Stabilnost energetskog sistema. Opće informacije. Načini povećanja otpornosti

Statička stabilnost elektroenergetskih sistema.

Statička stabilnost je sposobnost sistema da nakon poremećaja vrati svoje izvorno stanje ili stanje blizu njega.

Dinamička stabilnost je sposobnost sistema da nakon velikog poremećaja vrati svoje izvorno stanje ili stanje blizu njega.

Na osnovu definicije statičke stabilnosti sistema, možemo zaključiti da postoji režim u kojem vrlo mali porast opterećenja uzrokuje narušavanje njegove stabilnosti. Ovaj način rada naziva se granični režim, a opterećenja sistema se nazivaju maksimalna ili maksimalna opterećenja u uvjetima statičke stabilnosti.

Elektroenergetski sistem mora funkcionirati tako da neke promjene (pogoršanja) u režimu ne dovedu do narušavanja stabilnosti njegovog rada. Najjednostavnija procjena njegove margine stabilnosti zasniva se na poređenju indikatora testiranog (početnog) načina rada i indikatora koji karakteriziraju režim koji ima maksimalnu stabilnost.

Statička stabilnost rada EPS-a u postvanrednim uslovima obezbeđuje se, po pravilu, merama koje ne zahtevaju dodatna kapitalna ulaganja:

– kratkotrajno povećanje napona na stezaljkama generatora;

– brzi pad opterećenja prijenosa električne energije isključivanjem dijela generatora na elektranama i sl.

– Osim toga, postoje mjere koje povećavaju statičku stabilnost, ali zahtijevaju određena kapitalna ulaganja:

– upotreba brzog sistema pobude za generatore;

– korištenje sinhronih kompenzatora na međutrafostanicama;

– upotreba statičkih tiristorskih kompenzatora;

– uzdužna kapacitivna kompenzacija induktivnog otpora prijenosa energije pomoću statičkih kondenzatora itd.

– Gotovo sve ove mjere omogućavaju povećanje dinamičke stabilnosti.

U radu, u slučajevima kada je to neophodno radi sprečavanja ograničenja potrošača ili gubitka hidrauličnih resursa, dozvoljen je dugotrajan rad prenosnika snage u normalnom režimu sa marginom statičke stabilnosti smanjenom na 5-10% u zavisnosti od uloge uređaja. prijenos energije u elektroenergetskom sistemu i posljedice mogućeg narušavanja stabilnosti.

Tačan odgovor na pitanje o stabilnosti (ili nestabilnosti) sistema može se dobiti izračunavanjem svih korijena karakteristične jednačine. Međutim, postupak izračunavanja korijena za jednadžbe visokog reda izuzetno je naporan, pa je razvijen niz posebnih matematičkih uvjeta koji omogućavaju da se bez izračunavanja korijena karakteristične jednadžbe odredi njihov položaj na kompleksu. ravni i tako precizno odgovoriti na pitanje stabilnosti ili nestabilnosti sistema. Ovi matematički uslovi se nazivaju kriterijumi stabilnosti. Postoje algebarski i frekventni kriterijumi za stabilnost. Algebarski kriterijumi sadrže grupu uslova (grupu nejednačina) sastavljenih prema određenim pravilima iz koeficijenata karakteristične jednačine, prema kojima se ostvaruje stabilnost. Ako je barem jedan od njih prekršen, tada dolazi do nestabilnosti. Da bi se izvršila analiza pomoću algebarskih kriterija, očito je potrebno prvo izračunati koeficijente polinoma na lijevoj strani karakteristične jednadžbe. Neophodan i dovoljne uslove Stabilnost linearnog homogenog sistema diferencijalnih jednačina u obliku algebarskih nejednačina utvrdili su engleski naučnik Routh i švajcarski matematičar Hurwitz.

Algebarski kriterijumi stabilnosti:

o Hurwitzov kriterijum

Hurwitzov sistem nejednakosti je konstruiran na sljedeći način. Koeficijenti karakterističnog polinoma koriste se za konstruiranje kvadratne Hurwitzove matrice. Neophodni i dovoljni uslovi stabilnosti su da svih n dijagonalnih minora moraju biti pozitivni.

o Routhov kriterijum

Pogodnije je za sisteme visokog reda sa numerički navedenim koeficijentima karakteristične jednačine. Od koeficijenata karakterističnog polinoma sastavlja se Routhova tabela, čiji se svaki element izračunava kroz četiri elementa prethodna dva reda. Algoritam proračuna je jasno vidljiv iz tabele. U tabeli ima (n+1) redova. Routhovi zahtjevi za stabilnost su formulisani na sljedeći način: da bi sistem bio stabilan, potrebno je i dovoljno da svi koeficijenti prvog stupca budu pozitivni.

Kriterijumi stabilnosti frekvencije.

