Форум режимщиков

Люди добрые! Кто занет,какие есть методы оценки статической колебательной устойчивости????

3.5. Статическая устойчивость энергосистемы с учетом самораскачивания



3.5.1. Расчеты статической устойчивости энергосистемы с учетом самораскачивания проводятся, когда имеется опасность его возникновения.



В электрической системе, находящейся в эксплуатации, такая опасность может возникнуть при резком изменении конфигурации схемы (объединении двух систем, включении промежуточных систем, присоединении новой ВЛ и т.п.) вблизи станций, у которых проявляется тенденция к самораскачиванию. Эти станции характеризуются либо большой удаленностью, малыми запасами устойчивости и работой при углах , близких к 90°, либо ухудшенными параметрами синхронных машин (малыми постоянными инерции, большими реактивными сопротивлениями), либо трудностями настройки автоматических регуляторов возбуждения, особенно АРВ сильного действия. Такие станции должны быть выявлены на первом этапе расчета статической устойчивости. В этом случае задача исследования - выявить причину и устранить возможность самораскачивания с помощью корректировки рабочей настройки АРВ или введения каких-либо дополнительных мероприятий.



3.5.2. На стадии проектирования составляются технические требования к системе возбуждения и автоматическому регулированию возбуждения синхронных машин по условию обеспечения статической устойчивости. Под этим понимается либо выбор схемы возбуждения (если рассматривается несколько вариантов ее исполнения), либо способа регулирования возбуждения (закона регулирования, структурной схемы и параметров регулирования), либо схемы присоединения измерительных элементов АРВ, либо его конструктивных параметров.



При выборе способа регулирования возбуждения предпочтение следует оказывать тому варианту, при котором при равных пределах статической устойчивости:



- обеспечивается наиболее простая и надежная схема присоединения измерительного элемента;



- предъявляются наименее жесткие требования к конструктивным параметрам: не требуется специального уменьшения постоянной времени возбудителя, выпрямительных и дифференцирующих звеньев автоматического регулятора возбуждения;



- обеспечивается возможность постоянной настройки АРВ при всех возможных режимах и схемах проектируемой электрической системы (схема нормального и послеаварийного режима, выдача мощности станцией в одном или двух направлениях, схема с включенными или отключенными устройствами продольной и поперечной компенсации, реверсивный режим работы электропередачи, схема с включенными или отмеченными промежуточными энергосистемами или углами нагрузок и т.д.);



- обеспечиваются наибольшие области устойчивости относительно настроечных значений коэффициентов регулирования;



- обеспечиваются лучшие показатели качества переходных процессов.



3.5.3. Настроечные параметры, входящие в закон регулирования возбуждения, при решении задачи выбора области рабочих настроек АРВ разбиваются на две группы:



1) коэффициенты регулирования по отклонениям режимных параметров .



2) коэффициент регулирования по производным режимным параметрам ; .



3.5.4. Коэффициенты регулирования выбираются:



- по условию поддержания напряжения в заданной точке энергосистемы с требуемой точностью;



- по условию обеспечения заданного предела апериодической устойчивости (т.е. полной или частичной компенсации реактивного сопротивления генератора или трансформатора или его и другого).



Оба эти условия, как правило, выполняются при регулировании по отклонению напряжения с коэффициентом усиления =50 100 ед.возб.х.х./ед.напр. (или 25 50 ед.возб.ном /ед.напр.)* и отклонению тока, либо в виде компаундирования измерительного элемента напряжения АРВ, либо в виде регулирования по отклонению тока.

__________________

* Размерность значений коэффициентов ед.возб.х.х/ед.напр. применяется в теоретических и практических расчетах, размерность ед.возб.ном/ед.напр. - при маркировке АРВ.



3.5.5. Коэффициенты регулирования по производным режимных параметров (стабилизирующие) выбираются из условия исключения самораскачивания в системе во всех возможных режимах при заданных коэффициентах по отклонению.



Стабилизирующие параметры АРВ сильного действия условно подразделяются на основные и дополнительные. Основные играют главную роль в обеспечении условий отсутствия самораскачивания в системе (например, регулирование по отклонению частоты и ее первой производной - *, ), в то время как дополнительные (например, ) предназначены для устранения самораскачивания в режимах холостого хода генератора, либо для улучшения условий выбора основных стабилизирующих параметров в рабочих режимах (увеличения размеров области устойчивости в плоскости основных параметров), либо для улучшения показателей качества.

__________________

* Регулирование по отклонению частоты дает эффект, близкий к регулированию по первой производной абсолютного угла, но имеет некоторые дополнительные недостатки.



3.5.6. Исследования статической устойчивости с учетом самораскачивания [Л.47-52] целесообразно проводить путем построения областей устойчивости в координатах основных стабилизирующих параметров АРВ выделенной станции для нескольких, наиболее характерных режимов работы электрической системы (выявленных при анализе апериодической устойчивости). Если в результате расчетов оказывается, что размер общего участка построенных областей недостаточен [Л.10], то при существующих АРВ с постоянной настройкой это может быть причиной ограничения предельно передаваемой мощности.



