Диссертация (1143218), страница 34
Текст из файла (страница 34)
Установлено,чтоселективнаяработапродольнойтоковойдифференциальной защиты с адаптивной компенсацией зарядных токовлиний с нормативной чувствительностью характерна при уровне торможенияне более 20 % и уровне коррекции 70-125 %.Увеличение тормозных сигналов более величины KT = 0,35-0,40 о.е.приводит к сужению области селективности.2435. РАЗРАБОТКА СОВРЕМЕННЫХ СРЕДСТВ ПРОТИВОАВАРИЙНОЙАВТОМАТИКИУПРАВЛЕНИЯКВАЗИСТАЦИОНАРНЫМИСИНХРОННЫМИАСИНХРОННЫМИИРЕЖИМАМИОБЪЕДИНЕННЫХ ЭНЕРГОСИСТЕМ5.1. Общаяпостановказадачисовершенствованиясредствпротивоаварийного управления электрооборудованием энергосистемРазвитиеэнергетическихсистемхарактеризуетсявключениемманевренных и мощных блоков на параллельную работу с ранее введеннымиагрегатами электрических станций и крупных энергообъединений.
Впределах объединенных энергосистем отдельные станции и даже частиэнергосистем могут находиться на значительном "электрическом" удалениидруг от друга. В системах простой структуры асинхронные режимы, какправило, обусловлены выпадением из синхронизма одного из генераторов.Однако, в связи с созданием объединенных энергосистем с развитой схемойэлектросети условия ресинхронизации после возникновения асинхронногорежима оказались довольно сложными и не благоприятными. Более того, приасинхронных режимах в сложных системах выявились явления и процессы[104, 125, 126, 140, 164], не свойственные системам простой структуры.
Ихглавной особенностью является возможность возникновения асинхронногорежимамногихисточников,вследствиедополнительныхнарушенийустойчивости.Это обстоятельство требует более детального изучения и исследованияасинхронных режимов и определения условий успешной ресинхронизации всложных электрических системах. Особо следует отметить актуальностьсинтеза высокочувствительных и селективных измерительных и пусковыхоргановпротивоаварийнойавтоматикипредотвращениянарушениясинхронной устойчивости и автоматики ликвидации асинхронных режимов.244Данныйкомплексразрабатываемыхавторомсовременныхсредствпротивоаварийного управления в полной мере определяет надежность иустойчивую работу сложных энергообъединений.Современная теория противоаварийного управления объединеннымиэнергосистемами основана на классических, консервативных методахконтроля,допускающихнекоторую84, 99, 111, 113, 124, 127, 162, 189, 200]идеализациюсилового[9, 82-электрооборудования.Однако, используемые при проведении расчетных исследований такиеидеализированные модели, недостоверно учитывают реакцию синхронноймашины, динамические свойства нелинейных систем их управления внестационарных режимах работы энергосистем.
Применение расчетногометода узловых напряжений в символической форме записи (относительнокомплексных амплитуд), который реализован в традиционном программномобеспечении исследования электромеханических переходных процессов,недопустимоиз-занеобходимостидостоверногоучетачастотнойзависимости параметров генераторов, трансформаторов и воздушных линий.Кромеэтого,приисследованииэлектрическихпроцессовсистемвозбуждения необходим учет нелинейности характеристик возбудителя (егоподвозбудителя), питающего трансформатора и силового генератора.Нелинейностьособенностихарактеристикисследуемыхуказанныхэлектроустановок,нестационарныхфизическихатакжепроцессовопределяют необходимость записи уравнений их переходных процессовотносительно мгновенных значений фазного тока и напряжения.В этой связи для проведения численных экспериментов использоваласьразработанная автором программа по исследованию нестационарныхрежимов энергосистем с учетом динамических характеристик средствпротивоаварийного управления ими.
Разработанный автором программныйалгоритм основан на расчете электрических цепей методом «наложения» присовместном дополнительном использовании ранее описанного градиентногопараметрического численного метода интегрирования. Данная методика245расчета режимов работы многомашинных электрических систем достаточноподробно изложена в публикациях автора [44, 137, 140, 142, 165] и в связи сограничениями по объему диссертации в этой главе не приводится.Синтезизмерительныхоргановсовременныхсредствпротивоаварийного управления, исследование эффективности которыхвыполнено в нижеследующих разделах, производится на основе контроляортогональныхсоставляющихкомплексныханалитическихсигналовмощности и сопротивления.