U praksi proučavanja stabilnosti sistema postoje slučajevi kada je teško ne samo izračunati korijene karakteristične jednadžbe, već i dobiti samu jednadžbu u obliku karakterističnog polinoma na lijevoj strani. U takvim slučajevima

Pokazalo se da su kriterijumi učestalosti pogodniji, što,

poput algebarskih kriterija, oni omogućavaju određivanje prisutnosti ili odsustva korijena karakteristične jednadžbe u desnoj poluravni na ravni korijena. Kriterijumi učestalosti su zasnovani na onome što je poznato u višu matematiku princip argumentacije. .

Fizičke osnove stabilnosti elektroenergetskih sistema Statička stabilnost elektroenergetskog sistema je stabilnost pri malim poremećajima režima. Iz razmatranja najjednostavnijih mehaničkih sistema proizilazi da postoje stanja (režimi) u kojima sistem, nakon slučajnog poremećaja, teži da vrati prvobitni ili njemu blizak režim. U drugim režimima, slučajni poremećaj udaljava sistem iz njegovog početnog stanja. U prvom slučaju sistem je stabilan, u drugom nestabilan.

Fizičke osnove stabilnosti elektroenergetskih sistema U stacionarnom stanju postoji ravnoteža između izvorne energije koja ulazi u sistem i energije koja se troši u opterećenju i pokriva gubitke. Sa bilo kojim poremećajem, koji se manifestuje u promjeni parametra načina rada, ova ravnoteža je narušena. Ako sistem ima takva svojstva da se energija nakon poremećaja intenzivnije troši nego što je proizvode elektrane, onda se novi režim koji je nastao kao rezultat poremećaja ne može obezbijediti energijom i prethodno stabilno stanje ili njemu blisko mora se vratiti u sistem. Takav sistem je stabilan.

Fizičke osnove stabilnosti elektroenergetskih sistema Iz definicije stabilnosti proizilazi da je uslov za održavanje stabilnosti sistema (kriterijum stabilnosti) odnos, odnosno u diferencijalnom obliku. Količina se naziva višak energije. Ova energija je pozitivna ako se dodatna generirana energija koja se pojavi tokom poremećaja povećava intenzivnije od opterećenja sistema uzimajući u obzir gubitke u njemu.

Fizičke osnove stabilnosti elektroenergetskih sistema Pod ovim uslovom, kriterijum stabilnosti će biti zapisan u obliku, odnosno režim je stabilan ako je derivacija viška energije u odnosu na definisani parametar negativna.

Fizičke osnove stabilnosti elektroenergetskih sistema Da bi se osigurala stabilnost sistema, bitna je granica njegove statičke stabilnosti, koju karakterišu uglovi pomaka rotora generatora i vektora napona u čvornim tačkama sistema. Velika važnost ima rezervu statičke stabilnosti u režimu posle nužde - u pogledu snage prenosa električne energije trebalo bi da bude 5 - 10%, u normalnom režimu 15 - 20%. Međutim, ovi brojevi nisu striktno ograničeni.

Fizičke osnove stabilnosti elektroenergetskih sistema Za provjeru statičke stabilnosti sistema potrebno je sastaviti diferencijalne jednačine malih oscilacija za sve njegove elemente i upravljačke uređaje, a zatim ispitati korijene karakteristične jednačine stabilnosti. Budući da je rigorozno rješenje takvog problema vrlo teško, inženjerski proračuni koriste približne metode za proučavanje stabilnosti, koje se temelje na korištenju praktičnih kriterija stabilnosti.

Statička stabilnost sistema “ekvivalentni generator – sabirnice konstantnog napona” Sistem u kojem je jedna udaljena elektrana povezana na sabirnice (sistem) konstantnog napona naziva se najjednostavnijim (slika 11. 1, a). Smatra se da ukupna snaga električnih stanica sistema značajno premašuje snagu dotične stanice. Ovo nam omogućava da napon na sistemskim magistralama smatramo nepromijenjenim u bilo kojem režimu rada. Najjednostavniji sistem se još naziva i jednomašinskim modelom elektroenergetskog sistema ili modelom „mašina-sabirnica“.

STATIČKA STABILNOST Analizirana elektrana je preko transformatorskih veza i dalekovoda povezana na generatore snažnog koncentrisanog elektroenergetskog sistema, toliko moćnog da se njegove prijemne magistrale označavaju kao sabirnice beskonačne snage (IBP). Prepoznatljive karakteristike BBM je napon koji je konstantan u modulu i konstantna frekvencija ovog napona. Prilikom korištenja BBM-a, odgovarajući sistemi napajanja u električnim dijagramima, po pravilu, nisu prikazani. U ekvivalentnim kolima, sabirnice beskonačne snage koriste se kao element koji predstavlja moćan sistem.

