Разработка методического и алгоритмического комплекса исследования электромеханических переходных процессов в регулируемых электроэнергетических системах

• Автор: Голов, Павел Валерьевич
• Шифр специальности: 05.14.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 130 с. : ил.

Содержание диссертации

Введение

В.1 Некоторые особенности современной электроэнергетики.

В.2. Анализ существующих подходов и программных решений для анализа переходных процессов и устойчивости

электроэнергетических систем

В.З. Постановка задачи.

В .4. Научная новизна диссертации

Глава 1. Полная математическая модель ЭЭС

для расчета электромеханических переходных процессов.

1.1. Общие положения.

1.2. Полная математическая модель сложной ЭЭС в общем виде.

1.3. Об инвариантности математических моделей и независимости результатов расчета переходного процесса
от выбора опорной машины.
1.4. Проведение расчетов для тестовых схем ЭЭС.
1.4.1. Проведение расчетов для тестовой схемы 1.
1.4.2. Проведение расчетов для тестовой схемы 2.
1.5.Выводы по главе
Глава 2. Разработка математических моделей систем автоматического управления и регулирования элементов ЭЭС.
2.1. Общие положения.
2.2. Моделирование АРВ генераторов.
2.3. Понижение жесткости систем уравнений, описывающих переходный процесс с помощью дискретной формы интеграла Дюамеля.
2.4. Разработка моделей АРВ генераторов с применением дискретной формы интеграла Дюамеля
2.5. Проведение расчетов для тестовых схем ЭЭС.
2.6. Выводы по главе
Глава 3. Система математических моделей и алгоритмы расчета электромеханических переходных процессов
3.1. Общие положения
3.2. Упрощенные описания ЭЭС и критерии перехода на эти описания
3.3. Расчеты по упрощенным моделям для тестовых схем ЭЭС.
3.4. Выводы по главе.
Заключение.
Список литературы


Электромеханические переходные процессы, под которыми понимаются главным образом процессы движения роторов генераторов системы под воздействием механических и электромагнитных вращающих моментов, изучаются обычно в связи с исследованием устойчивости электрических систем. Результаты расчета электромеханических переходных процессов используются для определения режимов, безопасных с точки зрения нарушения устойчивости параллельной работы генераторов электроэнергетической системы, для выбора средств противоаварийной автоматики и их настройки. В частности, динамическая устойчивость синхронных генераторов в реальных ЭЭС нарушается, как правило, довольно быстро вслед за возмущением - в течение 1-3 с, поэтому расчеты ограничиваются небольшим интервалом времени, включающим лишь несколько периодов качаний синхронных генераторов. Для расчетов переходных процессов с целью анализа динамической устойчивости используют сравнительно простые математические модели, где каждый генератор описывается дифференциальным уравнением второго порядка, а момент турбины принимается неизменным. Частота в энергосистеме в течение всего переходного процесса также считается неизменной [4, 6, ]. Это предположение, оправданное при анализе переходных процессов на коротких интервалах времени, становится неприемлемым при расчетах переходных процессов на длительных интервалах времени. В действительности же переходные процессы в реальных энергетических системах большей частью сопровождаются отключениями нагрузок и генераторов, что приводит к небалансу активной мощности в системе и к изменению частоты. В этих условиях, как правило, стационарные режимы в начале и в конце переходного процесса хара1стеризуются различными значениями частоты. Уравнения же переходных процессов энергосистемы, обычно применяемые для расчетов динамической устойчивости, во-первых, не учитывают изменения частоты в системе, во-вторых, принципиально не могут быть использованы для расчета стационарного, установившегося режима. При каскадном характере аварии в энергосистеме переходный процесс затрагивает не только оборудование и установки электрической части системы, но и гидромеханическое и тепломеханическое оборудование энергосистемы, турбины и котельные агрегаты с их системами регулирования и управления. При этом каждый этап развития аварии продолжается, как правило, несколько минут. Также предъявляются особые требования к применяемым вычислительным методам, как в смысле скорости счета, так и в смысле допустимой погрешности. Методические положения, принятые при анализе обычных электромеханических процессов в электрических системах, не могут быть распространены на расчет переходных процессов в течение длительных промежутков времени. Таким образом, кроме традиционного разделения переходных процессов на электромагнитные и электромеханические, существует отдельный класс задач, решаемых в рамках расчета длительных переходных процессов. Существенной особенностью математической модели электрической системы для исследования длительных переходных процессов является строгий учет изменения частоты, которая рассматривается в качестве переменной величины, характеризующей режим в каждом узле электрической системы. Учет изменения частоты принципиально меняет математическую модель системы, переводя ее в другой класс. При учете частоты необходим учет как относительного, так и абсолютного движения генераторов системы. Длительный переходный процесс, протекающий без нарушения синхронизма, может быть представлен определенной последовательностью квазиустановившихся режимов с изменяющимися потокораспределениями и частотой [, ]. Каждый такой режим определяется соответствующими действиями противоаварийной автоматики и реакцией теплового оборудования, изменяющими генерирующие мощности на электрических станциях. Изменение потокораспределения может привести к нарушению статической устойчивости энергосистемы. Также важное значение имеют и относительно кратковременные послеаварийные режимы, которые могут существовать при частоте, значительно отличающейся от номинальной.