02 АЗЭ Лекционный материал / лекция 17

Лекция №17

6.1. Развитие математической моделей и методов для решения задач

управления режимами работы и развития энергосистем.

Математические модели и программы Состав разработанных математических моделей

Для получения статических и динамических характеристик основного оборудования электрических станций и подстанций, а также сетей с двига-

тельной нагрузкой разработаны и использованы математические модели,

позволяющие выполнить:

1) расчет параметров схем замещения и асинхронных моментных харак-

теристик синхронных генераторов; 2) расчет параметров схем замещения и статических моментных характе-

ристик асинхронных двигателей; 3) расчет параметров схем замещения и асинхронных моментных харак-

теристик синхронных двигателей; 4) расчет параметров схемы замещения и моментных характеристик экви-

валентного асинхронного двигателя, а также его параметров, исходя из ката-

ложных данных; 5) расчет параметров схемы замещения и моментных характеристик экви-

валентного синхронного двигателя, а также его параметров, исходя из ката-

ложных данных; 6) расчет токов КЗ от группы асинхронных двигателей, работающих на

общие шины, с индивидуальным учетом каждого двигателя (в А, В, С - коор-

динатах); 7) расчет токов КЗ от группы синхронных двигателей, работающих на

общие шины, с индивидуальным учетом каждого двигателя (в А, В, С - коор-

динатах); 8) расчет нормальных и аварийных режимов синхронных генераторов

(дисплейная модель — тренажер с базой данных для турбогенераторов, гид-

рогенераторов и синхронных двигателей в d, q -координатах);

9) расчет кривых изменения во времени периодической составляющей то-

ка синхронного генератора с системой параллельного самовозбуждения при трехфазных КЗ в сети переменного тока (по методике АО «Электросила»);

10) расчет нормальных и аварийных режимов системы, содержащей элек-

тропередачу постоянного тока.

Общая характеристика расчетных программ

Программа расчета динамических режимов синхронного генератора Эта программа — математическая модель трехфазной системы в d, q—

координатах синхронной машины, представленной полной системой диффе-

ренциальных уравнений Парка—Горева. В ее состав включены уравнения электромеханического движения ротора машины и первичного двигателя, а

также уравнения возбудителя и регуляторов. Уравнения учитывают инерци-

онность динамических режимов, ограничения по некоторым параметрам, од-

ностороннюю проводимость диодных и тиристорных возбудителей, логику работы автоматики.

Программа позволяет рассчитать нормальные и аварийные режимы син-

хронной машины, в том числе при изменениях нагрузки на валу, напряжения и частоты в системе, при симметричных и несимметричных коротких замы-

каниях в сети, при гашении поля синхронной машины, при нарушении син-

хронизма и асинхронном ходе, при самосинхронизации машины с сетью.

Программа расчета динамических режимов синхронного или асинхронно-

го двигателя.Эта программа - математическая модель трехфазной системы в

А, В, С-координатах электродвигателя, представленного полной системой дифференциальных уравнений Парка-Горева с внутренним преобразованием координат. В ее состав включены уравнения сети электроснабжения, уравне-

ния электромеханического движения роторов двигателя и приводного меха-

низма, а также уравнения моментной характеристики привода. Программа позволяет рассчитать пусковые режимы двигателя и режимы при коротких замыканиях в сети электроснабжения.

Программа расчета параметров и токовой характеристики эквивалентного асинхронного или синхронного двигателя

По каталожным данным группы двигателей (любой по составу) опреде-

ляются параметры схем замещения и токовые характеристики двигателей при трехфазных КЗ в радиальных ветвях. Формируются необходимые массивы данных при одинаковых расчетных условиях.

По расчетным данным для всех двигателей определяется суммарная токо-

вая характеристика, а по ее параметрам - типовая кривая изменения периоди-

ческой составляющей тока от группы двигателей и параметры эквивалентно-

го двигателя, соответствующие каталожному списку параметров.

По параметрам эквивалентного двигателя определяются параметры его схемы замещения и типовая кривая изменения тока при коротком замыкании,

которая сравнивается с типовой кривой изменения тока от группы двигате-

лей. Как правило, кривые изменения токов практически совпадают, поэтому не требуется корректировка параметров схемы замещения эквивалентного двигателя.

Программы расчета параметров схем замещения и статических характе-

ристик синхронных и асинхронных машин Параметры схем замещения синхронных генераторов определяются по

разработанной методике (с учетом рекомендаций АО «Электросила») при минимальном списке каталожных данных.

Параметры схем замещения синхронных и асинхронных двигателей, их статические моментные и токовые характеристики определяются в основном по методике Донецкого технического университета с учетом опыта, накоп-

ленного в Московском энергетическом институте и других организациях.

В схемах замещения явнополюсных синхронных двигателей с шихтован-

ным ротором учитываются два контура на роторе — обмотка возбуждения и пусковая обмотка.

В схемах замещения неявнополюсных синхронных двигателей с цельно-

кованным ротором учитываются три контура на роторе: обмотка возбужде-

ния, демпферная обмотка (стержни) и бочка ротора.

В схемах замещения асинхронных двигателей с глубокими пазами на ро-

торе эффект вытеснения токов в пазовых стержнях учитывается упрощенно с помощью двух контуров на роторе.

Программа расчета динамических режимов электропередачи постоянного тока

Параметры схемы замещения и режимов определяются с учетом коэффи-

циентов трансформации преобразовательных трансформаторов, найденных при нормальном режиме.

Расчет режимов производится с учетом компенсирующего действия кон-

денсаторных батарей фильтров высших гармоник.

Расчет режимов производится при заданных коэффициентах регулирова-

ния преобразователей с контролем устойчивости регулирования, апериоди-

ческой и колебательной устойчивости электропередачи постоянного тока.

Учет регулирования углов включения тиристоров преобразователей про-

изводится методом малых отклонений на каждом шаге численного интегри-

рования системы дифференциальных уравнений.

Коммутационные процессы в преобразователях учитываются их инте-

гральными характеристиками.

Переходные процессы при коротких замыканиях рассчитываются с уче-

том взаимного влияния сети переменного тока и преобразователя, а также с учетом взаимодействия энергосистем, объединенных электропередачей по-

стоянного тока.