Исследование электромеханического резонанса при возникновении бифуркаций параметров режима в электроэнергетических системах

• Автор: Рысев, Дмитрий Валерьевич
• Шифр специальности: 05.14.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 145 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1 ПРОБЛЕМЫ СОВРЕМЕННОЙ НЕЛИНЕЙНОЙ ДИНАМИКИ. РЕЖИМЫ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО РЕЗОНАНСА В ЭНЕРГОСИСТЕМАХ
1.1 Динамическая система и ее математическая модель
1.2 Исследование свойств динамических систем
1.3 Фазовые портреты типовых колебательных систем
1.4 Бифуркационные режимы колебательных систем
1.4.1 Детерминированный хаос
1.4.2 Странные аттракторы
1.5 Математические модели энергосистем
1.5.1 Классическая модель
1.5.2 Модель энергосистемы на базе уравнений Парка - Горева в координатах <3, q
1.5.3 Возможные пути возникновения бифуркационных режимов в энергосистемах
1.5.4 Бифуркации и неустойчивость
1.6 Режимы электромеханического резонанса в энергосистемах
1.6.1 Электромеханический резонанс
1.6.2 Математическая модель электромеханического резонанса
1.6.3 Мероприятия по борьбе с электромеханическим резонансом
1.7 Выводы
Глава 2 ВЛИЯНИЕ ДЕМПФЕРНЫХ ОБМОТОК ГЕНЕРАТОРА НА РЕЖИМЫ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО РЕЗОНАНСА
2.1 Описание модели
2.2 Система уравнений
2.3 Модель энергосистемы без учета влияния демпферных обмоток
2.4 Модель энергосистемы с учетом влияния демпферных обмоток
2.5 Выводы

Глава З ВЛИЯНИЕ НАСЫЩЕНИЯ СТАЛИ ГЕНЕРАТОРА НА РЕЖИМЫ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО РЕЗОНАНСА
З Л Описание модели
3.2 Система уравнений
3.3 Модель энергосистемы без учета насыщения стали генератора
3.4 Модель энергосистемы с учетом насыщения стали генератора
3.5 Выводы
Глава 4 УПРАВЛЕНИЕ РЕЖИМАМИ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО РЕЗОНАНСА
4.1 Теоретические положения
4.2 Математическая модель энергосистемы с контроллером
4.3 Рабочие состояния энергосистемы и их устойчивость
4.4 Численное моделирование энергосистемы без контроллера
4.5 Численное моделирование энергосистемы с линейным контроллером
4.6 Численное моделирование энергосистемы с нелинейным контроллером
4.7 Выводы
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
ЛИТЕРАТУРА
Приложение А

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. В энергосистемах явление возникновения нежелательных колебаний на подсинхронных частотах, которые могут привести к разрушению вала турбогенератора или потере синхронизма генератором, получило название «электромеханический резонанс» (ЭМР).
Устройства продольной емкостной компенсации (УПК), как одна из составляющих концепции гибких передающих систем переменного тока, являются эффективным средством повышения пропускной способности электрических сетей и снижения потерь. Примерами внедрения такого рода устройств являются электропередачи в России, Швеции, Бразилии и других странах.
Однако, наличие линий электропередачи (ЛЭП) с УПК создает потенциальную опасность резонансного взаимодействия электромагнитной колебательной системы, состоящей из последовательно соединенных емкости и индуктивности, и ротора турбоагрегата. Первые разрушительные проявления указанных явлений были зафиксированы на американской ТЭС Мохэв в 1970 и 1971 годах. Оба случая были связаны с нарушением механической прочности роторов, что побудило выполнить широкомасштабные исследования резонансных явлений и мероприятий по борьбе с ними. Эти случаи были проанализированы комиссией американских ученых. Комиссия пришла к выводу, что в результате короткого замыкания коллекторных колец в системе возбуждения генератора на ротор турбогенератора через изолирующие втулки возникли огромные токи, которые разъели металл ротора и коллектора. Анализ осциллограмм тока во время аварии показал присутствие значительных амплитуд токов под синхронной частоты. Эти токи явились причиной возникновения подсинхронного момента турбогенератора.
В результате появилось значительное количество работ, отражающих различные направления исследования ЭМР:

ил(о.е.)
Рисунок 1.5- Бифуркационная диаграмма ЭЭС
Интегрируем уравнения (1.16) - (1.20), со значением ()1Ь лежащим в промежутке от 1.190 до 1.203, и строим график в осях <3ц,— 3, показанный на рисунке 1.6. При (Дь< 1.191, в системе существуют устойчивые колебания с периодом 1Т. Для 1.191 < СЬь< 1.197, в системе появляются колебания с периодом 2Т. При <3,ь=1.197, 1.198
При нарастании удвоения периодов бифуркаций (каскад бифуркаций) колебания угла б генератора ЭЭС сводятся к хаотическому режиму.
Большое возмущение
Для анализа возникновения хаотических режимов используется модель ЭЭС при условии пренебрежения декрементом затухания. С учетом принятия