книги из ГПНТБ / Росман Л.В. Групповое управление возбуждением синхронных генераторов гидроэлектростанций

При одной и той же точности запас устойчивости систем распределения по напряжению ротора (коэффи­ циент усиления k ) значительно превышает запас

устойчивости систем распределения по другим пара­ метрам.

В астатических системах эти запасы разнятся более чем вдвое. Статическая система распределения по на­ пряжению ротора в рабочих пределах значений коэффи­ циентов усиления оказывается вообще абсолютно устой-

Рис. 4-13. Зоны устойчивости статических систем в эквивалентных единицах, режим 1.

чивой, тем самым коренным образом отличаясь от всех остальных исследованных систем.

На рис. 4-14 показана зависимость постоянной вре­ мени затухания переходного процесса от коэффициента усиления системы автоматического распределения. Ко­ эффициент усиления выражен в эквивалентных масшта­ бах отдельно для систем каждой группы. Характеристи­ ки даны для номинального режима и нормального ком­ паундирования генератора.

Как видно из рисунка, время затухания процесса

для систем распределения по напряжению ротора мень­ ше, чем для других систем.

С ростом коэффициентов усиления эта разница как в статических, так и в астатических системах резко воз­ растает. Таким образом, с точки зрения как устойчиво­ сти, так и скорости затухания переходного процесса

79

оптимальными оказываются системы группового управ­ ления с распределением по напряжению ротора.

Расчеты показывают, что в режимах, отличных от но­ минального, разница между зонами устойчивости си­ стем с распределением по Q и по iv сравнительно неве­ лика *.

Напротив, разница между зонами устойчивости этих двух систем и зоной устойчивости системы с распреде-

Рис. 4-14. Постоянные времени затухания переходного процесса (режим 1, компаундирование нормальное).

а — астатические системы; б — статические системы.

лением по / в режимах, отличных от номинального, рез­ ко возрастает.

На рис. 4-15 показана пространственная диаграмма устойчивости статической системы ГУВ с распределе­ нием по полному току генератора. Из диаграммы видно, что с уменьшением коэффициента мощности нагрузки генератора предельный коэффициент усиления системы распределения kj резко снижается.*80

1 В произведенных расчетах разница между граничными зна­ чениями коэффициентов kq и ky не превышает 20%.

80

Таким образом, в режимах малых активных нагру­ зок система ГУВ с распределением по J обладает значи­

Рис. 4-15. Область устойчивости статической системы распределения по току статора.

2, Системы, относящиеся к различным группам

Выше для сравнения систем автоматического распре­ деления, относящихся к одной группе, зоны устойчиво­ сти их строились в одном эквивалентном масштабе, ко­ торый получался путем совмещения точек, соответствую­ щих минимально допустимому для каждой из систем ко­ эффициенту усиления, причем этот коэффициент опреде­ лялся по условию точности распределения.

1 Условия эквивалентной настройки даны в § 4-2.

В соответствии с § 4-2 для сравнения систем, относя­ щихся к разным группам (т. е. статических и астатиче­ ских систем), должно быть введено дополнительное условие, учитывающее скорость процесса автоматическо­ го распределения.

На рис. 4-14 видно, что с уменьшением коэффициен­ та усиления астатических систем распределения длитель-

Рис. 4-16. Совмещенные зоны устойчивости

1— граница устойчивости для астатической си­ стемы; 2—то же для статической.

ность переходного процесса уменьшается до определен­ ной оптимальной величины, а затем начинает резко уве­ личиваться.

Сучетом сказанного в § 4-2 следует заключить, что

впрактических условиях коэффициент усиления астати­ ческих систем должен (с некоторым запасом) выбирать­

ся вблизи значения, оптимального по условиям скоро­ сти процесса распределения, а коэффициент усиления статических систем, также с некоторым запасом, — вбли-

82

зи значения, минимально допустимого по условиям точ­ ности.

Представляется целесообразным сравнение астатиче­ ских и статических систем производить при настройках, соответствующих указанным значениям коэффициентов.

На рис. 4-16 показаны зоны устойчивости статиче­ ской и астатической систем автоматического распреде­ ления по ир в общем масштабе, в котором при нормаль-

Рис. 4-17. Совмещенные зоны устойчивости систем распределения по реактивной мощности (режим 1).

J —для астатической системы; 2—для статической системы.

ном компаундировании точка оптимальной (по скорости распределения) настройки астатической системы совме­ щена с точкой настройки по допустимой погрешности статической системы (точка г). Коэффициент усиления в этой точке принят за 100% для обеих схем.

Здесь видно, что астатические системы распределе­ ния по напряжению ротора значительно менее устойчи­ вы, чем статические.

На рис. 4-17 показаны совмещенные таким же обра­ зом зоны устойчивости систем распределения по реак­ тивной мощности.

В этом случае для условий, принятых при расчете, астатическая система имеет запас устойчивости по kq больше, чем статическая.

Однако из рисунка ясно, что это соотношение при других расчетных данных может изменяться. Поэтому следует заключить, что для сравнения систем распреде­ ления по Q, относящихся к различным группам, требуется производить расчет в каждом конкретном случае.

Как явствует из рис. 4-14, такой же результат будет иметь место также для распределения по J и гр.

