Анализ статической устойчивости

Выше было указано, что установившийся режим электрической сис­темы может быть неустойчивым. В этом случае малые возмущения приво­дят к прогрессирующему изменению параметров режима, которые в на­чале процесса происходят очень медленно, проявляясь в виде самопроиз­вольного изменения, называемого иногда сползанием (текучестью) пара­метров нормального режима системы. Условия возникновения текучести выявляются из анализа соотношений, характеризующих нормальный ре­жим системы.

Отклонение режима может быть вызвано изменением мощности од­ной из турбин, изменением активной или реактивной мощности нагрузки или одновременным действием этих факторов.

Анализ статической устойчивости по его возрастающей сложности можно разбить на несколько этапов. Вначале следует установить факт наличия ус­тойчивости или неустойчивости установившегося режима, а затем по виду кривой или другим признакам различить характер переходного процесса (апериодический или колебательный). Наличие устойчивости или неус­тойчивости установившегося режима при относительно малых текущих изменениях его параметров можно определить с помощью практических критериев статической устойчивости. Практические критерии выявляют только возможную текучесть режима (сползание), или, как называют иначе, апериодическую неустойчивость, не выявляя той неустойчивости, которая может появиться в виде колебаний – колебательной неустойчиво­сти (самораскачивания).

Принимая на основе практических соображений ряд дальнейших ограничений, принимая постоянными те или иные параметры режима, вы­ведены частные критерии, то есть критерии, действующие при тех или иных ограничениях, которые и называют практическими критериями ус­тойчивости.

Оценка статической устойчивости по практическим критериям по­зволяет установить предельный режим и границу устойчивости при вы­бранном способе воздействия на СЭС.

Заданная схема электроснабжения может быть приведена к различ­ным расчетным схемам, например к таким [1]:

1. эквивалентный генератор – ЛЭП – шины неизменного напряже­ния;

2. двустороннее питание нагрузки с постоянным сопротивлением;

3. эквивалентный источник питания – узловая точка сети;

4. питание асинхронной нагрузки от мощной ЭЭС;

5. эквивалентный источник, питающий комплексную нагрузку соиз­меримой мощности.

4.1.1. Схема электроснабжения «эквивалентный генератор –

ЛЭП – шины неизменного напряжения»

Эта схема с параметрами ее элементов показана на рис 4.1. В уста­новившемся режиме механический момент турбины и электромагнитный момент генератора уравновешены, т.е.

М_т – М = 0,

где электромагнитный момент

М = E′ U sin δ /(ω ₀ (х΄ _d + x_вн))

имеет только одну существенную переменную δ, т.к. другие пара­метры (эдс генератора, напряжение системы и угловая частота вращения ротора) по условию неизменны. Механический момент турбины не зави­сит от угла нагрузки генератора δ.

Считая частоту системы неизменной и выражая ее параметры в отно­сительных единицах, можно принять М ~ Р и представить уравнение в следующем виде:

Р_т – Р = 0.

Рис. 4.1. Схема электроснабжения «эквивалентный генератор – ЛЭП

– шины неизменного напряжения»

График зависимости Р(δ) (рис.1.4) показывает, что существуют две точки равновесия режима системы. Нарушение равенства мощностей является признаком изменения её энергетического баланса и появления избыточной энергии в системе. В этом случае энергетический критерий можно записать так:

d(P_т – Р) / dδ < 0.

Так как Р_т (δ) = const, критерий устойчивости принимает вид

dP / d δ > 0.