3.5.7. Изменение коэффициентов регулирования в современных АРВ производится переключателями, шкала которых, как правило, имеет десять делений. Практически необходимо, чтобы устойчивость системы обеспечивалась не при одном делении шкалы коэффициентов, соответствующим выбранной настройке, а по меньшей мере при трех соседних делениях. При этой минимально необходимый размер области устойчивости (по каждому коэффициенту регулирования), удовлетворяющий этому требованию в единицах деления шкалы, должен равняться . Режим, при котором практически исключается возможность работы при постоянных коэффициентах регулирования, является предельным и определяет , или . Чтобы уточнить существование такого ограничения, следует повторить расчеты с учетом некоторых уточняющих факторов (например, учет насыщения синхронной машины, электромагнитных переходных процессов в демпферных контурах ротора, реальных характеристик нагрузок энергосистемы и др.).



3.5.8. Для устранения ограничения предельно передаваемой мощности следует рассмотреть мероприятия по улучшению закона регулирования, т.е. по изменению или расширению множества настроечных параметров, внутри которого можно выбирать рабочую настройку АРВ.



В качестве таких мероприятий следует рассмотреть целесообразность пересоединения измерительного элемента АРВ к измерительным трансформаторам (тока или напряжения), включенный в других точках станции (выводы генератора, шины станции и т.д.), введения дополнительных стабилизирующих устройств в систему регулирования, целесообразность использования (в кратковременных режимах) рабочей настройки АРВ, лежащей вне области (за безопасной границей) статической устойчивости, изменения структурной схемы (иногда путем введения дополнительных обратных связей) или конструктивных параметров системы возбуждения и регулирования.



Для выбора структуры АРВ, при которой устраняются ограничения предельно передаваемой мощности, целесообразно применять разработанные в МЭИ методы синтеза [Л.53-55].



3.5.9. При расчетах статической устойчивости с учетом самораскачивания могут применяться критерий Гурвица, либо критерий Рауса, либо метод Д-разбиения в соединении с критерием Михайлова. Последний наиболее эффективен для сравнительно сложных систем и при решении задач, связанных с выбором систем возбуждения и регулирования.



Описания критериев устойчивости приведены в [Л.12, 39], в приложении 5 дается ряд примеров решения задач для простых схем.



3.5.10. Построение областей устойчивости в сложной энергосистеме (многомерных областей устойчивости) может быть выполнено следующим упрощенным способом.



Вначале АРВ задаются некоторыми значениями настроечных параметров для всех машин, кроме выделенной, для которой рассчитывается область устойчивости и выбираются настроечные параметры внутри нее. Затем для второй синхронной машины с АРВ рассчитывается область устойчивости с учетом выбранных параметров АРВ на каждой машине и заданных на остальных. Расчеты продолжаются до тех пор, пока не будут определены области устойчивости в плоскости настроечных параметров АРВ каждой синхронной машины. В качестве первой синхронной машины, для которой рассчитывается область устойчивости, следует брать машину с наиболее тяжелым режимом (например, наиболее удаленную и загруженную), поскольку задаться настроечными параметрами АРВ такой машины значительно труднее, чем на остальных (ввиду уменьшения размеров области устойчивости с увеличением загруженности и удаленности машины). Таким образом, по рассмотренному способу вначале выбирается точка, достаточно удаленная от границы области устойчивости, лишь в плоскости двух параметров (путем расчета области устойчивости в плоскости настроечных параметров АРВ выделенной синхронной машины при заданных настоечных параметрах АРВ остальных машин) и далее проводятся сечения многомерной области устойчивости плоскостями, проходящими через эту точку (путем расчета областей устойчивости в плоскости настроечных параметров АРВ остальных синхронных машин). Этим достигается значительное сокращение объема вычислений по сравнению с другими методами.



3.5.11. Для предварительного задания коэффициентов основных стабилизирующих параметров АРВ сильного действия следует рассмотреть условия устойчивости основного и относительного движения, характерные для схем электрических систем, обладающих внутригрупповой симметрией.



Область устойчивости относительного движения между параллельно работающими синхронными машинами обычно ограничивает максимально допустимые коэффициенты регулирования по производным, а область устойчивости основного движения в режимах больших нагрузок - минимально допустимые.



3.5.12. Расчет областей устойчивости относительного движения проводится для схем эквивалентный генератор - шины неизменного напряжения в точке объединения генераторов. В качестве предварительно задаваемых коэффициентов основных стабилизирующих параметров АРВ следует выбирать коэффициенты, расположенные внутри области относительного движения, рассчитанной для номинальной нагрузки синхронной машины.



3.5.13. При невозможности строгого разделения движения на основное и относительное (например, при использовании для стабилизации АРВ только общих для всех синхронных машин станции параметров) с некоторым приближением, вполне оправданным для целей предварительного задания коэффициентов стабилизации, можно строить область относительного движения по схеме станция - шины неизменного напряжения, где в качестве таких шин выбирается ближайшая к данной станции узловая точка системы.



