Диссертация (1172958), страница 24
Текст из файла (страница 24)
Методы расчета динамической устойчивости ЭТС и оценки проваловнапряжения при совместной работе питающей системы и мини-станцииДля анализа динамической устойчивости энергосистем и электро-техническихкомплексов разработаны и используются программы: типа АНАРЭС-2000 [155],Mustang,TKЗ-3000[156],ДАКАР[157],СДО-6[158],ориентированныенаэнергосистемы; NEPLAN, Eurostag, PowerFactory, EnergyCS3 [159], SAD32[56],NAP[160], PSS E [161], ориентированные для типовых отраслей; SEZAM, KROT2,TKZ, предназначенные для систем внутризаводского электроснабжения [31].Особенностью программных комплексов для энергосистем является то, что вних синхронные генераторы станций описывают полной системой дифференциальных уравнений, а двигательная нагрузка учитывается упрощенно [22, 24,51, 75-76, 131], что не повышает точность расчетов динамической устойчивостисистем, приводит к выбору электрооборудования с завышенными параметрами, неточной настройке РЗА.Программы «АНАРЭС-2000, ДАКАР, СДО-6, Eurostag, EnergyCS3, NAP,NEPLAN,МУСТАНГ,PowerFactory,PSSEиспользуютсядлярасчета149электромагнитных и электромеханических переходных процессов при разных видахКЗ» [54, 99] в ЭТС, при этом они обладают рядом недостатков.В программе МУСТАНГ для расчета несимметричных КЗ требуетсяопределение «параметров схем замещения обратной и нулевой последовательностей и используется модуль Shemwizard, в котором присутствует ограничениепо числу узлов (не более 160 узлов) в расчетной схеме для обеспечения точностирасчетов» [99, 155, 158], то есть нельзя использовать для ЭТС, примеры которыхприведены в первой главе.Программный комплекс PSS E предназначен для проверки параметров«настройки автоматических регуляторов возбуждения сильного действия СГ,разработан для энергосистем и оценки эффективности функционирования новогоэлектротехнического оборудования с позиций обеспечения системной надежности»[24,77, 161].
В первой главе мы отмечали особенности настройки генераторов всоставе ЭТС, возможные нарушения динамической устойчиовсти при такомпроектировании.Программный комплекс Eurostag предназначен для расчета переходных«процессов электротехнических комплесов, но не имеет возможности расчетасверхпереходных значений параметров аварийных режимов» » [155], которые важнына этапе выбега на короткое замыкание.Программный комплекс SAD32 предназначен «для расчета электромеханических переходных процессов, обладает возможностями расчета ЭТС ссобственной генерацией, позволяет учитывать режимы работы преобразователейнапряжения и частоты в цепях питания приводов, но не имеет возможности расчетасверхпереходных значений параметров аварийных режимов» [56].
Для оценкидинамической устойчивости программа SAD32 использует уникальный «критерий=∙ (1 −ост )/1−ост / су, гдепри провале напряжения до нуля;– соответствует запасу устойчивости ЭТСост− остаточная ЭДС системы;су− ЭДСсистемы в состоянии статической устойчивости» [56]. Авторы комплекса SAD32выполнили анализ устойчивости для ЭТС с «асинхронными (гл. 3), синхронными150(гл.
4) двигателями, смешанной нагрузки (п.п. 4.4 и гл. 6)»[54 - 58], однако комплексне предназначен для замкнутых ЭТС с собственной генерацией.В предлагаемом нами методе расчета провалов напряжения и динамическойустойчивости ЭТС, наиболее полно описываются переходные процессы как всинхронных, так и асинхронных двигателях. Для этого используется следующаяматематическая модель АД (рис. 3.4).ImzАДgаdаIАДReUвАДqа¢E”¢АДAAAUвАДEc¢E¢АДб)абРисунок 3.4 – Схема замещения (а) и векторная диаграмма АД (б)Считаем, что АД подключен к электрической сети и напряжение на егозажимах UВ,АД. Такой двигатель характеризуется следующими «основнымипараметрами: угловой частотой вращения ротора ( w ) и сверхпереходной ЭДС ( E¢¢ ),состоящейизсвободной ( E c¢¢ ) и вынужденной ( E в¢¢ ) составляющих.