STATIČKA STABILNOST Na sl. 11. 1, b prikazane su dvije glavne jedinice termoelektrane: turbina i generator. Obrtni moment turbine zavisi od količine dovedene energije: for parna turbina- ovo je para, za hidrauličnu turbinu - voda. U normalnom načinu rada, glavni parametri energetskog nosača su stabilni, tako da je obrtni moment konstantan. Snaga koju generator dovodi u sistem određena je s nekoliko parametara, čiji utjecaj ovisi o karakteristikama snage generatora.

STATIČKA STABILNOST Da bi se dobile karakteristike snage generatora, konstruisan je vektorski dijagram prenosa snage (sl. 11. 1, c). Ovde se vektor ukupne struje razlaže na njegove realne i imaginarne komponente, a otpor se dobija iz ekvivalentnog kola sistema prikazanog na Sl. 11. 1, g:

STATIČKA STABILNOST Iz vektorskog dijagrama slijedi da je, gdje je aktivna komponenta struje, ugao pomaka vektora EMF u odnosu na vektor napona. Pomnoživši obje strane jednakosti sa, dobijamo, (11.1) gdje je aktivna snaga koju daje generator (uzeta u relativnim jedinicama).

STATIČKA STABILNOST Zavisnost (11.1) je sinusoidalne prirode i naziva se karakteristika snage generatora. Pri konstantnom EMF i naponu generatora, ugao rotacije rotora generatora je određen samo njegovom aktivnom snagom, koja je zauzvrat određena snagom turbine. Snaga turbine zavisi od količine energenta, a u koordinatama je predstavljena ravnom linijom.

STATIČKA STABILNOST Pri određenim vrijednostima emf generatora i napona na prijemnoj strani, karakteristika snage ima maksimum, koji se izračunava po formuli. (11.2) Vrijednost se također naziva “idealna” granica snage električnog sistema. Svaka vrijednost snage turbine odgovara dvije točke ukrštanja karakteristika a i b (slika 11.2, a), u kojima su snage generatora i turbine jednake.

STATIČKA STABILNOST Razmotrimo način rada u tački a. Ako se snaga generatora poveća za iznos, tada će se kut, slijedeći sinusnu ovisnost, promijeniti za određenu količinu. Od sl. 11.2, ali iz toga slijedi da u tački a pozitivan prirast snage odgovara pozitivnom prirastu ugla. Kada se snaga generatora promijeni, ravnoteža momenta turbine i generatora je poremećena. Kako se snaga generatora povećava, na osovini rotora koja se spaja sa turbinom pojavljuje se kočioni moment koji premašuje moment turbine. Moment kočenja uzrokuje usporavanje rotora generatora, što uzrokuje da se rotor i pripadajući EMF vektor pomjeraju prema opadajućem kutu (slika 11. 2, b).

STATIČKA STABILNOST Mora se naglasiti da je kretanje rotora pod uticajem viška obrtnog momenta superponirano na njegovo kretanje u pozitivnom smeru sa sinhronom brzinom koja je višestruko veća od brzine ovog kretanja. Kao rezultat toga, u tački a se vraća originalni način rada i, kao što slijedi iz definicije statičke stabilnosti, ovaj način rada je stabilan. Isti zaključak se može dobiti smanjenjem snage generatora u tački a.

STATIČKA STABILNOST Ako smanjite snagu generatora u tački b, tada se na osovini rotora generatora pojavljuje ubrzavajući višak obrtnog momenta koji povećava kut. Kako se kut povećava, snaga generatora dalje opada, to dovodi do dodatnog povećanja momenta ubrzanja, pa se javlja lavinski proces koji se naziva gubitak sinkronizma. Proces ispadanja iz sinhronizma i asinhronog režima u kojem se generator na kraju nalazi karakteriše kontinuirano kretanje vektora EMF u odnosu na napon prijemnog sistema.

STATIČKA STABILNOST Ako se snaga generatora poveća u tački b, tada će se pojaviti višak kočionog momenta, koji će uzrokovati da se radna tačka turbinsko-generatorskog sistema pomjeri u tačku a. Dakle, tačka a energetske karakteristike je tačka stabilne ravnoteže momenata turbine i generatora, tačka b je tačka nestabilne ravnoteže. Slično, sve tačke koje leže na rastućem delu karakteristike snage su tačke stabilnog rada sistema, a tačke koje leže na opadajućem delu karakteristike su tačke nestabilnog rada. Granica između zona stabilnog i nestabilnog rada je karakteristika maksimalne snage.

STATIČKA STABILNOST Dakle, znak statičke stabilnosti električnog sistema je znak prirasta snage u odnosu na prirast ugla. Ako je, onda je sistem stabilan; ako je ovaj odnos negativan, onda je nestabilan. Prelaskom do granice dobijamo kriterijum stabilnosti najjednostavniji sistem: . Povećanje snage turbine od vrijednosti do (Sl. 11. 2, a) dovodi do povećanja ugla rotora od vrijednosti do vrijednosti i do smanjenja statičke stabilnosti.

