Оглавление
2. Классификация режимов работы ЭЭС. 5
3. Качественный анализ переходных процессов в ЭЭС при регулировании частоты. 7
4. Факторы, влияющие на характер протекания процессов в ЭЭС при регулировании частоты. Определение и физический смысл регулирующего эффекта нагрузки по частоте. 8
5. Автоматический регулятор скорости вращения турбины (АРСТ). Структурная схема, описание элементов. 12
6. Измерительный и исполнительный органы, жёсткая обратная связь АРСТ. 19
7. Влияние режимов работы турбины на характер процесса регулирования частоты. 23
8. Режимы работы синхронной машины (СМ). Уравнения цепи статора СМ. 26
9. Режимы работы синхронной машины (СМ). Уравнения цепи ротора СМ. 36
10. Влияние электрической сети (ЭС) на характер процесса регулирования частоты и активной мощности в ЭЭС. 37
11. Принципы построения систем регулирования частоты и активной мощности ЭЭС. Понятие статизма. Статическое и астатическое регулирование. 39
12. Параллельная работа агрегатов с различными (астатический и/или статический) принципами регулирования статическими характеристиками. Понятие первичного и вторичного регулирования. 43
13. Методы регулирования частоты и активной мощности в ЭЭС. Классификация. Общие принципы создания законов управления. 46
14. Методы регулирования частоты и активной мощности в ЭЭС. Методы регулирования по мгновенному значению. 48
15. Методы регулирования частоты и активной мощности в ЭЭС. Методы регулирования по интегральному значению. 52
16. Регулирование частоты и обменной мощности в объединённых ЭЭС. Принципы построения системы управления обменной мощностью в объединённых ЭЭС, имеющих различную структуру. 58
17. Регулирование напряжения в электроэнергетических системах (ЭЭС). Общие сведения. 64
18. Системы возбуждения СМ. Классификация. Электромашинная система возбуждения (СВ) с возбудителем постоянного тока. Обобщённая структурная схема. Принцип работы. 67
20. Регулятор напряжения с регулированием по току статора. Схема токового компаундирования по амплитуде и её принцип действия. 76
21. Регулятор напряжения с регулированием по току статора. Схема токового компаундирования по фазе. Принцип работы ЭМК. Анализ работы данной схемы. Векторные диаграммы. 78
22. Релейная форсировка возбуждения. Схема релейной форсировки возбуждения и её принцип действия. 84
23.Электромашинная СВ с высокочастотным возбудителем. Структурная схема. Принцип работы. 86
24. Тиристорная СВ. Структурная схема. Принцип действия (ОМВ и т.д.). Закон регулирования. 88
1. Регулирование частоты и активной мощности в электроэнергетических системах (ЭЭС). Общие сведения.
Частота электрического тока является одним из показателей качества электроэнергии (КЭ). Значение частоты показывает текущее состояние баланса генерируемой и потребляемой активной мощности в энергосистеме. При ведении режима ЕЭС, постоянно возникают колебания баланса мощности.
Колебания баланса мощности возникают из-за:
- нестабильности потребления (в основном);
Гораздо реже из-за отключений:
- генерирующего оборудования;
- ЛЭП;
- других элементов энергосистемы.
Отклонения баланса мощности приводят к отклонениям частоты от номинального уровня.
В России номинальное значение частоты равняется 50 Гц. Согласно ГОСТ Р 55890–2013, в первой синхронной зоне ЕЭС России (все ОЭС России, кроме ОЭС Востока) должно быть:
- обеспечено поддержание усреднённых на 20-секундном временном интервале значений частоты в пределах (50,00±0,05) Гц при допустимости нахождения значений частоты в пределах (50,0±0,2) Гц с восстановлением частоты до уровня (50,00±0,05) Гц за время не более 15 минут.
При изменении частоты у большинства потребителей меняется их производительность, а также происходит перерасход электрической энергии.
Для изолированного агрегата, работающего на изолированную нагрузку:
Изменение нагрузки на величину ΔPн приводит к отклонению частоты вращения агрегата. Переходный процесс описывается уравнением:
где: T – постоянная времени;
ω – частота вращения, ω = 2πf, ω ≡ f;
D – коэффициент демпфирования;
PТ – мощность (момент) турбины;
PН – мощность (момент) нагрузки;
В момент возмущения отклонение частоты
вращения ротора агрегата равно нулю
Δω = 0, поэтому
.
При увеличении нагрузки появляется
отрицательное ускорение, и частота
вращения агрегата уменьшается. Если
мощность (момент) турбины превышает
мощность (момент) нагрузки ΔP > 0,
то
и частота вращения агрегата возрастает.
Таким образом, при постоянном открытии
регулирующего органа турбины изменение
потребления электрической энергии
происходит за счёт кинетической энергии
агрегата.
Затем отклонение частоты вращения
возрастает, вследствие чего меняются
нагрузки потребителей и мощность
турбины. Это обстоятельство учитывается
коэффициентом демпфирования D.