Для этого выполнено их математическоеописание в квазистационарных синхронных и асинхронных режимах (АР) сиспользованием ранее введенных обобщенных аналитических сигналовнапряжения и тока.5.2. Математическое описание и контроль обобщенных электрическихсигналовкомплексногосопротивленияимощностив[22, 121]подквазистационарных режимах работы энергосистемТрадиционновтеорииэлектрическихцепейконтролируемым реле сопротивлением понимают отношение:zp UpIp(5.1),где U p , I p - подводимые к реле напряжение и ток, измеряемыесоответственно в [В] и [А].Определяемая по выражению (5.1) величина действительно являетсякомплекснымодночастотномсопротивлениемзащищаемогокороткозамкнутомрежимеэлектрооборудованияработы.Приналичииввобъединенной энергосистеме нескольких источников электроэнергии снезависимым (свободным) электромеханическим движением выражение (5.1)для контроля сопротивления становится фиктивным, не отражающим246действительные режимные и структурные особенности схемы.В связи с этим целесообразно ввести более широкое понятиекомплексного сопротивления, контролируемого в различных точках схемымногоагрегатных энергообъединений в квазистационарных режимах ихработы:u (t )z (t ) (5.2),i (t )где u (t ) , i (t ) , - обобщенныеаналитическиесигналыфазногонапряжения и тока, определяемые по выражениям (1.26), (1.43) и измеряемыесоответственно в [В] и [А].Выражение(5.2)соответствуеттрадиционномуположительномунаправлению тока к сборным шинам, к которым с помощью измерительныхтрансформаторов напряжения подключаются цепи напряжения устройствапротивоаварийной автоматики с фильтром обобщенного аналитическогосигнала фазного напряжения.Аналогичноклассическомуописаниюкомплексныхвеличинаналитический сигнал комплексного сопротивления может быть представленв экспоненциальной форме записи:z (t ) u (t )j (t ) i (t ) e u;(5.3)i (t ) (t ) u (t ) i (t ) ,где u (t ) , i (t ) - модули(мгновенные(5.4)амплитуды)аналитическихсигналов фазного напряжения и тока, измеряемые соответственно в [В] и [А]; u (t ) , i (t ) - аргументы (углы) обобщенных аналитических сигналовфазного напряжения и тока, градус; (t ) - угол аналитического сигнала комплексного сопротивления(нагрузки), градус.247Тогда модуль аналитического сигнала комплексного сопротивленияz (t ) и его ортогональные составляющие определяются выражениями:z (t ) u (t );(5.5)i (t )Re z (t ) R(t ) z(t ) cos (t ) ;(5.6)Im z (t ) X (t ) z(t ) sin (t ) .(5.7)Помимо контроля комплексного сопротивления в узлах и некоторыхучастках схемы энергосистем для функциональных алгоритмов современныхсредств защиты и противоаварийного управления актуален контрольвеличиныинаправлениякомплексноймощностииеёотдельныхсоставляющих.
С учетом этого математическая модель контролируемоймощности имеет следующее определение:S (t ) 3 u (t ) i* (t ) ;2(5.8)где u (t ) - комплексная функция обобщенного аналитического сигналафазного напряжения, В;i* (t ) - сопряженнаякомплекснаяфункцияобобщенногоаналитического сигнала фазного тока, получаемая в результате смены знакасвоего ортогонального дополнения, А.Коэффициент 1/2 в выражении учитывает результат перемножениямгновенных амплитуд аналитических фазных сигналов напряжения U m (t ) итока I m (t ) , а коэффициент, равный 3, - условия расчета трехфазноймощности с использованием фазных величин.Экспоненциальная форма записи комплексной функции мощностиимеет вид:248S (t ) j (t ) i (t ) 3. U m (t ) I m (t ) e u2где u (t ) , i (t ) - соответственно(5.9)мгновенныеуглыаналитических сигналов напряжения и тока, градус.Ортогональные составляющие мощности определяются по уравнениям:P(t ) 3 U m (t ) I m (t ) cos (t ) ;2(5.10)Q(t ) 3 U m (t ) I m (t ) sin (t ) ,2(5.11)где (t ) u (t ) i (t ) - угол нагрузки, градус.Выражения (5.8) – (5.11) справедливы для вычисления трехфазноймощности, контролируемой на шинах (в расчетных узлах) электрическойсети.
Некоторые средства противоаварийного управления, в частностиавтоматикапредотвращенияконтролируютобменнуюобъединенныхэнергосистем.нарушениямощностьВэтомустойчивостимеждуотдельнымислучаеони(АПНУ)частямиохватываютвсемежсистемные связи, входящие в контролируемое сечение и размещаются награничащих подстанциях. Уравнения для обменной мощности получают сприменением расчетного метода наложения и ранее полученных выражений(5.3 – 5.7)комплексногосопротивления.Опускаяпромежуточныепреобразования, запишем уравнение для обменной трехфазной мощностиэлектрической цепи между k-м и n-м узлами, которая контролируется состороны шин k-го узла:Skn (t ) 3 uk (t ) in* (t ) ;2где uk (t ) - контролируемыйнашинах(5.12)k-гоузлаобобщенныйаналитический сигнал фазного напряжения, В;in* (t ) - контролируемый в электрической цепи со стороны шин n-го узла249сопряженный обобщенный аналитический сигнал фазного тока, А.Экспоненциальная форма записи комплексной функции обменноймощности имеет вид:Skn (t )(t ) j u (t ) un (t ) z (t ) 3kn. U m k (t ) I m n (t ) e k2где U m k (t ) , I m n (t ) - соответственно(5.13)мгновенныеамплитуда напряжения на шинах k-го узла и амплитуда тока вэлектрической цепи со стороны шин n-го узла, измеряемые в [В]и [А]; uk (t ) , un (t ) , zkn (t ) - соответственно мгновенные углыаналитических сигналов напряжений, контролируемых на шинахk-го и n-го узлов, а также мгновенного угла комплексногосопротивления zkn (t ) электрической цепи, градус.Активнаяиреактивнаясоставляющиеобменноймощностиопределяются по уравнениям:(5.14)(5.15)Pkn (t ) 3 U m k (t ) I m n (t ) cos uk (t ) un (t ) zkn (t ) ;2Qkn (t ) 3 U m k (t ) I m n (t ) sin uk (t ) un (t ) zkn (t ) .2При приведении контролируемых сигналов и параметров к некоторойбазисной трехфазной мощности в выражениях коэффициент 3/2 (5.8) – (5.15)должен быть изменен на 1/2.На основании полученных выражений (5.4) – (5.15) могут бытьрассчитаны годографы комплексной функции сопротивления и графикиизменения его активной и реактивной составляющих, а также расчетныехарактеристики активной и реактивной мощностей во времени.250Также следует подчеркнуть, что полученные комплексные функциисопротивления и мощности, а также их соответствующие ортогональныесоставляющие являются в полной мере аналитическими сигналами идопускают при соблюдении всей математической строгости интегральные идифференциальные преобразования и операции.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