STATIČKA STABILNOST Očigledno, u radnim uslovima, generator ne bi trebalo opterećivati ​​na maksimalnu snagu, jer svako malo odstupanje u parametrima režima može dovesti do gubitka sinhronizma i prelaska generatora u asinhroni režim. U slučaju nepredviđenih smetnji obezbjeđuje se rezerva za opterećenje generatora, koju karakterizira sigurnosni faktor statičke stabilnosti. (11.3)

STATIČKA STABILNOST Smjernicama za stabilnost elektroenergetskih sistema propisano je da u normalnim režimima rada elektroenergetskih sistema margina stabilnosti prijenosa energije koja povezuje stanicu sa sabirnicama elektroenergetskog sistema mora biti osigurana od najmanje 20% u normalnom režimu i 8% u kratkoročni način rada nakon nužde. U najtežim režimima, u kojima povećanje tokova snage duž vodova omogućava smanjenje potrošačkih ograničenja ili gubitaka hidrauličkih resursa, margina stabilnosti može se smanjiti na 8%. Pod kratkoročnim podrazumijevamo stanje nakon vanrednog stanja u trajanju do 40 minuta, tokom kojih dispečer mora vratiti normalnu marginu statičke stabilnosti.

Karakteristike snage generatora sa istaknutim polovima Da bismo okarakterisali snagu mašine sa istaknutim polovima, zapisaćemo izraz za aktivnu snagu koja se napaja sistemu.S obzirom da ćemo prepisati u obliku, izraz za snagu

Karakteristika snage generatora sa istaknutim polom Iz posljednjeg izraza slijedi da karakteristika snage generatora sa istaknutim polom, pored glavne sinusoidalne komponente, sadrži i drugu komponentu - drugu harmonijsku komponentu, čija je amplituda proporcionalna razlika u induktivnim reaktancijama i. Drugi harmonik pomera maksimalnu karakteristiku snage prema opadajućem uglu (slika 11. 3). Prvi, glavni dio ovisi o veličini EMF-a, što ukazuje da generator mora biti uzbuđen. Druga komponenta ne zavisi od pobude generatora; ona pokazuje da generator sa istaknutim polovima može proizvesti aktivnu snagu bez pobude zbog reaktivnog momenta, ali ta aktivna snaga zavisi od sinusa dvostrukog ugla.

Karakteristika snage generatora sa istaknutim polovima Amplituda karakteristike snage se povećava u odnosu na karakteristiku mašine sa nenaglašenim polovima. Ali ovo povećanje se pojavljuje samo pri niskim vrijednostima EMF-a (kada su prva i druga komponenta istog reda). U normalnim uslovima, amplituda drugog harmonika je 10-15% osnovnog harmonika i nema primetan uticaj na karakteristiku snage.

Karakteristike snage generatora sa ARV Pretpostavimo da je generator na Sl. 11. 1 sistem regulacije napona je onemogućen. Napravimo vektorski dijagram sistema koji se razmatra, ističući u njemu napon na sabirnicama generatora (slika 11. 4, a). Zavisi od pada napona na vanjskom otporu sistema: gdje je sistem. vanjski otpor

Karakteristike snage generatora sa ARV Vektor napona na sabirnicama generatora deli vektor pada napona na dva dela, proporcionalna induktivnim reaktancijama i. Povećajmo prenošenu aktivnu snagu za, a time i ugao za. To će uzrokovati promjenu reaktivne snage koja se prenosi na sistem. Da bismo dobili zavisnost jalove snage od ugla, zapisujemo izraz koji sledi iz vektorskog dijagrama prikazanog na Sl. 11. 1, at

Karakteristike snage generatora sa ARV Množenjem leve i desne strane poslednje jednakosti sa dobijamo. Izrazivši, iz posljednje relacije, dobijamo izraz za reaktivnu snagu koju daje generator iz ugla: .

Karakteristike snage generatora sa ARV Iz dijagrama proizilazi da povećanje ugla uzrokuje smanjenje napona na generatorskim sabirnicama. Pretpostavimo da je automatski regulator pobude uključen i kontrolira napon. Kada se ovaj napon smanji, regulator povećava struju pobude, a sa njom i EMF, sve dok se ne vrati prethodna vrijednost napona. Kada se razmatraju stabilni radni uslovi generatora sa ARV pod različitim vrednostima uglova, često se pretpostavlja konstantan napon. Na sl. 11. 4, b prikazuje porodicu karakteristika konstruiranih za različita značenja EMF.