3.5.14. Порядок проведения расчетов статической устойчивости сложной системы, содержащей несколько станций (подстанций) с АРВ сильного действия:



а) выбираются коэффициенты регулирования по отклонению режимных параметров всех АРВ (исходя из заданной точности поддержания напряжения на шинах станции) и коэффициенты дополнительных стабилизирующих параметров (по условию устойчивости генераторов на холостом ходу);



б) рассчитываются области устойчивости относительного движения в плоскости коэффициентов основных стабилизирующих параметров каждой эквивалентной синхронной машины в режиме номинальной мощности и выбираются (на всех станциях, кроме выделенной) наибольшие коэффициенты внутри области;



в) рассчитываются области устойчивости основного движения в плоскости основных стабилизирующих параметров АРВ выделенной эквивалентной синхронной машины для заданных характерных режимов;



г) если область устойчивости для выделенной станции не существует, то вводятся дополнительные стабилизирующие параметры для АРВ этой станции и расчет (п.3) повторяется;



д) если область устойчивости для выделенной станции существует, то выбираются коэффициенты внутри нее (равноудаленные от границ) и далее проводится расчет областей устойчивости основного движения последовательно для всех остальных синхронных машин системы.



Некоторые вопросы построения областей устойчивости для АРВ сильного действия с применением -разбиения рассмотрены в приложении 6.

В который раз говорю Вам спасибо !!! тема вроде не особо сложная - но подводных камней много. Ещё один вопрос, если позволите - мой руководительль диплома настоятельно рекомендует не рассматривать колебательную устойчивость с помощью алгебраческих и частотных критериев, так как они не определяют характер колебательной устойчивости а лишь констатируют "устойчива система" или "не устойчива". Предлагает рассматривать колебательную устойчивость исключительно с помощью рассмотрения переходных процессов (что было бы идеально). В связи с этим собственно и вопрос - какие модели нужно рассматривать для составления дифф уравнений (например достаточно ли модели Mustang ???)

Рассматривать колебательную устойчивость исключительно с помощью рассмотрения переходных процессов на мой взгляд совсем некорректно. Почему ? Хотя бы потому, что возникновение самораскачивания во многом зависит от режима работы сети. В простейшем случае станция-ШБМ, область отсутствия самораскачивания выглядит как кривая в координатах Пе-Ку.

Таким образом Вам надо просчитать кучку переходных процессов методом научного тыка нащупав эту границу.

Кроме того Мустанг считает большую динамику при серьезных возмущениях, у Вас же все таки статическая задача. Если препод очень хочет можете погонять расчеты динамики, с возмущением в виде исчезающе-малого по времени отключения/включения любой линиии. Режимы берите с углами по линии и внутренним генераторным близкими к 90 град каждый.

Руководителю скажите, что частотные методы, например модальный анализ, определяют именно характер всех возможных форм переходного процесса.

Кроме того частотные методы позволяют учитывать более подробные модели АРВ.

При расчетах по Мустангу , обязательно учитывать переходные процессы в обмотке возбуждения, и задавать АРВ подробной моделью

Из частотных методов знаю только D-разбиения по одному , по 2м параметрам, критерий Найквиста и Михайлова. Модальный анализ - о нем к своему стыду первый раз слышу ))) Вы не могли бы разъяснить его суть или посоветовать литературу, в которой это дело можно подчитать??? ))))

Методы оценки устойчивости и динамических характеристик э/с

1. Определение параметров форм(мод) движения, рассчитываемых по линеаризованной системе дифуров

2. Определение частотных характеристик системы или отдельных ее элементов

3. Определения вида протекания свободного переходного процесса во времени

Последний метод реализуется численным интегрированием системы нелинейных ДфУр. По сути дела и является расчетом на Мустанге или Евростаге. При необходимости оценки поведения системы при больших возмущениях единственно возможный способ

Суть первых двух методов состоит в составлении характеристического уравнения (матрицы) э/с и его анализе.

Спасибо большое! Начинаю вникать и разбираться )))

А про ПК "Область" ни у кого ничего нет? подойдет просто описание программы! Не могу связаться со специалистами НИИПТ, а про эту программу очень нужна информация... Хотя бы описание и методы, заложенные в ней.

WindTalker315 писал(а) Fri, 27 May 2011 18:26

3. Определения вида протекания свободного переходного процесса во времени Последний метод реализуется численным интегрированием системы нелинейных ДфУр. По сути дела и является расчетом на Мустанге или Евростаге. При необходимости оценки поведения системы при больших возмущениях единственно возможный способ Суть первых двух методов состоит в составлении характеристического уравнения (матрицы) э/с и его анализе.

Это уже не статическая колебательная устойчивость, а динамическая, ну это так, поворчать)

Господи, да какой это все имеет практический смысл.

Муть это.