eq=1.4312

=38.54 град

0,8521

1,144

0,99668

0,98048

1,71

1,1594

При этом ЭДС рассчитываются по формулам:

для первой строки:

                                                                                                      (2.10)

                                                                                                    (2.11)

для второй строки:

                                                                                                      (2.12)

                                                                                                    (2.13)

2.2.3  Вычисляем отклонения режимных параметров вычитанием строк табл.2.1 из строк табл.2.2.

Отклонения режимных параметров заносим в табл.2.3.

Табл.2.3

Аргументы

Pг

I

Uг

Eq

E`q

Eq=0,07

0,0406

0,06044

0,01918

0,096

0,0444

=1,08град=0,0314рад

0,0321

0,02792

-0,00514

0,006

-0,0062

2.2.4 Вычисление частных производных.

Остальные производные вычисляются аналогично.

Значения частных производных занесены в табл.2.4

Табл.2.4

Аргументы

Pг

I

Uг

Eq

E`q

Eq

0,58

0,8634

0,274

1,3714

0,6342

1,022

0,8887

-0,1636

0,191

-0,1974

Составления системы уравнений первого приближения с рассчитанными числовыми коэффициентами.

2.3 Раскрытие характеристического определителя,  запись характеристического уравнения и его решение с применением пакета Mathcad.

   В результате решения характеристического уравнения получили, что система является устойчивой из-за наличия корней, у которых действительные части являются отрицательными. Подтвердим устойчивость системы по критерию Рауса. Требования устойчивости по Раусу формулируются так: для устойчивости системы необходимо и лостаточно, чтобы все коэффициенты первого столбца были одного знака.

  Запишем коэффициенты характеристического уравнения.

; ; ; ; .

Составим таблицу Рауса. Данные заносим в табл.2.5.

                                                                                                             Табл.2.5

Номер

i-й строки

Коэффициенты

(j-2)

Номер k-го столбца

1

2

3

4

1

2

-

-

0

0

0

3

0

0

4

0

0

5

-

0

0

Исходя из таблицы можно заключить, что система устойчива, так как в первом столбце смены знака не происходит.

3. Определение запаса апериодической статической устойчивости ЭЭС

3.1  Расчет и построение зависимости расчетной синхронной ЭДС генератора  от угла с учетом влияния АРВ.

 Исходный режим рассчитан в предыдущем разделе. Начальные точки всех угловых характеристик уже известны:

         

Следующие значения угла δ требуют определения новых значений . Их находим графическим способом с помощью программы RRSwin. Для определенного угла задаем несколько значений ЭДС и рассчитываем режим. Результаты представляем в виде таблице 3.1.

Таблица 3.1  Расчет графиков f1 и f2 при угле .

ЕQ1

Q’Г1

UГ1

f1

f2

1.4

1.44

0.89438

1.761

10.008

1.5

1.703

0.91819

1.897

7.77

1.6

1.9854

0.94233

2.034

5.5

1.7

2.2883

0.96677

2.171

3.203

1.8

2.6122

0.99149

2.308

0.879

Таким же образом заполняем две следующие строки и строим графики f().

При использовании  мы принимаем следующие допущения. Так как в нашем случае полная мощность

,

то мы искусственно увеличим полную мощность следующим образом:

.

Пересчитываем новое значение  по формуле (2.1).

                                                                                            

.

Тогда значение рассчитаем следующим образом:

Оценивая соотношение полученных значений f1 и f2 между собой и учитывая характер изменения этих функций можно выбрать следующее пробное значение , более близкое к истинной величине, т.е. к точке пересечения графиков f1 и f2 . Графическое решение представлено на рис.П-4.

Величина, соответствующая точке пересечения графиков и есть искомая ЭДС при заданном угле .Аналогично определяем следующие значения  и результаты сводим в таблицу 3.2.

Табл.3.2.

∂, град

36,49

60

70

80

90

100

110

115

120

125

130

140

150

160

170

180

ЕQ , о.е.