В цепиподключения АД учитывается ветвь с комплексным сопротивлением, за которымприложена ЭДС АД, рассчитываемая для каждого характерного режима работы»[26, 99]. Через основные параметры режима по известным соотношениям находятсявсе остальные параметры режима.Основные параметры режима АД определяются системой дифференциальных уравнений (2.114), которая «учитывает зависимости измененийпараметров схемы замещения при изменении скольжения АД» [26, 99].ПереходныепроцессывСДдостаточнострогоописываются«дифференциальными уравнениями напряжения контуров электрических цепей иуравнением движения ротора, приведенными в главе 2» [99].При расчете токов КЗ от генераторов ЭТС учитываем «измененияпараметров СГ (сопротивлений, ЭДС, мощностей) в функции скольжения, а также151изменения параметров режима СГ во времени» [99]. При расчете переходныхпроцессов ЭТС учитываются: «реальная схема электроснабжения от питающейсистемы до потребителей напряжением 380 В; параметры СД, СГ, АД (индуктивныесопротивления и постоянные времени) рассчитываются по известным изэлектрических машин уравнениям на основании паспортных данных; токи КЗрассчитываются с учетом углов сдвига фаз ЭДС генераторов, двигателей» [99].Для оценки устойчивости ЭТС с собственной генерацией используем«график изменения кривой d (t) генераторов (сходящийся или расходящийся), атакже графики изменения кривых d (t) синхронных двигателей и фактыопрокидывания асинхронных электродвигателей» [99].Важной особенностью предложенного метода ипрограммы расчетадинамической устойчивости ЭТС является то, что он сопровождается «расчетомнапряженийвразличныхузлахЭТС,т.к.работаэлектродвигателей,микропроцессорной техники, АСУ производственным процессом и системтелекоммуникаций, блоков цифровых технологий часто прерывается оченькороткими по продолжительности провалами напряжения (ПН)» [97].
Провалынапряжения на шинах ТП, РУ и ПС ЭТС так же неизбежны, насколько неизбежныКЗ в сетях, число которых растет вместе с изношенностью оборудования.Статистика свидетельствует, что «провалы напряжения глубиной более 50%составляют лишь 10% от общего числа; более 80% провалов длятся десятые долисекунды» [97].Часто «минимальная длительность бестоковой паузы при АВР и АПВ вомного раз превышает предельно допустимое время перерыва в электроснабжениичувствительной к нарушениям нагрузки, но в результате этого возникают нарушениятехнологического процесса, сбои в системах управления, потеря информации,сопровождаемыеэкономическимипотерями,многократнопревышающимистоимость нарушения электроснабжения» [71, 79, 83, 97,132].Программы расчета динамической устойчивости ЭТС при разных видах КЗ вузлах ЭТС разработаны на «базе программного комплекса TKZSG с учетом152дополнительных изменений, касающихся учета генераторов ЭТС (рис.
3.5)» [26,99].Метод расчета динамической устойчивости и «распространения проваловнапряжений в ЭТС с собственной генерацией» [99, 164, 165] состоит из этапов.1. Моделирование схемы электроснабжения предприятия вплоть до «электрооборудования, подключенного до шин 0,4 кВ, которое требуется учитывать.Модель исследуемой ЭТС отражает ее так подробно для того, чтобы выполненныерасчеты дали возможность определять не только напряжения, токи, мощности влюбых узлах, но и отклонения этих параметров от установившихся значений» [99,165].
