Скачать презентацию Лыкин Анатолий Владимирович Электроэнергетические системы и сети Часть Скачать презентацию Лыкин Анатолий Владимирович Электроэнергетические системы и сети Часть

Часть-02.ppt

  • Количество слайдов: 26

Лыкин Анатолий Владимирович Электроэнергетические системы и сети Часть 2 БАЛАНС МОЩНОСТЕЙ И РЕГУЛИРОВАНИЕ ЧАСТОТЫ Лыкин Анатолий Владимирович Электроэнергетические системы и сети Часть 2 БАЛАНС МОЩНОСТЕЙ И РЕГУЛИРОВАНИЕ ЧАСТОТЫ В ЭЭС 1. БАЛАНС АКТИВНЫХ И РЕАКТИВНЫХ МОЩНОСТЕЙ В ЭНЕРГОСИСТЕМЕ

Суммарная мощность генерации в ЭЭС в каждый момент времени равна потребляемой мощности. где SPн Суммарная мощность генерации в ЭЭС в каждый момент времени равна потребляемой мощности. где SPн и SQн – суммарные активная и реактивная мощности нагрузок ЭЭС; SPсн и SQсн – суммарные активная и реактивная мощности собственных нужд электростанций; S P и S Q – суммарные активные и реактивные потери мощности в ЭЭС; SQс – суммарная зарядная мощность ЛЭП. © Лыкин А. В. НГТУ, 2011 2

Рассмотрим эквивалентную схему ЭЭС, в которой эквивалентный генератор вырабатывает суммарную мощность энергосистемы SPг + Рассмотрим эквивалентную схему ЭЭС, в которой эквивалентный генератор вырабатывает суммарную мощность энергосистемы SPг + j. SQг В установившемся режиме мощности нагрузки представляются их статическими характеристиками по частоте и напряжению: © Лыкин А. В. НГТУ, 2011 3

Нормальное отклонение частоты переменного тока в ЭЭС в соответствии с ГОСТ-13109 составляет 0, 2 Нормальное отклонение частоты переменного тока в ЭЭС в соответствии с ГОСТ-13109 составляет 0, 2 Гц, а предельно допустимое 0, 4 Гц, нормальное отклонение напряжения на выводах электроприемников составляет 5 %, а предельно допустимое 10 %. Нормальное отклонение частоты или напряжения может иметь место на протяжении 95 % и более наблюдаемого отрезка времени, и не более 5 % этого времени могут быть предельно допустимые значения. © Лыкин А. В. НГТУ, 2011 4

Обозначим параметры некоторого исходного режима индексом 0 (ноль), тогда при каких либо малых отклонениях Обозначим параметры некоторого исходного режима индексом 0 (ноль), тогда при каких либо малых отклонениях от исходного режима Pг = Pг 0 и Qг = Qг 0 будут иметь место отклонения частоты и напряжения f = f f 0 и U = U U 0. © Лыкин А. В. НГТУ, 2011 5

Представление линеаризованными зависимостями Здесь частные производные вычислены в точках f 0 и U 0. Представление линеаризованными зависимостями Здесь частные производные вычислены в точках f 0 и U 0. © Лыкин А. В. НГТУ, 2011 6

С учетом того, что в исходном режиме соблюдается баланс мощности получим систему линейных алгебраических С учетом того, что в исходном режиме соблюдается баланс мощности получим систему линейных алгебраических уравнений: Эта система уравнений определяет связь между изменениями частоты и напряжения с изменениями генерируемой активной и реактивной мощностями. © Лыкин А. В. НГТУ, 2011 7

Обобщенные статические характеристики потребления активной и реактивной мощности для ЭЭС © Лыкин А. В. Обобщенные статические характеристики потребления активной и реактивной мощности для ЭЭС © Лыкин А. В. НГТУ, 2011 8

af, a. U, bf и b. U называются регулирующими эффектами нагрузки по частоте и af, a. U, bf и b. U называются регулирующими эффектами нагрузки по частоте и напряжению Решим систему уравнений для этого перепишем ее в матричном виде. © Лыкин А. В. НГТУ, 2011 9

Определитель исходной матрицы есть положительная величина, так как af b. U > 0, а Определитель исходной матрицы есть положительная величина, так как af b. U > 0, а a. U bf < 0 По данным соотношениям можно увидеть влияние изменений генерируемых мощностей на изменение частоты и напряжения. © Лыкин А. В. НГТУ, 2011 10

Пусть Pг < 0 и, для простоты, Qг = 0. Тогда откуда следует, что Пусть Pг < 0 и, для простоты, Qг = 0. Тогда откуда следует, что уменьшение SPг приводит к уменьшению как частоты, так и напряжения. © Лыкин А. В. НГТУ, 2011 11

Пусть, теперь, Qг < 0, а Pг = 0. В этом случае откуда, с Пусть, теперь, Qг < 0, а Pг = 0. В этом случае откуда, с учетом af >> a. U, следует, что снижение реактивной мощности в большей степени сказывается на снижении напряжения, чем на изменении частоты. © Лыкин А. В. НГТУ, 2011 12

Таким образом, можно сделать следующие выводы: при снижении генерируемых мощностей в системе происходят изменения Таким образом, можно сделать следующие выводы: при снижении генерируемых мощностей в системе происходят изменения как частоты, так и напряжения; снижение генерируемой активной мощности приводит к уменьшению частоты и уменьшению напряжения; снижение генерируемой реактивной мощности приводит к уменьшению напряжения и незначительному повышению частоты. © Лыкин А. В. НГТУ, 2011 13