Karakteristike snage generatora sa ARV Ako uzmemo tačku a kao početnu tačku normalnog režima, onda će se za povećanje snage (praćeno povećanjem ugla) odrediti tačke novih stacionarnih režima. prelaskom iz jedne karakteristike u drugu u skladu sa vektorskim dijagramom (slika 11. 4, a) . Povezivanjem tačaka uspostavljenih na različitim nivoima pobude dobijamo eksternu karakteristiku generatora. Povećava se čak i u

Karakteristike snage generatora sa ARV regulatorima proporcionalnog tipa (RPT) sa faktorima pojačanja od 50...100 omogućavaju održavanje napona na sabirnicama generatora gotovo konstantnim. Dobitak je definiran kao omjer broja jedinica pobude i jedinica napona generatora. Ali maksimalna snaga prijenosa takvog generatora, opremljenog ARV-om s takvim pojačanjem, nešto je veća od maksimalne snage nereguliranog generatora.

Karakteristike snage generatora sa ARV To je zbog činjenice da sa povećanjem snage u određenoj tački u karakteristikama snage (tačka 3 na slici 11.5, a), počinje samooscilovanje generatora, tj. oscilacije rotora sa povećanjem amplitude dovode do ispadanja generatora iz sinkroniciteta. Stoga ga regulatori proporcionalnog tipa ne pokušavaju održavati, dopuštajući mu da se lagano smanji s povećanjem opterećenja. U ovom slučaju, maksimalna snaga koja se može postići je znatno veća od snage (slika 11.5, b).

Karakteristika snage generatora sa ARV Karakteristika snage kod faktora pojačanja reda veličine 20...40 ima približno isti maksimum kao i karakteristika generatora pri. Posljedično, generator opremljen regulatorom proporcionalnog tipa može biti predstavljen u ekvivalentnim krugovima prolaznim EMF-om i otporom.

Karakteristika snage generatora sa ARV-om Karakteristika snage generatora zamijenjenog EMF-om može se dobiti na isti način kao i karakteristika generatora sa istaknutim polom

Karakteristike snage generatora sa ARV Ako RPT ima mrtvu zonu, režim na o se smatra kritičnim, tj. maksimalna snaga se postiže u tački u

Karakteristike snage generatora sa ARV Regulator počinje raditi tek nakon što odstupanje napona u jednom ili drugom smjeru dostigne određenu vrijednost. Za manja odstupanja koja leže u mrtvoj zoni, regulator ne radi. Granice mrtve zone odgovaraju dvije vanjske karakteristike (slika 11. 6).

Karakteristike snage generatora sa ARV Neka tačka a odgovara početnom režimu. Uz blagi poremećaj koji uzrokuje povećanje kuta, napon na sabirnicama generatora opada, ali regulator ne radi sve dok odstupanje kuta leži u mrtvoj zoni. Kako se kut povećava, na osovini generatora pojavljuje se ubrzavajući višak obrtnog momenta, što uzrokuje njegovo dalje povećanje. Kada ugao kretanja pređe granicu mrtve zone (tačka b), kontroler počinje da radi.

Karakteristika snage generatora sa ARV Povećanjem pobudne struje, a samim tim i EMF generatora, usporava se smanjenje snage, pomerajući radnu tačku na karakteristici snage, koja odgovara velikom EMF-u (tačke c, d). U tački e višak snage postaje jednak nuli, ali zbog inercije rotora kut nastavlja rasti. U tački f kut postaje maksimalan, nakon čega počinje opadati.

Karakteristike snage generatora sa ARV Nakon što se prijeđe tačka g, ležeći dalje vanjske karakteristike, regulator će početi da smanjuje napon pobudnika i kriva promjene snage će se ukrstiti unutrašnje karakteristike snage u obrnutom smjeru. Tako zbog unutrašnje nestabilnosti dolazi do neprigušenih oscilacija rotora generatora (ugaone oscilacije). Amplituda ovih oscilacija zavisi od širine mrtve zone regulatora. Napon, snaga i struja generatora fluktuiraju zajedno sa uglom. Takve fluktuacije otežavaju kontrolu rada generatora i čine neophodnim napuštanje njegovog rada u takvim režimima.

Karakteristike snage generatora sa ARV o. Stabilan rad generatora moguće je osigurati korištenjem složenijih pobudnih regulatora koji reagiraju ne samo na promjene napona, već i na brzinu, pa čak i ubrzanje promjena napona. Takvi regulatori se nazivaju regulatori jaka akcija. Regulatori jakog djelovanja osiguravaju konstantan napon na stezaljkama generatora (bez samooscilovanja), pa se generator opremljen takvim regulatorom može predstaviti izvorom konstantnog napona sa nultim otporom kada se računa statička stabilnost u ekvivalentnom kolu.

Poziva se stanje sistema u bilo kom trenutku ili u određenom vremenskom intervalu režim sistemima. Režim karakterišu indikatori koji kvantitativno određuju uslove rada sistema. Ovi indikatori se nazivaju parametri režima . To uključuje vrijednosti snage, napona, frekvencije, uglova pomaka vektora EMF-a, napona i struja.