1,431

1,74

1,95

2,25

2,53

2,89

3,29

3,53

3,73

3,95

4

4,1

4,19

4,25

4,31

4,4

Зависимоть синхронной ЭДС от угла ∂ с учетом АРВ представлена на рис.3.1.

Рис.3.1.

  1.  Расчет утяжеленных по углу режимов работы ЭЭС.

Задаем в программе RRS поочередно соответствующие значения и , рассчитываем получившиеся режимы и результаты заносим в таблицу 3.3.

∂, град

36,49

60

70

80

90

100

110

115

120

125

130

140

150

160

170

180

ЕQ , о.е.

1,43

1,74

1,95

2,25

2,53

2,89

3,29

3,53

3,73

3,95

4

4,1

4,19

4,25

4,31

4,4

PГ, о.е.

0,55

1,41

1,71

2,06

2,35

2,64

2,87

2,97

3,00

3,01

2,8

2,44

1,94

1,34

0,69

0,01

UГ, о.е.

0,86

0,97

0,97

0,97

0,96

0,95

0,95

0,95

0,95

0,95

0,89

0,83

0,76

0,7

0,67

0,68

Табл.3.3.

Ниже на рис.3.2. представлены угловые характеристики РГ(∂) и UГ(∂).

Рис.3.2.

3.3  Приближенный учет АРВ-СД за счет представления генератора неизменным напряжением UГ0.

Рассчитываем по программе RRS режимы ЭЭС, утяжеленные по углу ∂U  напряжения генератора UГ и результаты сводим в таблицу 3.4.

Табл.3.4.

U, град

PГ, о.е.

UГ, о.е.

10

0,486

0,9856

20

0,856

0,9856

30

1,2

0,9856

40

1,51

0,9856

50

1,78

0,9856

60

2

0,9856

70

2,16

0,9856

80

2,25

0,9856

90

2,28

0,9856

100

2,24

0,9856

110

2,14

0,9856

120

1,97

0,9856

130

1,75

0,9856

140

1,47

0,9856

150

1,16

0,9856

160

0,807

0,9856

170

0,435

0,9856

180

0,05

0,9856

Угловые характеристики мощности и напряжения представлены ниже на рис.3.3.

Рис.3.3.

3.4  Определение  коэффициента запаса статической системы по активной мощности.

По каждой из полученных кривых РГ(∂) и РГ(∂U) выявляем предел апериодической статической устойчивости.

      

Приближенный учет АРВ в данном случае не отражает действительной картины статической устойчивости ЭЭС. Предел мощности оказался завышенным при меньшем угле ∂.

Определяем коэффициент запаса статической системы по активной мощности:

Коэффициент запаса , что гораздо больше нормативного 0.2, поэтому исходный установившийся режим статически при использовании АРВ устойчив.

4. Исследование на ЭВМ влияния различных факторов на устойчивость ЭЭС.

4.1. Определение собственных и взаимных проводимостей исследуемой ЭЭС с помощью программы RRSwin. При этом генератор представляем синхронными параметрами.

4.1.1. Определение собственной проводимости.

В нашем случае собственная проводимость численно равна току в ветви с генератором.

; град; град.

4.1.2 Определение взаимной проводимости.

В нашем случае взаимная проводимость численно равна току в ветви с генератором

; град; град.