Физически повышение частоты при снижении генерируемой реактивной мощности можно объяснить снижением потерь активной мощности Физически повышение частоты при снижении генерируемой реактивной мощности можно объяснить снижением потерь активной мощности в сети, что приводит к уменьшению потребляемой активной мощности в ЭЭС. Qп ↓ Снижение мощности потребления © Лыкин А. В. НГТУ, 2011 14

Аналогичные выводы можно сделать и для положительных изменениях генерируемых мощностей. В результате, можно установить Аналогичные выводы можно сделать и для положительных изменениях генерируемых мощностей. В результате, можно установить какие воздействия на режим ЭЭС следует предпринять, чтобы осуществить регулирование частоты и напряжения, а именно: для регулирования частоты используется изменение генерируемой активной мощности для регулирования напряжения используется изменение реактивной мощности © Лыкин А. В. НГТУ, 2011 15

2. ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЕРВИЧНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ 2. ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЕРВИЧНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Мощности потребителей меняются в каждый момент времени, причем изменения могут проходить медленно или скачками. Мощности потребителей меняются в каждый момент времени, причем изменения могут проходить медленно или скачками. Медленные изменения проявляются изо дня в день почти одинаково и, следовательно, их можно прогнозировать. На них накладываются резкие быстрые изменения, носящие, как правило, случайный характер. © Лыкин А. В. НГТУ, 2011 17

В случае резкого наброса или резкого сброса нагрузки мгновенный небаланс мощности компенсируется кинетической энергией, В случае резкого наброса или резкого сброса нагрузки мгновенный небаланс мощности компенсируется кинетической энергией, обусловленной инерцией вращающихся машин (генераторов, двигателей). Это вызывает понижение (или повышение) частоты. Для устранения отклонения частоты необходимо восстановить равновесие между генерацией и потреблением мощности, что достигается изменением мощности турбины с помощью регулирования пуска в нее энергоносителя. © Лыкин А. В. НГТУ, 2011 18

Рассмотрим характеристики первичных двигателей – тепловых и гидравлических турбин, определяющих изменение их мощности под Рассмотрим характеристики первичных двигателей – тепловых и гидравлических турбин, определяющих изменение их мощности под действием систем регулирования. © Лыкин А. В. НГТУ, 2011 19

В установившемся режиме Mмех = Mэл. м. скорость вращения турбины . Pт = Mмех В установившемся режиме Mмех = Mэл. м. скорость вращения турбины . Pт = Mмех , Pт = Pг © Лыкин А. В. НГТУ, 2011 20

Снижение нагрузки в ЭЭС приведет к уменьшению тока в обмотках статора генератора и снижению Снижение нагрузки в ЭЭС приведет к уменьшению тока в обмотках статора генератора и снижению электромагнитного момента на валу ротора. Механический момент окажется больше электромагнитного момента Mмех > Mэл. м и под воздействием избыточного механического момента скорость вращения ротора начнет увеличиваться. © Лыкин А. В. НГТУ, 2011 21

В случае нерегулируемой турбины её мощность Pт остается неизменной и с увеличением скорости момент В случае нерегулируемой турбины её мощность Pт остается неизменной и с увеличением скорости момент Mмех будет снижаться до значения M 1, которое даст новое равновесие моментов сил В случае регулируемой турбины увеличение ее скорости вращения приведет в действие автоматический регулятор скорости (АРС) © Лыкин А. В. НГТУ, 2011 22

АРС обеспечит уменьшение подачу энергоносителя (пара или воды) в турбину с тем, чтобы сохранить АРС обеспечит уменьшение подачу энергоносителя (пара или воды) в турбину с тем, чтобы сохранить постоянной скорость вращения ротора генератора. Принцип работы АРС основан на обратной отрицательной связи (ООС) системы регулирования: при повышении регулируемого параметра система уменьшает, а при снижении – увеличивает подачу энергоносителя. © Лыкин А. В. НГТУ, 2011 23

АРС, который вступает в действие с некоторым запаздыванием tзап, изменит характер процесса. Этот процесс АРС, который вступает в действие с некоторым запаздыванием tзап, изменит характер процесса. Этот процесс может быть либо апериодическим, либо колебательным © Лыкин А. В. НГТУ, 2011 24

Под действием АРС либо восстановится прежняя скорость 0, либо установится скорость ’ 0, близкая Под действием АРС либо восстановится прежняя скорость 0, либо установится скорость ’ 0, близкая к 0. В первом случае, когда после изменения нагрузки и окончания переходного процесса АРС восстанавливает прежнюю скорость, регулирование называется астатическим. В противном случае, когда устанавливается скорость отличная от прежней, регулирование называется статическим и система регулирования называется статической. © Лыкин А. В. НГТУ, 2011 25

Характеристику АРС турбины часто представляют в координатах скорости и мощности генератора Коэффициент kг, равный Характеристику АРС турбины часто представляют в координатах скорости и мощности генератора Коэффициент kг, равный тангенсу угла наклона характеристики АРС к оси абсцисс, называется крутизной характеристики регулирования. © Лыкин А. В. НГТУ, 2011 26