Для этого используется программный «комплекс URRSG» [165].SUBROUTINE CTDV1(NC,NCD,NAD,JECD,JCCD,JCAD,JBC,JBA,NBC,NBA,JBCK,*ZBCD,ZBAD,SB)Cизменил в связи с СГDO 30 I=2,NCDNY=JCCD(I)KCT=JYCT(NY)IF(KCT.NE.0) A=UB(KCT)IF(KCT.EQ.0) A=UB1(NY)ZBCD(I)=ZBCD(I)*SB/(A**2)NK=NBC(I)IF(NK.EQ.0) GO TO 30DO 10 J=1,NKIT=JBC(NT+J)10JBCT(IT)=KCT30NT=NT+NKCALL CDPER(NCD,JECD,JCCD)40IF(NAD.EQ.0) GO TO 60NT=0IF(NCD.EQ.0) GO TO 100DO 90 I=2,NCDA=CABS(UBCD(I))IF(A.EQ.0.) NN=JCCD(I)IF(A.EQ.0.) A=CABS(UY(NN))B1=A-Q(I)*XQ(I)/AB2=P(I)*XQ(I)/AEQ(I)=SQRT(B1*B1+B2*B2)O(I)=ATAN(B2/B1)UQH(I)=A*COS(O(I))TD=(EQ(I)-UQH(I))/XQ(I)EQ(I)=EQ(I)+TD*(XD(I)-XQ(I))EQH(I)=EQ(I)UBH(I)=AIF(JBKC(I).EQ.0) GO TO 90Y(2*NCD+I)=UQH(I)+TD*XD2(I)UD=A*SIN(O(I))TQ=UD/XQ(I)Y(4*NCD+I)=UD-TQ*XQ2(I)A1=REAL(UBCD(I))A2=AIMAG(UBCD(I))D(I)=O(I)-ATAN2(A2,A1)Y(I)=D(I)Y(I+NCD)=1.Y(3*NCD+I)=0.90CONTINUECРасчет напряжений на выводах СД, СГIF(NCD.EQ.0) GO TO 150DO 140 I=2,NCDIF(JCCD(I).EQ.J.AND.JBKC(I).EQ.1) UBCD(I)=UY(J)-ZBCD(I)*JCDV(I)140CONTINUESUBROUTINE RPKZ(NB,NCR,NC,NCD,NAD,JN,JECD,JCCD,JCAD,JBCK,JBKC,*JBKA,ZBCD,ZBAD,ZB,SB,VID,TIP,T,TN,JR2,*NOMAD,NOMCD,NOMS1,NOMS2,NOMS3,NOMS4,*NWRAD,NWRCD,NSEC1,NSEC2,NSEC3,NSEC4)153JR - ПРИЗНАК СХОДИМОСТИ: JR = 0 - ПРОЦЕСС НЕ СОШЕЛСЯIF(JR.EQ.0) GO TO 10IF(NCD.EQ.0) GO TO 70DO 60 I=2,NCDIF(JBKC(I).EQ.0) GO TO 60A=CABS(UBCD(I))DO 20 J=1,NCIF(JCCD(I).EQ.J) A1=CABS(UY(J))20CONTINUEIF(KG(I).EQ.1) GO TO 30IF(KG(I).EQ.0) CALL FB(I,T,A)CALL CBU(I,T,A1)30IT=IABS(JUF(I))IF(IT.EQ.1) CALL UF1(I,NCD,T,A)IF(IT.EQ.2.OR.IT.EQ.5) CALL UF2(I,T,TN,A)IF(IT.EQ.3) CALL UF3(I,NCD,T,A)IF(IT.EQ.4) CALL UF4(I,NCD,T)IF(T.NE.TN) GO TO 40A1=1./(TD1(I)*TD2(I))A2=A1*(TD1(I)+TD2(I))A3=XD2(I)/XD1(I)A4=XD2(I)/XD(I)Y(3*NCD+I)=A2*(1.