Презентация на тему Понятие устойчивости. Статическая и динамическая устойчивость (СиДУ)

Устойчивость при малых возмущениях.
Применительно к ЭЭС, статическая устойчивость -

это способность ЭЭС восстанавливать исходное состояние (режим) после малых его возмущений.

Статическая
устойчивость

Статическая
НЕустойчивость

Устойчивость при больших возмущениях. Применительно к ЭЭС, динамическая устойчивость

- это  способность электроэнергетической системы восстанавливать исходное состояние (режим) после больших возмущений.

Что такое возмущение? Очевидно, что не существует технической системы, динамическая устойчивость которой обеспечивалась бы при любых сколь угодно больших возмущениях.

Динамическая
неустойчивость

???

Система, неустойчивая статически, будет всегда неустойчива динамически!

???

существует технической системы, динамическая устойчивость которой обеспечивалась бы при

любых сколь угодно больших возмущениях. В связи с этим, возмущения, для которых должна обеспечиваться динамическая устойчивость, всегда нормируются (например, методическими указаниями по устойчивости ЭЭС).

Динамически
устойчива при
возмущении1

Динамически
НЕустойчива при
возмущении2

Возмущение1

Возмущение2

(ПРГ):
Статическая периодическая (колебательная) и апериодическая (генераторы без АРВ) устойчивость

ПРГ
Динамическая устойчивость ПРГ при больших возмущениях
Устойчивость узла нагрузки (УН) (устойчивость по напряжению):
Статическая апериодическая (сползание напряжения) и периодическая (наличие ИРМ в узле) устойчивость узла нагрузки.
Динамическая устойчивостьУН при больших возмущениях (например, самозапуск АД).

вид устойчивости связан с настройкой АРВ генераторов. Нормально АРВ

должен исключать возможность самораскачивания в широком диапазоне режимов работы.

Нарушению устойчивости ПРГ не предшествует возмущение, что свидетельствует о нарушении статической устойчивости.

нормативных возмущениях.
нарушению динамической устойчивости ПРГ предшествует возмущение (однофазное КЗ

с успешным ОАПВ), о чем свидетельствует временный провал напряжения.

Почему это нарушение динамической, а не статической устойчивости?

мощности в системе. В случае недостатка реактивной мощности, в

узлах нагрузки происходит апериодическое сползание напряжения с одновременным возрастанием тока.

ЭЭС можно выделить следующие виды динамики:
Электромагнитные ПП (100 Hz

- MHz) (это изучалось в курсе ТОЭ) + квазистатические режимы, которые изучались в курсе электромагнитных ПП.
Электромеханические ПП (колебания роторов генераторов) (0.1 – 3 Hz).
Длительные ПП неэлектромеханической природы – механика и термодинамика (тепловые процессы в агрегатах станций).

создать единую модель, которая описывала бы все явления разом:
«Полная»

модель потребует огромного числа параметров, так как будет разом описывать всевозможные динамические процессы. Сбор данных и исключение ошибок при введении данных в модель является крайне сложной задачей.
Результаты, получаемые при обсчете подобной «полной» модели будут крайне сложны для анализа. Объем информации, получаемой в результате расчета, будет огромен.
Несмотря на то, что уравнения для «полной» модели могут быть построены теоретически, человечество до сих пор не научилось создавать численные методы, которые смогли бы обсчитывать подобные модели. По крайней мере, скорость расчета и устойчивость численных методов не позволяет гарантировать быстроту получения и правильность результата.
Невозможность создания «полной» модели является причиной разделения курсов электромагнитных и электромеханических ПП.

в установившемся режиме работы СГ может быть представлен ЭДС

Eq за сопротивлением Xd. Напряжение на шинах статора равно U.
Используя нижеприведенные преобразования можно получить выражение для активной мощности СГ.

ЗНАТЬ!!!

момент инерции [кг*м^2],
Tm момент мех. (турбина), H*m,
Te

момент электрический (в сеть), H*m,
ωm – угловая скорость механического вращения, рад/сек.

Умножаем обе части уравнения на угловую скорость механического вращения, учитывая, что P=M*ωm

Переходим к электрическому углу, (ωm=2*ωe/p, дифференцируя обе части получим θm=2θe/2)

обе части уравнения на номинальную мощность генератора, переходя тем

самым к о.е.

Номинальная механическая энергия вращения агрегата

значением напряжения, то есть, бесконечной мощностью КЗ. Предположим, что

СГ подключен через трансформатор и ВЛ к ШБМ:

Уравнение Станция – Шины Бесконечной – Мощности (СШБМ)
ЗНАТЬ!!!

Угол δ

принять, что установившийся режим работы ЭЭС характеризуется балансом между

производством и потреблением электроэнергии и, как следствие, постоянством частоты вращения агрегатов станций (dω/dt=0). Тогда уравнение СШБМ перепишется следующим образом:

Для всех режимов, когда мощность агрегата меньше максимальной (PmMAX) имеется 2 решения. Одно при угле меньше π/2, другое при угле больше π/2.
Что можно сказать о данных решениях? Что произойдет при Pm>PmMAX? Чему равен максимум электрической мощности СГ?