1.2 Определение статических характеристик p(u), q(u) осветительной нагрузки

Мощность статической нагрузки в общем случае зависит от напряжения U и частоты f в электроэнергетической системе.

Поэтому нагрузка может быть представлена статическими характеристиками нагрузки Pн = ϕ(U, f) и Qн = ϕ(U, f).

Часто, однако, применяются характеристики P = ϕ(U) и Q = ϕ(U) при f = const, Pн = ϕ( f ) и Qн = ϕ( f ) при U = const – это так называемые статические характеристики нагрузки по напряжению и по частоте. В промышленных программах расчёта на ЭВМ электромеханических переходных процессов для описания статических потребителей используются характеристики вида:

(10)

где коэффициенты статических характеристик по активной и реактивной мощности;

активная и реактивная мощность статических электроустановок в исходном установившемся режиме.

Значение напряжения и частоты на шинах потребителей, отнесённые к их номинальным параметрам:

(11)

(12)

Важным показателем нагрузки для работы энергетической системы является так называемый регулирующий эффект. Под регулирующем эффектом нагрузки понимают явления, заключающиеся в изменении активной и реактивной мощностей нагрузки при изменении напряжения или частоты на её шинах. Численно регулирующий эффект определяют как изменения активной или реактивной мощности нагрузки на единицу изменения напряжения или частоты:

(13)

где , – регулирующий эффект активной мощности нагрузки по напряжению и частоте, соответственно;

, – регулирующий эффект реактивной мощности нагрузки по напряжению и частоте, соответственно;

ΔU, Δf – наибольшие изменения напряжения и частоты;

ΔP, ΔQ – изменения активной и реактивной мощности, вызванные ΔU или Δf.

Регулирующие эффекты нагрузки достаточно правильно характеризуют изменения нагрузки при малых отклонениях напряжения и частоты. При больших изменениях U и f из-за линейности статических характеристик регулирующие эффекты нельзя использовать для оценки изменения мощностей нагрузки.

Регулирующий эффект комплексной нагрузки при изменении напряжения вблизи нормальных значений, выраженный в нормальных единицах, обычно составляет 1,5…4 для реактивной мощности и 0,3…1 для активной мощности.

Регулировочный эффект комплексной нагрузки при изменении частоты в области нормальных значений составляет 1…3 для активной и 1…6 для реактивной мощности.

Более точным является учёт нагрузки с помощью динамических характеристик по напряжению и частоте, например:

(14)

(15)

2 Описание лабораторной установки

2.1 Описание лабораторного стенда

Лабораторный стенд (рисунок 2) представляет собой физическую трехфазную модель электроэнергетической системы, снабженную виртуальными устройствами релейной защиты и автоматики (РЗА) и содержащую модели линий электропередач, силовых трансформаторов, синхронного генератора, активной, индуктивной, емкостной, выпрямительной, осветительной и двигательной нагрузки, выключателей, трехфазной сети, линейного реактора и устройства продольной емкостной компенсации. Устройства РЗА реализованы на ПК в виде виртуальных свободно программируемых контроллеров, получающих сигналы измерений и формирующих управляющие воздействия через плату ввода-вывода.

Практически все модули, входящие в состав стенда, имеют трехфазное исполнение. Некоторые из них позволяют регулировать значения отдельных параметров, или управлять их работой. Изображение схем в трехфазном варианте с полным изображением внешнего вида каждого модуля и одновременном использовании более 10 различных модулей приводит к «не читаемости» схемы. По этой причине, большинство схем, приведенных в рекомендациях по выполнению лабораторных работ, изображены в общепринятом виде в однофазном исполнении. Однако, разделение на модули сохраняется (каждый модуль выделен пунктирным прямоугольникам).

Рисунок 2 – Модель электрической системы с узлом комплексной нагрузки

Модули, поддерживающие режим автоматического управления от персонального компьютера содержат в обозначении знак стрелки , при этом, подразумевается аналоговое и (или) дискретное управление по нескольким сигнальным проводам. В схемах работ, не использующих автоматическое (дистанционное) управление, знак стрелки может не указываться.