-A3)*(UQ(I)-UQ0(I))+A4*TSD(I)*A1*EQN(I)**(UF(I)-UF0(I))40A1=TSD(I)*EQN(I)*UF(I)/XAD(I)A2=Y(3*NCD+I)*TSD(I)*TSF(I)/(XD2(I)-XS(I))A3=TSF(I)*(Y(2*NCD+I)*XD(I)-A*COS(O(I))*(XD(I)-XD2(I)))/*(XAD(I)*XD2(I))IFF(I)=(A1-A2-A3)/(TSD(I)-TSF(I))IF(ABS(IFF0(I)-IFF(I)).LT.0.001) GO TO 50IFF0(I)=IFF(I)GO TO 3050UQ0(I)=UQ(I)UF0(I)=UF(I)60CONTINUE70CONTINUESUBROUTINE RCD(NCD,JBKC)DO 10 J=2,NCDIF(JBKC(J).EQ.0) GO TO 10A=CABS(UBCD(J))IF(A.NE.0.) O(J)=Y(J)+ATAN2(AIMAG(UBCD(J)),REAL(UBCD(J)))IF(A.EQ.0.) O(J)=0.IF(O(J).GT.PI) O(J)=O(J)-PI-PIIF(O(J).LT.(-PI)) O(J)=O(J)+PI+PIUD(J)=A*SIN(O(J))EQ2=Y(2*NCD+J)ED2=Y(4*NCD+J)TQ=(UD(J)-ED2)/XQ2(J)ED2=ED2+TQ*(XQ2(J)-XD2(J))SI=SIN(Y(J))CS=COS(Y(J))RE2=ED2*SI+EQ2*CSAE2=ED2*CS-EQ2*SIECD2(J)=CMPLX(RE2,AE2)10CONTINUERETURNENDSUBROUTINE UJZKZ(NC,NCD,NAD,ZBCD,ZBAD,JCCD,JCAD,*JBKC,JBKA,JBCK)CРАСЧЕТ НАПРЯЖЕНИЙ НА ВЫВОДАХ СДIF(NCD.EQ.0) GO TO 75DO 70 I=2,NCDJ1=JCCD(I)I1=JBKC(I)IF((J1.NE.J).OR.(I1.EQ.0)) GO TO 70JCDV(I)=(UY(J)-ECD2(I))/(ZBCD(I)+CMPLX(0.,XD2(I)))UBCD(I)=UY(J)-ZBCD(I)*JCDV(I)O(I)=Y(I)+ATAN2(AIMAG(UBCD(I)),REAL(UBCD(I)))IF(O(I).GT.PI) O(I)=O(I)-PI-PIIF(O(I).LT.(-PI)) O(I)=O(I)+PI+PIA=CABS(UBCD(I))UD(I)=A*SIN(O(I))UQ(I)=A*COS(O(I))SDV=UBCD(I)*CONJG(JCDV(I))P(I)=REAL(SDV)Q(I)=AIMAG(SDV)70CONTINUECРисунок – 3.5.
Распечатка фрагмента программы ТКZZK [165]1542. Выбор места и вида короткого замыкания в ЭТС предприятия. Место КЗзадается «путем выбора узла, а вид КЗ определяется путем требуемойпрограммы расчета КЗ (однофазного – TKZ1SG; междуфазного – TKZ2SG;трехфазного – TKZ3SG; двухфазного на землю – TKZ11SG)» [99, 165].Дополнительно в программе задается значение «комплексного сопротивления КЗZкз, отражающее переходное сопротивление в месте КЗ или сопротивление прирасчетах несимметричных КЗ» [99, 165] (см. рис. 3.6).Рисунок 3.6 – Расчетная схема ЭТС для возможного вида и режима КЗУзел КЗ в программах расчета режимов отличается от узла нагрузки тем, что«ЭДС этого узла равно нулю, а проводимость эквивалентной ветви определяетсякак 1/Zкз.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