EMBED Equation.DSMT4  


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

21166. Общие понятия эксплуатации. Техническое обслуживание СВТ 49.5 KB
  Техническое обслуживание СВТ Эксплуатация ЭВМ заключается в использовании машины для выполнения всего комплексах возложенных на нее задач. Для эффективного использования и поддержания ЭВМ в работоспособном состоянии в процессе эксплуатации производится техническое обслуживание ТО. ТО – это комплекс организационных мероприятий предназначенных для эксплуатации и ремонта ЭВМ. Существует 3 вида ТО: индивидуальный; групповой; централизованный; При индивидуальном ТО обеспечивается обслуживание одной машины силами и средствами персонала...
21167. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ В КОНСТРУКЦИЯХ СВТ 609 KB
  В зависимости от конструктивных особенностей обратного провода ЛП подразделяют на симметричные состоящие из двух одинаковых изолированных проводов несимметричные с одним общим проводом для многих ЛП и коаксиальные с обратным проводом по оплетке коаксиального кабеля. В поперечном сечении провода бывают круглыми или прямоугольными пленочные и печатные проводники прямоугольными. Провода защищаются изолирующими диэлектрическими оболочками а при необходимости экранами. Линии электропитания представляют собой объемные провода пленочные и...
21168. Микропроцессоры 1970-х – 1990-х годов: архитектура и эволюция 439.5 KB
  Новое поколение микропроцессоров ознаменовалось появлением 32битных процессоров 80386 1985 и 486SX 1989 которые могли адресовать до 4 Гбайт памяти и выполнять несколько задач одновременно. Каждая ячейка хранит часть или все данное или команду и с ней ассоциируется идентификатор называемый адресом памяти или просто адресом. Центральный процессор последовательно вводит или выбирает команды из памяти и выполняет определяемые ими задачи. К середине 1990х годов однако из магнитных устройств внешней памяти остались в использовании...
21169. ПРОМЫШЛЕННЫЕ РОБОТЫ 43.5 KB
  По требованию к точности манипулирования различают роботы нормальной точности с погрешностью позиционирования в зависимости от грузоподъемности 01 5 мм прецизионные роботы с погрешностью 5 мкм и ультрапрецизионные роботы с погрешностью до 003 мкм. Роботы нормальной точности применяют для манипулирования транспортными или технологическими кассетами перекладки полупроводниковых пластин из кассеты в кассету на химических операциях. Прецизионные роботы манипулируют пластинами или кристаллами на операциях посадки кристалла разводки...
21170. РАСЧЕТ ПОТРЕБЛЯЕМОЙ МОЩНОСТИ 185.5 KB
  1 РАСЧЕТ ПОТРЕБЛЯЕМОЙ МОЩНОСТИ Потребляемая мощность всей платы будет зависеть от потребляемой мощности отдельных элементов и количества микросхем.1 Потребляемая мощность микросхем Тип микросхемы Количество корпусов Мощность потребляемая одним корпусом мВт Мощность потребляемая всеми корпусами мВт MAX1106 1 445 445 AD232 1 696 696 где Pпотр – потребляемая мощность всей платы P – мощность одной микросхемы n – количество микросхем. В итоге: Pпотр = 445 696 = 1141 мВт Таким образом потребляемая мощность платы составила всего около 1 Вт...
21171. Расчет надежности 22 KB
  Для выполнения приближенного расчета необходимо знать усредненные значения интенсивностей отказов λi типовых элементов и число Ni элементов определенного типа в каждой группе. В группе объединяются элементы которые имеют примерно одинаковую интенсивность отказов. Для полного расчета надежности необходимо иметь данные о реальных режимах работы элементов устройства и о зависимостях интенсивностей отказов элементов от температурных электрических и других режимов и нагрузок.
21172. ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ САПР ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ 52 KB
  Цель САПР это повышение качества проектов снижение материальных затрат сокращение сроков проектирования и ликвидация тенденции к росту числа проектировщиков а также повышение производительности их труда. Для САПР характерно системное использование ЭВМ при рациональном распределении функций между человеком и ЭВМ. Предметом САПР являются формализация проектных процедур структурирование и типизация процессов проектирования постановка модели методы и алгоритмы решения проектных задач способы построения технических средств создания...
21173. Современная память 2.18 MB
  В скором будущем будет также стандартизирована память DDR2800 в связи с чем многие материнские платы уже поддерживают этот тип памяти. Остальные же типы памяти не стандартизированы и не факт что материнская плата способна поддержать эту память на заявленной тактовой частоте. Возникает вопрос: почему же производители памяти соревнуясь друг с другом стараются выпускать все более скоростную память Ответ довольно прост это маркетинговый ход. Но так ли это на самом деле и действительно ли производительность памяти целиком и полностью...