 |
Учет влияния ЭЭС при регулировании частоты и мощности.
|
|
|
|
Учет влияния ЭЭС при регулировании частоты и мощности.
Необходимо балансировать токи статора с токами сети.
В матричной форме
Метод узловых напряжений
Или в развернутой форме для i–го узла:
Данная система уравнений описывает баланс токов в электрической сети, содержащей n-узлов.
При условии, что нагрузка представлена в виде массивного элемента, сколь угодно разветвленную электрическую сеть можно представить в виде двухмашинного эквивалента.
(только в этом случае можно будет сэквивалентировать схему)
Простейший случай
Где 
- обменная мощность 
Допущение:
Примем, что эквивалент С2 имеет значительную установочную мощность, в несколько раз превышающую установочную мощность схемы С1.
1. 
Данную систему можно привести в систему машина-ШБМ.
Такое выражение будет иметь следующий вид:
Далее вернемся к уравнению движения:
Е за 
Модель
или модель отвечает следующим условиям: 
При условии установившегося режима
Тогда:
В операторной форме
оператор Лапласа
Рассмотрим систему автоматического регулирования или ее структуру:
АРС – автоматический регулятор скорости
Влияние ЭЭС необходимо учитывать в полной модели.
Предварительный анализ
Комплексное исследование 
Упрощенное представление влияния ЭЭС
Окончательный результат
Статическое и астатическое регулирование.
Под статизмом системы регулирования понимают неравномерность регулирования контролируемого параметра. В соответствии с этим все разомкнутые САР обладают статическими характеристиками.
- контролирует пар, отключение частоты в качестве возмущений
|
|
|
- наброс нагрузки на агрегат.
В реальности данная характеристика не является линейной.
Ограничения:
(в дальнейшем ограничениями пренебрегаем)
S – статизм характеристика неравномерного регулирования. Ее принято представлять в относительных единицах.
Данная характеристика имеет следующее значение:
S=0. 02…0. 06 о. е.
Иногда называют чувствительностью регулятора скорости.
Физический смысл статизма состоит в том, что данная величина характеризует отклонение частоты при изменении нагрузки регулируемого объекта от его технологического минимума до максимума относительно диапазона регулирования.
Мах: 1, 0, в о. е., либо 5%.
Min: зависит от типа агрегата. В целом 0. 4…0. 5 о. е. ( 
)
Для паровых турбин– вид котла и допускает ли турбины режим работы с малым пропуском пара.
Для гидрогенераторов технологический минимум определяется допустимостью работы в режиме СК.
Можно сказать, что регулируемый диапазон будет изменяться в пределах:
= 0. 4…1. 0 или 0. 6 о. е.
При изменении нагрева агрегата на 0. 6. о. е. изменение частоты составляет 0. 06.
Если произойдет сброс нагрева до технологического минимума, то изменение частоты 0. 06 
50 Гц.
Параллельная работа агрегатов с различными статическими характеристиками.
Работу агрегатов будем рассматривать на примере сколь угодно сложной произвольной ЭЭС.
В общем случае, данная система будет обладать числом связей равным 2n-1.
Если у нас все агрегаты представлены различными статическими характеристиками (разные коэффициенты усиления жесткой обратной связи, разные статизмы), можно выделить 2 основные группы агрегатов, удовлетворяющие следующим критериям:
1. группа 
=0 настроенных на астатические характеристики.
2. настроенные на соответствующие статические характеристики, определяемые непосредственно коэффициентом усиления жесткой обратной связи, 
.
|
|
|
Рассмотрим на примере 4-х машинного эквивалента работу групп агрегатов, удовлетворяющую вышеописанным критериям.
Пусть в простейшем случае 4-х машинная схема выполнена по цепочной схеме.
Пусть в данной схеме агрегаты С1, С2 имеют 
астатическую характеристику.
Оставшиеся агрегаты настроены на собственные статические характеристики
Анализ работы многомашинной схемы выполняется с помощью графо-аналитических методов. Данные методы дают наглядное представление об участии отдельных агрегатов в регулировании частоты и активной мощности.
Принципиально задачу можно решить аналитически.
Для наглядности рассмотрим графо-аналитический метод решения.
Начнем с построения астатической характеристики.
- в общем случае
Исходя из этого, строим астатическую характеристику.
Строим статическую характеристику агрегатов 3 и 4.