В новом установившемся режиме (
)
величина отклонения частоты определяется
выражением
.
Для поддержания частоты вращения на заданном уровне необходимо постоянно сохранять баланс мощностей турбины и генератора (нагрузки).
Для нескольких агрегатов, работающих на параллельную нагрузку:
Описанное выше справедливо и для нескольких агрегатов, работающих на параллельную нагрузку.
Так, для энергосистемы, состоящей из большого числа турбо− и гидрогенераторов, в первый момент изменения нагрузки (при неизменном открытии регулирующих органов) последняя покрывается за счёт кинетической энергии всех вращающихся масс системы. При увеличении нагрузки кинетическая энергия и частота вращения агрегатов снижается. Снижение нагрузки приводит к увеличению частоты вращения и, следовательно, к увеличению кинетической энергии вращающихся масс системы.
Так как нагрузка системы непрерывно меняется, то для поддержания постоянной частоты вращения агрегатов системы необходимо менять мощности, развиваемые турбинами, постоянно сохраняя при этом баланс вырабатываемой и потребляемой мощностей. Такое непрерывное наблюдение за сохранением баланса мощностей генерации и потребления в энергосистеме выполняется автоматически регуляторами частоты вращения паровых, гидравлических и газовых турбин.
Задача регулирования:
В энергосистеме, помимо сохранения баланса мощностей, возникает задача распределения нагрузок между отдельными агрегатами, которая решается с помощью дополнительных регуляторов − регуляторов частоты и мощности.
Таким образом, проблема регулирования частоты и активной мощности заключается в управлении выработкой заданного значения мощности с распределением её между параллельно работающими генераторами энергосистемы в текущий момент времени.
2. Классификация режимов работы ээс.
Стационарные (малый диапазон колебаний при возмущениях)
Установившиеся нормальные режимы (установившиеся расчётные режимы или УРР)
Режимы текущего планирования
Режимы с поддержанием системных электрических параметров на дополнительном уровне
Нестационарные (большой диапазон колебаний при возмущениях)
Аварийные режимы
Аномальные режимы
Стационарные
Характерны малые колебании параметров режима при возмущениях
Установившиеся нормальные режимы
Подчиняются уравнению баланса мощностей
,
,
–
амплитуда и фаза напряжения в узлах
Режимы текущего планирования
Составление уравнений установившихся режимов для возможных нагрузок в будущем
Режимы с поддержанием системных электрических параметров на дополнительном уровне
Особые режимы, при которых поддерживаются определённые уровни режимных параметров
Нестационарные
Характерны большие колебании параметров режима при возмущениях
Аварийные режимы
Короткие замыкания
Схлёстывание проводов
Обрыв проводов
Разрушение оборудования
Электрическая дуга и др.
Аномальные режимы
Неполнофазный режим,
Асинхронный режим и др.
Параметры режима
Системные электрические параметры – параметры, от величины которых зависит успешная работа ЭЭС
U - (вопросы регулирования поддержания U на заданном уровне)
- частота напряжения (вопросы регулирования
частоты).P - активная мощность (вопросы регулирования частоты и мощности, а также межсистемных перетоков)
3. Качественный анализ переходных процессов в ээс при регулировании частоты.
Честно, так и не придумал, что сюда написать
Качественный анализ переходных процессов в электроэнергетических системах (ЭЭС) при регулировании частоты помогает понять, как система реагирует на изменения в производстве и потреблении электроэнергии. Вот некоторые основные аспекты, которые могут быть учтены при анализе переходных процессов:
1. Изменение частоты: при регулировании частоты в ЭЭС могут происходить переходные процессы, связанные с изменением частоты. Если производство электроэнергии превышает потребление, частота системы повышается, а если потребление превышает производство, частота снижается. Переходные процессы могут проявляться в изменении скорости изменения частоты, времени установления на новом уровне и колебаниях до достижения установившегося состояния.
2. Влияние на стабильность системы: Переходные процессы при регулировании частоты могут повлиять на стабильность работы ЭЭС. Например, резкие изменения нагрузки или неадекватное регулирование мощности генераторов могут вызывать колебания частоты и напряжения, что может привести к перебоям в электроснабжении или даже к аварийным ситуациям.
Моделирование объединённой энергосистемы для исследования регулирования частоты и мощности
• При параллельной работе с энергосистемой и ОЭС, структурная схема САР значительно усложняется из-за необходимости представления энергосистемы, межсистемных связей, регулирования агрегатов в функциях частоты и мощности.
• При этом аналитическое исследования влияния параметров САР на переходный процесс с использованием частотных методов становится затруднительным.
• Для решения поставленной задачи можно воспользоваться методом моделирования.
• Существует два метода моделирования: физический и математический
• Физический метод основан на изучении явлений на моделях одной природы с оригиналом, тогда физическая модель энергосистемы представляет собой миниатюрную копию энергосистемы
• Математическое моделирование основывается на идентичности дифференциальных уравнений, описывающих явление в оригинале и модели.