Način rada električnog sistema može biti uspostavljena ili prelazni .

U bilo kojem prolaznom procesu dolazi do prirodnih sekvencijalnih promjena parametara režima, uzrokovanih bilo kojim razlozima. Ovi razlozi se nazivaju uznemirujućim uticajima . Oni stvaraju početna odstupanja parametara načina rada - poremećaji režima .

IN normalnim uslovima rada uvijek dolazi do malih promjena opterećenja. Dakle, u sistemu ne postoji striktno nepromenljiv režim, a kada se govori o stabilnom režimu, uvek se misli na režim malih poremećaja.

Mali poremećaji ne bi trebali uzrokovati narušavanje stabilnosti sistema, odnosno ne bi trebali dovesti do progresivno rastuće promjene parametara početnog načina rada sistema.

statička stabilnost - Ovo je sposobnost sistema da vrati originalni (ili blizak originalnom) modu nakon male smetnje.

Pod određenim uslovima, stabilno stanje može biti nestabilno. Ovo se dešava kada sistem radi u ekstremnim režimima (prenošena snaga je previsoka ili niska, pad napona na čvorovima opterećenja itd.). U tim slučajevima, mali poremećaji dovode do progresivno rastućih promjena parametara režima, koje se u početku dešavaju vrlo sporo, manifestirajući se u obliku spontane promjene, ponekad tzv. klizanje (fluidnost) parametri normalnog režima sistema.

Prilikom proučavanja statičke stabilnosti unaprijed se pretpostavlja da apsolutne vrijednosti Nemoguće je promijeniti parametre načina rada kada odstupaju od utvrđenih vrijednosti. Uzrok i mjesto njihovog nastanka nisu utvrđeni. Ovo su neke besplatnih smetnji , koji ima vjerovatnoću.

Zadatak proučavanja statičke stabilnosti se, dakle, svodi samo na određivanje prirode promjene parametara režima bez određivanja veličine poremećaja. U ovom slučaju, analiza je ograničena na malo područje e, specificirano u području vrijednosti parametara u stabilnom stanju.

Može se procijeniti statička stabilnost električnog sistema Različiti putevi:

1. Korištenje praktičnih kriterija zasnovanih na pojednostavljenju pretpostavki. U ovom slučaju, odgovor se dobija samo u obliku „da – ne“, „hoće li režim otići ili ne otići“ iz svog početnog stanja uz mali poremećaj sistema.

2. Upotreba metode malih vibracija, zasnovana na proučavanju jednačina kretanja. U ovom slučaju se potpunije razjašnjava fizička priroda nastalih pojava: ne samo da se uspostavlja stabilnost režima, već i priroda kretanja (aperiodično ili oscilatorno, rastuće ili opadajuće).

Hitni režimi u električnom sistemu nastaju prilikom kratkih spojeva, hitnih isključenja opterećenih jedinica ili vodova itd. Pod uticajem velikih poremećaja, nagle promene način rada.

Do velikih smetnji može doći i u normalnim režimima rada: gašenje i paljenje generatora, vodova, pokretanje snažnih motora itd.

U odnosu na velike poremećaje uvodi se koncept dinamičke stabilnosti.

Dinamička stabilnost je sposobnost sistema da vrati svoje prvobitno stanje nakon velikog poremećaja.

Gore uvedeni koncepti „malih“ i „velikih“ poremećaja su uslovni. Pod malim poremećajem se u ovom slučaju podrazumeva poremećaj čiji se uticaj na ponašanje sistema manifestuje gotovo nezavisno od lokacije poremećaja i njegove veličine. S tim u vezi, u rasponu režima koji je blizak originalnom, sistem se smatra linearnim.

Veliki poremećaj je poremećaj čiji uticaj na ponašanje sistema zavisi od vremena postojanja, veličine i lokacije poremećaja.

S tim u vezi, kada se proučava dinamička stabilnost, sistem u cijelom rasponu proučavanja treba smatrati nelinearnim.

Glavna metoda za proučavanje dinamičke stabilnosti električnih sistema na moderna pozornica je numerička integracija diferencijalne jednadžbe koje opisuju ponašanje sistema.

Ovi proračuni se izvode na računalima koja rade pomoću programa koji kontroliraju točnost proračuna smanjujući korak integracije sve dok apsolutna vrijednost razlike između izračunatih vrijednosti funkcije ne bude manja od određene određene vrijednosti. pozitivan broj e.

U zavisnosti od svrhe proračuna, u praksi se često koriste pojednostavljene metode koje ne pretenduju na visoku preciznost. Ove metode se koriste kada je moguće ograničiti opšta karakteristika proces. Među pojednostavljenim metodama najveća distribucija dobio metodu uzastopnih intervala, čija je suština približno izračunavanje integrala.