Суть графо-аналитического метода.
Для проведения дальнейшего анализа необходимо получить эквивалентную статическую характеристику агрегатов, настроенных статически. Эквивалентная характеристика получается в результате графического сложения всех эквивалентируемых характеристик (3 и 4). В результате эквивалентирования получается характеристика, имеющая средневзвешенные значения.
После получения эквивалентной характеристики приступают непосредственно к анализу. При этом рассматривают 2 характерных случая:
1) случай, когда горячего резерва достаточно для погашения небаланса мощности, обусловленного набросом нагрузки.
2) случай, когда горячего резерва не достаточно для погашения небаланса мощности в энергосистеме.
Рассмотрим 1-й случай:
Пусть в момент времени 
происходит наброс нагрузки на энергосистему. Для примера рассмотрим, что наброс нагрузки происходит в узле 2 (см. рис. ). До этого в рассмотренной энергосистеме выполнялось условие баланса мощности, при этом эквивалентные системы 2 и 3 работали в условии самобаланса.
- нормальный режим
В результате эквивалентирования получили эквивалентную характеристику 
. При рассмотренных выше условиях любой небаланс мощности в энергосистеме будет погашаться за счет агрегатов, имеющих астатические характеристики. Данный факт подтверждается решением равенства относительно 
.
|
|
|
В рассмотренном случае возникает неопределенность распределения нагрузки между отдельно взятыми агрегатами, настроенными на астатические характеристики. В данной схеме всю нагрузку на себя возьмет второй агрегат, ввиду того, что агрегат 1 (является) находится удаленно (электрически) относительно точки возмущения. Данный принцип называется принципом электрической близости к месту возмущения. Такое поведение агрегатов может являться недопустимым по соображениям диспетчерского управления перетоками мощности, а также по условиям экономичной целесообразности использования определенных видов электрических станций и в частности отдельно взятых агрегатов.
Оптимальный режим отвечает критерию минимизации затрат на генерацию (минимум «пережога» химического топлива) и распределение (минимум электрических потерь) электрической энергии.
Для устранения неопределенности необходимо применять дополнительные средства и законы регулирования частоты и активной мощности. Данные средства получили назначение вторичных регуляторов.
Под первичным регулятором понимают процесс регулирования частоты и активной мощности с привлечением только первичных регуляторов.
АРСТ (автоматический регулятор скорости турбины)
Рассмотрим анализ процесса регулирования при втором случае → горячего резерва недостаточно.
Пусть в исходном режиме выполняются рассмотренные ранее условия.
В момент - набор нагрузки.
При набросе нагрузки в первую стадию процесса регулирования будет производиться агрегатами, настроенными на астатическую характеристику (агрегаты 1 и 2).
После того, как произойдет полная загрузка данных агрегатов, начнется процесс понижения частоты.
Пусть оставшаяся доля небаланса будет определяться значением 
;
В общем случае:
Состояние небаланса мощности в ЭС (после полной загрузки агрегатов 1, 2 будет соответствовать момент времени 
)
|
|
|
В этом случае уравнение напряжения для момента будет иметь следующий вид:
, 
Предположим, что небаланс мощности в ЭС, равный , будет отвечать снижению частоты в энергосистеме на величину 
.
Распределение мощности (нагрузки) между агрегатами определяется по характеристике . Определение происходит также графо-аналитическим способом. Для этого эквивалентная характеристика строится в левой части и соответственно в правой.
- наброс нагрузки на агрегат 3
- наброс нагрузки на агрегат 4.
В результате можно сделать вывод, что для организации системы регулирования частоты и активной мощности средствами первичного регулирования необходимо обладать значительным запасом по диапазону регулирования и в конечном счете значительной установленной мощностью агрегата.
Переходя к о. е.
Построить систему регулирования частоты и активной мощности в ЭЭС, имеющих значительную протяженность и слабую загрузку электрических связей с привлечением только средств первичного регулирования, практически невозможно.
Для того, чтобы построить полноценную систему АРЧМ необходимо использовать дополнительные средства регулирования, которые принято называть вторичными.
Под вторичным регулированием принято понимать процессы регулирования частоты и активной мощности с привлечением вторичных регуляторов, в которых реализуются дополнительные законы регулирования частоты, активной мощности и межсистемных перетоков.
|
|
|
