3. Требования, предъявляемые к режимам и процессам

3.1. Требования, предъявляемые к режимам

Установившиеся и переходные режимы электрических систем должны отвечать ряду требований. В нормальном рабочем режиме системы необходимо, чтобы обеспечивались:

• качество– снабжение потребителей электроэнергией, отвечающей по показателям установленным нормативам (требования к качеству электроэнергии определяет ГОСТ 13109-97);

• надежность– снабжение потребителей электроэнергией без длительных перерывов и без снижения ее качества;

• живучесть– способность системы так противостоять любым возмущениям, чтобы они не вызывали каскадного развития аварии с массовым нарушением питания потребителей;

• экономичность– надежное снабжение потребителей энергией удовлетворительного качества при возможно меньших затратах средств на ее производство и передачу.

После переходного режима обычно наступает установившийся режим. К таким режимам также можно предъявить ряд требований:

• осуществимость при параметрах принятых в расчете;

• устойчивость и надежность режима;

• управляемостьсистемы – ее способность переходить из начального режима в требуемый режим и обратно под действием некоторой последовательности управляющих воздействий;

• наблюдаемость.

Переходный режим и составляющие его процессы также должны отвечать ряду требований, которые определяют качество переходных процессов. Основным из них является то, что происходящие по время переходного процесса изменения параметров режима не должны существенно снижать качество электроснабжения потребителей. Кроме того, обычно оказывается желательным ограничить продолжительность переходного процесса, обеспечить требуемый запас устойчивости после его завершения, не допустить, чтобы данный процесс вызвал новые переходные процессы, которые могут привести к нарушению устойчивости или снижению качества электроснабжения потребителей.

3.2. Качество переходных процессов

Качество переходного процесса можно охарактеризовать следующими показателями:

• длительность процесса;

• характер процесса (апериодический колебательный, монотонный);

• возможное влияние данного процесса на режим системы и ее подсистем (снижение напряжения, раскачивание электрических машин, неустойчивость нагрузки);

• опасность для оборудования системы (перегрев проводов и обмоток);

• потери мощности и энергии во время переходного процесса;

• стоимость мероприятий, улучшающих данный переходный процесс.

Во многих отраслях техники быстрое затухание, апериодичность или монотонность считаются показателями хорошего качества переходного процесса, однако для определения качества переходного процесса в электроэнергетике этого недостаточно.

В теории автоматического регулирования качество апериодического переходного процесса оценивают с помощью показателя

,

(3.1)

где - текущее значение параметра переходного процесса;

- его установившееся значение.

Аналогично качество колебательного процесса может быть оценено как

.

(3.2)

Качество переходного процесса будет тем выше, чем меньше значения критерия .

Перечисленные критерии не отвечают на вопрос о качестве переходного процесса электроэнергетической системы в целом. Для этого необходимо оценить влияние процесса на режим всей системы, а не только элемента, в котором происходит переходный процесс. Для отдельного параметра режима (напряжения, частоты и т.п.) можно записать

,

(3.3)

где - оптимальное значение параметра.

В общем виде с учетом влияния переходного процесса на всю систему и смежные подсистемы

,

(3.4)

где - суммарный показатель качества переходного процесса;

- показатель качества для какого-либо параметра режима (напряжения, частоты и т.п.);

- весовой коэффициент, отражающий значимость данного параметра в переходном процессе;

- показатель качества параметра процесса, развивающегося в результате цепочки событий, которые могут быть вызваны данным переходным процессом;

- весовой коэффициент, учитывающий влияние и вероятность появления того или иного последствия.

Наиболее тяжелыми последствиями переходного процесса могут быть нарушение устойчивости параллельной работы отдельных станций и подсистем, отделение их друг от друга с дальнейшей несинхронной работой – так называемый «развал» системы.

Ряд требований, предъявляемых к переходным процессам, вытекает из условий работы отдельных элементов системы. Например, токи в отдельных элементах системы ограничиваются исходя из возможного нагрева и возникающих при этом механических усилий. Асинхронный режим генераторов ограничивается дополнительными потерями и вызванным ими нагревом, механическими усилиями между обмотками, колебаниями реактивной мощности, вызывающими колебания в системе.

Отрицательный эффект переходного режима может проявляться и после его завершения.

Показатели качества ,, входящие в выражение (3.4) должны быть, как правило, интегральными (учитывать время существования опасного отклонения параметров режима).