Ali postoji jednostavniji i vizuelna metoda, zasnovan na energetskom pristupu dinamičkoj analizi stabilnosti nazvanom metoda površine. Ovom metodom se kinetička energija sistema određuje iz područja grafa prolaznog procesa. Cilj rada je da se uporede oblasti ubrzanja i kočenja, odnosno da se uporedi kinetička energija dobijena pri ubrzanju rotora generatora sa energijom koja se troši pri kočenju rotora.

Dinamička stabilnost- sposobnost sistema da se vrati u prvobitno stanje nakon velikog poremećaja. Maksimalna veličina- rješenje u kojem vrlo malo povećanje opterećenja uzrokuje narušavanje njegove stabilnosti. Element Bandwidth sistemi se nazivaju najveća snaga, kat. može se prenositi kroz element, uzimajući u obzir sve ograničavajuće faktore. Pozicioni sistem- takav sistem, u mački. Parametri parametara zavise od trenutnog stanja, relativnog položaja, bez obzira na to kako je to stanje postignuto. Istovremeno, realne dinamičke karakteristike električnog sistema. zamjenjuju se statičnim. Statičke karakteristike- to su veze između parametara sistema, prikazane analitički ili grafički i nezavisno od vremena. Dinamičke karakteristike– veze parova dobijene pod uslovom da zavise od vremena. rezerva napona: k u =. Rezerva snage: k R =. Pretpostavke napravljene u analizi stabilnosti: 1. Brzina rotacije rotora mašine za sinhronizaciju tokom elektromehaničkog strujanja. PP varira u malim granicama (2-3%) sinhrone brzine. 2. Napon i struje statora i rotora generatora se trenutno mijenjaju. 3. Nelinearnost sistemskih parova se obično ne uzima u obzir. Uzima se u obzir nelinearnost parova r-ma, kada se takvo razmatranje odbije, to se propisuje i sistem se naziva linearizovanim. 4.Premjestite se iz jednog okruga električnog sistema. drugima, to je moguće promjenom kola vlastitog i međusobnog otpora, EMF generatora i motora. 5. Proučavanje dinamičke stabilnosti pri asimetričnim smetnjama provodi se u shemi direktnog niza.Pokretanje rotora generatora i motora uzrokovano je momentima koji stvaraju jednosmjerne struje. Problemi analize dinamičke stabilnosti povezan sa prelaskom sistema iz jednog stabilnog stanja u drugo. A) proračun dinamičkih parova tranzicije tokom pogonskog ili hitnog isključenja opterećenih elemenata električnog sistema. b) određivanje dinamičkih parova prelaze tokom kratkog spoja u sistemu, uzimajući u obzir: - mogući prelazak 1 asimetričnog kratkog spoja u drugi; - rad automatskog ponovnog pokretanja električnog uređaja koji se isključio nakon kratkog spoja. Rezultati proračuna dinamike stabilnost su: - maksimalno vrijeme za isključenje proračunate vrste kratkog spoja na najopasnijim tačkama sistema; - sistem pauzira Autoreclosers instalirani na različitim elementima električnog sistema; - par-ry syst. automatski transfer rezerve (ATR).

Elektroenergetski sistem je dinamički stabilan, ako se pod bilo kojim jakim smetnjama održava sinhroni rad svih njegovih elemenata. Da bismo razjasnili osnovne odredbe dinamičke stabilnosti, razmotrimo fenomene koji se javljaju kada se jedno od dva paralelna strujna kola iznenada isključi (Sl. A). Rezultirajući otpor u normalnom režimu je dat izrazom , a nakon isključivanja jednog od kola - izrazom Budući da , tada je relacija važeća

Ako se jedan od strujnih krugova naglo isključi, rotor nema vremena za trenutnu promjenu kuta δ zbog inercije. Stoga će način rada biti okarakterisan točkom b na drugoj ugaonoj karakteristici generatora - karakteristika 2 na sl.

Nakon smanjenja njegove snage nastaje višak momenta ubrzanja, pod čijim se utjecajem povećava kutna brzina rotora i kut δ. Kako se kut povećava, snaga generatora se povećava u skladu sa karakteristikom 2 . Tokom ubrzanja, rotor generatora prolazi 61.1. tačka With, nakon čega njegov obrtni moment postaje vodeći. Rotor počinje da usporava i, počevši od tačke d njegova ugaona brzina se smanjuje. Ako se kutna brzina rotora poveća na vrijednost = tačka e, tada generator ispada iz sinhronizma. O stabilnosti sistema može se suditi po promjeni ugla δ tokom vremena. Promjena δ prikazana na sl. A, odgovara stabilnom radu sistema. Kada se δ mijenja duž krive prikazane na sl. b, sistem je nestabilan.

karakteristične karakteristike statičke i dinamičke stabilnosti: sa statičkom stabilnošću, prilikom pojave smetnji, snaga generatora se mijenja prema istoj ugaonoj karakteristici, a nakon njihovog nestanka parametri sistema ostaju isti kao prije pojave smetnji; za dinamičku instalaciju je obrnuto.

