Приближенные методы качественного анализа устойчивости электроэнергетических систем

• Автор: Шемпелев, В. А.
• Шифр специальности: 05.14.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1993
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 159 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

1. ОСНОВЫ АНАЛИЗА УСТОЙЧИВОСТИ ЭЛЖТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ

СИСТЕМ .

1.1. Модели электроэнергетических систем, используемые для анализа устойчивости

1.1.1. Понятие модели

1.1.2. Требования, предъявляемые к моделям и направления

их развития .

1.1.3. Полные математические модели основных элементов электроэнергетических систем

1.1.4. Упрощенные математические модели ЭЭС

1.2. Анализ статической устойчивости электроэнергетических систем

1.2.1. Общие положения анализа статической устойчивости .

1.2.2. Критерии статической устойчивости установившихся режимов ЭЭС .
1.2.3. Определение параметров предельных по статической устойчивости режимов
1.2.4. Определение границ ОСУ и ОСУР
1.3. Анализ устойчивости динамических переходов в ЭЭС .
1.4. Выводы .
2. АНАЛИЗ СТАТИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ УСТАНОВИВШИХСЯ РЕЖИМОВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ С УЧЕТОМ ДЕМПФИРОВАНИЯ .
2.1. Математическая модель электроэнергетической системы, используемая для анализа статической устойчивости
2.2. Определение элементов матрицы демпферных коэффициентов
2.2.1. Физика демпфирования
2.2.2. Расчет демпферных коэффициентов в простейшей системе
2.2.3. Определение элементов матрицы демпферных коэффициентовДТ
2.3. Критерий статической устойчивости установившихся режимов сложных электроэнергетических систем
2.3.1. Расчет параметров установившихся режимов
2.3.2. Анализ статической устойчивости положений равновесия
2.4. Построение областей устойчивости и областей существования
2.5. Анализ областей устойчивости и существования установившихся режимов трехмашинных эквивалентов сложных электроэнергетических систем .
2.5.1. Анализ областей устойчивости и существования установившихся режимов позиционной модели ЭЭС.
2.5.2. Приближенный анализ областей устойчивости и существования устойчивых режимов позиционной модели
ЭОС с учетом демпфирования
2.6. Анализ результатов, получаемых по приближенной методике оценки статической устойчивости применительно к сложным системам.
2.7. Выводы
3. КАЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ УСТОЙЧИВОСТИ ДИНАМИЧЕСКИХ ПЕРЕХОДОВ
ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
3.1. Элементы общей теории исследования динамической устойчивости ЭЭС по методу функций Ляпунова .
3.2. Построение уточненной консервативной модели сложных позиционных ЭЭС и вычисление значение функции Ляпунова
3.2.1. Традиционный метод построения консервативных моделей позиционных систем
3.2.2. Общие положения разделения сил на составляющие
3.2.3. Использование общей теории разделения сил примени
тельно к анализу динамической устойчивости ЭЭС
3.2.4. Анализ устойчивости динамических переходов трехмашинных систем .
3.3. Выводы .
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ПРОГРАММЫ АНАЛИЗА УСТОЙЧИВОСТИ
ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
4.1. Определение и анализ положений равновесия трехмашинных систем .
4.2. Построение границ областей устойчивости и областей существования трехмашишшх ЭЭС .
4.3. Построение сечений многомерных областей статической устойчивости
4.4. Анализ динамической устойчивости трехмашинных систем
4.5. Приближенное определение шунта несимметричного короткого замыкания
4.6. Выводы .
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ . Д,
Приложение 1. Расчет демпферных коэффициентов
Приложение 2. Исходные параметры эквивалентов электроэнергетических систем
ВВЕДЕНИЕ
Электроэнергетические системы ЭЭС обеспечивают своим нормальным функционированием работу промышленности, транспорта, быта населения всю жизнедеятельность страны. Одним из главных требований, предъявляемых к ЭЭС, является надежность в снабжении потребителей электроэнергией, основным условием которой является устойчивость их работы. Однако по мере объединения электростанций и энергосистем на параллельную работу, создания крупных по мощности и охватывающих большую территорию энергообъединений увеличивается опасность нарушения устойчивости. Тем не менее рациональное проектирование, оптимизация схем и режимов эксплуатации, надлежащий выбор системной автоматики и ее уставок позволяет обеспечить нормальную работу таких систем.
Исследование устойчивости электроэнергетических систем является одной из основных задач, решаемых при проектировании ЭЭС, выборе и оперативном ведении режимов, конструировании и эксплуатации устройств системной автоматики. При этом по мере усложнения ЭЭС существенно усложняется и анализ их устойчивости и появляется необходимость в разработке новых его методов.
Актуальность


