3. Моделирование электрической сети при расчётах устойчивости

При расчётах устойчивости ЭЭС электрическая сеть может содержать от нескольких сот до нескольких тысяч элементов (участков линий, транс­форматоров, реакторов, батарей конденсаторов). Учитывая общий объем схемы, большое количество расчётов, необходимых для создания и настройки эффективного противоаварийного управления, несовершенство методов численного интегрирования и имеющийся уровень вычислитель­ной техники, применить для расчётов переходных режимов волновые ме­тоды сейчас практически невозможно, да и надо ли? Применяемые в настоящее время программы расчёта переходных режимов основываются на представлении элементов ЭЭС уравнениями и схемами замещения с со­средоточенными параметрами.

Во время переходного режима электрическая система переходит от одного установившегося состояния к другому установившемуся состоя­нию. При этом изменяется количество энергии, запасённой (связанной) в отдельных элементах системы. Основное количество энергии запасается в виде энергии электромагнитных полей генераторов и двигателей, а также в виде кинетической энергии вращающихся масс. По сравнению с этим энергия, запасаемая в элементах электрической сети, оказывается значи­тельно меньше. Поэтому электрическая сеть в целом не оказывает большо­го влияния на протекание переходных режимов в ЭЭС. Для учета влияния (электромагнитной инерции) электрической сети потребовалось бы вклю­чить в общую систему уравнений, описывающую переходные процессы в ЭЭС, большое количество дифференциальных уравнений с малыми посто­янными времени, описывающих переходные процессы в элементах сети. Задача расчёта переходного режима большой ЭЭС значительно бы услож­нилась. Исходя из того, что влияние сети на переходные режимы ЭЭС не так уж велико, при расчётах устойчивости ЭЭС электрическую сеть в це­лом, как правило, считают безынерционным элементом. Состояние сети при этом описывается уравнениями установившегося режима (алгебраиче­скими уравнениями). Например, исходя из метода симметричных состав­ляющих, уравнениями узловых напряжений.

Нужно отметить, что неучёт электромагнитной инерции электриче­ской сети, а также электромагнитной инерции обмоток статоров генерато­ров и двигателей приводит к неучёту апериодических составляющих токов в элементах ЭЭС, возникающих в первый момент после нарушения режи-

При использовании метода симметричных составляющих необходимо составлять три системы уравнений в комплексных переменных - для токов прямой, обратной и нулевой последовательностей. Но, во-первых, расчёт токов нулевой последовательности при расчётах устойчивости не нужен, так как токи нулевой последовательности не участвуют в создании элек­тромагнитных моментов генераторов и двигателей. Во-вторых, токи об­ратной последовательности приводят к появлению дополнительных со­ставляющих моментов электрических машин, пульсирующих с двойной частотой. Тяжелые роторы не могут так быстро менять свою скорость и реагируют практически только на средние значения этих моментов, кото­рые малы. Нужно учесть также, что токи обратной и нулевой последова­тельности возникают при появлении несимметрии в схеме, например, из-за несимметричного повреждения какого-либо её элемента. После устранения причины несимметрии (отключение поврежденного элемента) в схеме бу­дут протекать только токи прямой последовательности.

Учитывая сказанное, при расчётах устойчивости электрическая сеть с определенными допущениями может моделироваться уравнениями узло­вых напряжений, составленными по комплексной схеме замещения для то­ков прямой последовательности. Нужно отметить, что при использовании

метода симметричных составляющих рассматривается только гармоника с частотой ю₀.