Analiza dinamičke stabilnosti najjednostavnijih sistema grafičkom metodom. Ako statička stabilnost karakteriše stabilno stanje sistema, onda će analiza dinamičke stabilnosti otkriti sposobnost sistema da održi sinhroni režim rada pod velikim smetnjama. Veliki poremećaji nastaju prilikom raznih kratkih spojeva, isključenja dalekovoda, generatora, transformatora itd. Jedna od posljedica nastalog poremećaja je odstupanje brzina rotacije rotora generatora od sinhronih. Ako nakon nekog poremećaja međusobni uglovi rotora poprime određene vrijednosti (njihove oscilacije odumiru oko nekih novih vrijednosti), onda se smatra da je dinamička stabilnost zadržana. Ako se barem jedan rotor generatora počne okretati u odnosu na polje statora, onda je to znak kršenja dinamičke stabilnosti. U opštem slučaju, o dinamičkoj stabilnosti sistema može se suditi iz zavisnosti b = f (t), dobijen kao rezultat zajedničkog rješenja jednačina kretanja rotora generatora. Analiza dinamičke stabilnosti najjednostavnijeg sistema grafičkom metodom. Razmotrimo najjednostavniji slučaj, kada je elektrana G radi kroz dvokružni vod do sabirnica beskonačne snage (vidi sliku a). a - šematski dijagram; b - ekvivalentno kolo u normalnom režimu; c - ekvivalentno kolo u post-hitnom režimu; d - grafička ilustracija dinamičkog prelaza: karakteristike normalnog i hitnog režima (krive 1, 2, respektivno) Stanje konstantnog napona na sistemskim magistralama ( U = konst) eliminiše ljuljanje generatora prijemnog sistema i uveliko pojednostavljuje analizu dinamičke stabilnosti. Karakteristika snage koja odgovara normalnom (pre-hitnom) načinu rada može se dobiti iz izraza bez uzimanja u obzir drugog harmonika, što je sasvim prihvatljivo u praktičnim proračunima. Uzimanje E q = E, onda . Pretpostavimo da je linija L 2 se iznenada isključuje. Razmotrimo rad generatora nakon što je isključen. Zamjenski krug sistema nakon isključenja linije prikazan je na sl.,c. Ukupni otpor post-hitnog režima će se povećati u odnosu na X dZ(ukupni otpor normalnog režima). To će uzrokovati smanjenje karakteristike maksimalne snage u režimu nakon nužde (kriva 2, sl. d). Nakon iznenadnog gašenja 61.2. linije dolazi do prijelaza sa karakteristike snage 1 na karakteristiku 2. Zbog inercije rotora, ugao se ne može trenutno promijeniti, pa se radna tačka pomiče iz tačke A do tačke b. Na osovini se pojavljuje višak obrtnog momenta, određen razlikom između snage turbine i snage novog generatora (P = P 0 - P (0)). Pod uticajem ove razlike, rotorska mašina počinje da ubrzava, krećući se prema većim uglovima. Ovo kretanje je superponirano na rotaciju rotora pri sinhronoj brzini, a rezultirajuća brzina rotora će biti w = w 0 + , gdje je w 0 sinhrona brzina rotacije; - relativna brzina. Kao rezultat ubrzanja rotora, radna tačka počinje da se kreće duž karakteristike 2. Snaga generatora se povećava, a višak obrtnog momenta se smanjuje. Relativna brzina se povećava do tačke With. U tački With višak obrtnog momenta postaje nula, a brzina postaje maksimalna. Kretanje rotora brzinom se ne zaustavlja u tački With, rotor prolazi ovu tačku po inerciji i nastavlja se kretati. Ali višak obrtnog momenta mijenja znak i počinje usporavati rotor. Relativna brzina rotacije počinje opadati u tački d postaje jednaka nuli. Ugao u ovoj tački dostiže svoju maksimalnu vrijednost. Ali iu tački d relativno kretanje rotora ne prestaje, jer višak kočionog momenta djeluje na osovinu jedinice, pa se rotor počinje kretati prema tački With, relativna brzina postaje negativna. Tačka With rotor prolazi po inerciji, blizu tačke b ugao postaje minimalan i počinje novi ciklus relativnog kretanja. Fluktuacije ugla (t) prikazani su na sl., d. Prigušenje oscilacija se objašnjava gubicima energije pri relativnom kretanju rotora.Višak obrtnog momenta je povezan sa viškom snage izrazom , gdje je ω rezultujuća brzina rotacije rotora.