4-6. УЧЕТ ВЛИЯНИЯ НА РАБОТУ СИСТЕМ ГУВ

СОПРОТИВЛЕНИЯ ЛИНИИ, СВЯЗЫВАЮЩЕЙ СТАНЦИЮ

С ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМОЙ

Выше рассматривалась работа генераторов непо­ средственно на шины энергосистемы бесконечной мощ­ ности.

Увеличение сопротивления линии связи с энергоси­ стемой приводит к изменению зон устойчивости основ­ ного и относительного движения.

Влияние сопротивления линии связи на основное движение генераторов хорошо изучено, поэтому здесь рассмотрим лишь его влияние на устойчивость относи­ тельного движения.

В соответствии со сказанным в § 3-4 в процессе от­ носительного движения генераторов напряжение шин станции и ш не изменяется. Следовательно, подобно пре­ дыдущему анализ относительного движения при нали­ чии линии связи с системой можно производить по упро­

схемы замещения, которые принимались для исследова­ ния работы на шины бесконечной мощности. При этом только величина напряжения шин станции, принимав­ шаяся ранее во всех случаях равной единице, должна быть теперь заранее рассчитана по условиям каждого исходного режима с учетом падения напряжения в ли­ нии связи с энергетической системой !.

Таким образом, учет сопротивления линии связи сводится к определению:

1 Напряжение шин энергетической системы по-прежнему прини­ маем равным единице.

84

1) влияния исходного режима генераторов на вели­ чину напряжения шин станции;

2) влияния напряжения шин станции на устойчи­ вость относительного движения в системах ГУВ.

Для ясности изложения удобнее начать с рассмотре­

уравнений, чем и определяется изменение зоны устой­ чивости.

Как и раньше, начнем с наиболее простого случая — с режима № 8 (чисто реактивная нагрузка). Структур­ ные схемы для этого режима приведены на рис. 4-2.

Рассмотрим верхнюю ветвь схем, соответствующую

Таким образом, в чисто реактивном режиме действие

85

k акс» соответствующий границе зоны устойчивостиf должен пропорционально уменьшаться.

пряжения не зависит, а остальные коэффициенты элек­ тромеханических контуров структурной схемы с увели­ чением U уменьшаются.

Анализ выражения (3-64г) показывает, что с ростом Uш коэффициент CJE также уменьшается.

Следовательно, с ростом Um увеличивается коэффи­ циент компаундирования kj, соответствующий границе

Рис. 4-18. Зоны устойчивости статических систем распределения по току ротора при различных режимах и напряжении шин Uш = 1

(сплошная линия) и Ulu = 1,3 (пунктирная линия).

устойчивости по оси абсцисс для всех систем распреде­ ления.

На рис. 4-18—4-21 показаны зоны устойчивости при различных напряжениях, полученные для расчетного случая (приложение 6). Как видно, увеличение зоны по оси абсцисс практически невелико.

Для систем распределения по / в той же мере увели­ чивается граничный коэффициент kj по оси ординат. Для систем с распределением по току и напряжению ро­ тора граничные коэффициенты, естественно, изменяются

86

в еще меньшей степени, поскольку С;£ и ив (рис. 4-2) от Um не зависят.

Таким образом,, увеличение напряжения шин оказы­ вает малое влияние на зоны устойчивости относительного движения при распределении по /, гр и ир.

Изменение зоны устойчивости системы с распреде­

случае; однако, как следует из рассмотрения режима ре­ активной нагрузки, произведенного выше, по крайней мере при малых Р увели­

тивления связи имеет наибольшее значение в чисто ре­ активном режиме. В этом случае, как было выяснено, имеет место также наибольшее искажение зоны устой­ чивости.

Но даже в этом случае изменение граничного коэф­ фициента kq не превышает в процентах изменения на­ пряжения шин и, следовательно, имеет небольшую ве­ личину.

Таким образом, краткий анализ показал, что хотя увеличение сопротивления линии связи и изменяет раз­ меры зон устойчивости, это изменение сравнительно не­

87

велико и не может отразиться на результатах произве­ денного в предыдущих параграфах определения основ­ ных зависимостей и сравнения различных систем авто­ матического распределения.

4-7. КОМПАУНДИРОВАНИЕ ПО СРЕДНЕМУ ТОКУ КАК СРЕДСТВО ПОВЫШЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ СИСТЕМ ГУВ

Производившееся выше рассмотрение вопросов устойчивости систем автоматического распределения имело целью сравнительный анализ различных систем, отличающихся друг от друга основными показателями: группой схем и параметром распределения. По­ этому во всех случаях рассматривались простейшие варианты ис-

Рис. 4-20. Зоны устойчивости статических систем распределения по реактивной мощ­ ности, режим 1.

полпенни устройств регулирования, при которых последние в пре­

Исследование таких простейших вариантов позволило выявить типичные особенности систем автоматического распределения, свя­ занные именно с выбором того или иного параметра распределе­ ния и той или иной группы схем.

При этом имеется, конечно, в виду, что устойчивость каждой данной системы может быть повышена путем выполнения тех или иных обычных мероприятий, например введения гибких обратных связей, в том числе по скорости передвижения интегрирующего ор­ гана, осуществления дополнительного воздействия по производным отклонения параметра распределения от заданного значения, вве­ дения (в астатических схемах) дополнительного регулирования но мгновенному отклонению и т. д.

88