Подчеркивается, что последний имеет ряд преимуществ по сравнению с численными методами, но не нашел широкого применения изза недостаточной разработки необходимых моделей электроэнергетических систем и трудностей программной реализации. Рассмотрены некоторые аспекты применения данного метода. Во второй главе Анализ статической устойчивости устано
вившихся режимов электроэнергетических систем с учетом демпфирования предлагается для анализа статической устойчивости использовать приближенную методику, в основе которой лежит оценка характера исходных матриц характеристического уравнения, записываемого для системы уравнений малых колебаний. Данная методика позволяет анализировать как апериодический, так и колебательный характер протекания переходных процессов при малых возмущениях и дает возможность не только проверить устойчивость конкретного режима ЭЭС, но и получить условия, позволяющие вывести общие закономерности для целого класса режимов. В третьей главе Качественный анализ динамических переходов электроэнергетических систем рассмотрены этапы исследования динамической устойчивости электроэнергетических систем методом функций Ляпунова. При этом сделан краткий обзор методов построения математических моделей, используемых для качественного анализа, способов получения различных функций Ляпунова и отыскания критериальной седловой точки. Предложена консервативная модель позиционной системы, которая позволяет построить функцию Ляпунова, дающую результаты качественного анализа более близкие к необходимым, чем рассмотренные методы. Теоретические выкладки, полученные для многомашинной системы, применены для расчета трехмашинной ЭЭС. В четвертой главе Экспериментальные программы анализа устойчивости электроэнергетических систем описаны программы, используемые для проверки теоретических результатов, полученных в работе. Приведены алгоритмы и отмечены некоторые особенности используемых программ. Автор глубоко благодарен научному руководителю профессору М. П.Рудницкому за общее руководство работой. ОСНОВЫ АНАЛИЗА УСТОЙЧИВОСТИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ
Показана важность анализа устойчивости при проектировании и эксплуатации электроэнергетических систем. Дан краткий обзор математических моделей, используемых для анализа статической устойчивости режимов электроэнергетических систем. Предложена модель наиболее приемлемая для этих целей при исследовании сложных систем. Представлен обзор основных методов исследования статической апериодической устойчивости режимов электроэнергетических систем, определения параметров предельных режимов, построения областей статической устойчивости и областей существования установившихся режимов. Указаны преимущества и недостатки различных методов анализа статической устойчивости. Для анализа динамической устойчивости возможно использование методов численного интегрирования и качественного анализа. Подчеркивается, что последние имеют ряд преимуществ . Электроэнергетические системы являются сложными системами, т. При изучении характеристик таких систем невозможно расчленять их на независимые составляющие и менять рассматриваемые факторы по отдельности, так как сложная система в целом обладает новыми качествами, несвойственными отдельными ее элементам. Если характеристика отдельных элементов ЭЭС достаточно хорошо изучены, то для сложных систем попрежнему актуальна задача получения модели, достаточно точно отражающей свойства изучаемой объекта. Под моделью в дальнейшем понимается некоторая система, относящаяся в отношении определенного подобия к моделируемой системе оригиналу . При этом между моделью и оригиналом существует приближенное взаимно однозначное соответствие. Математической моделью может также являться некоторая формальная модельалгоритм, позволяющая получить интересующие данные совокупность величин, характеризующих режим системы параметры режима о реальной системеоригинале. Модельалгоритм, как правило, реализуется в виде программы на ЭВМ, давая приближенное и обычно неполное подобие реальной системеоригиналу 5 .