6.Качество переходного процесса. Понятие о коэффициентах запаса.

(10)

Режимы электрических систем, как установившиеся, так и переходные, должны удовлетворять определенным требованиям.

Так в исходном нормальном рабочем режиме должны быть обеспечены:

а) качество –снабжение потребителей электроэнергией, отвечающей по своим показателям установленным нормативам;

б) надежность –снабжение потребителей электроэнергией без перерыва и без снижения ее качества чаще, чем предусмотрено для данной системы соответствующими нормативами;

в) экономичность – надежное снабжение потребителелей электроэнергией удовлетворительного качества при возможно меньших затратах средств на ее производство и передачу.

Переходные режимы электрических систем так же должны удовлетворять ряду условий:

а) осуществимость режима, который должен наступить после затухания переходного процесса;

б) устойчивость перехода от одного режима к другому и устойчивость жижима, наступающего после затухания переходного процесса;

в) удовлетворительное качество переходного процесса;

г) экономичность мероприятий, обеспечивающих соблюдение требований, предъявляемых к переходному процессу.

При переходе от одного режима к другому возникают два вопроса: какой будет новый, установившийся режим (устойчивый, неустойчивый, какие параметры установятся) и как будет протекать переходный процесс (быстро, медленно, монотонно или колебательно).

Режим, заканчивающий переходный процесс, должен иметь достаточный запас устойчивости.

Запас устойчивости проверяется изменением какого-либо его параметра – ухудшением режиа.

Наибольшая величина изменения, при котором система еще сохраняет устойчивость, характеризует величину запаса, например:

по напряжению ; (3.1)

по углу . (3.2)

Новый режим может быть оценен также качеством электроэнергии , отдаваемой потребителю (величина напряжения и частоты, степень несимметрии и несинусоидальности и др.).

Другая оценка переходного процесса касается непосредственно различий в характере протекания переходного процесса (см.рис.3.1).

Рис.3.1. К определению качества переходного процесса при переходе от к :

а) быстрый переходный процесс; б) длительный переходный процесс:

- апериодический процесс; -колебательные процессы;

3 – монотонный процесс; - промежуточные процессы

7.Условия существования установившегося режима. Графо-аналитический способ определения параметров установившегося режима. Математическая оценка возможности существования установившегося режима.

(10)

Режим , который должен установиться после возмущения и последующего переходного процесса, требует для своего осуществления баланса мощностей: . (3.3)

Так как и связаны между собой соотношением , то уравнения (3.3) нельзя рассматривать как независимые и ими нельзя пользоваться без дополнительных условий, отражающих те или иные связи.

Однако, практика работы современных энергосистем позволила установить определенные закономерности, которыми инженер-электрик должен пользоваться в своей работе. Так известно, что:

1) изменение активной мощности, вырабатываемой генераторами, главным образом влияет на изменение частоты в системе;

2) изменение реактивной мощности, выдаваемой устройствами, ее генерирующими, влияет главным образом на изменения напряжения в узлах системы.

Необходимость баланса активной и реактивной мощности приводит к правилу: в установившемся режиме представленные графически зависимости и , где - некоторый параметр режима, всегда име-

ют общую точку, пресекаясь между собой или хотя бы касаясь друг друга при .

При этом зависимости и также имеют общую точку при том же значении .

Такой графо-аналитический способ определения параметров установившегося режима широко применяется на практике.

При использовании метода пересечения характеристик узловая точка как бы разделяется на две – отдельно строится (рис.3.2) характеристика для мощностей или токов , которые могут к ней подтекать, и для мощностей или токов, которые могут от нее оттекать.

Рис.3.2. Раздельное построение характеристик

«генерации» и «нагрузки» выделенной точки в системе:

а) выделенная точка с параметром режима , зависящим от (например, реактивная мощность от напряжения; б) условное разделение системы в точке ; в) раздельное построение характеристик и при независимом переменном;

г) совмещение характеристик и и определение точек возможного существования режимов и )

Далее совмещая эти две характеристики, построенные в функции параметра , проверяют осуществимость послеаварийного режима и находят его параметры.

Принципиальная возможность существования устаовившегося режима не всегда означает, что этот режим сможет длительно существовать и быть надежным.

Так, для простейших механических систем (рис.3.3). есть состояния (режимы), в которых система, получив случайное возмущение, стремиться восстановить исходный или близкий к нему режим (а) . В других режимах (б) случайное возмущение уводит систему от исходного режима. Такое состояние оценивается как неустойчивое.

Природа неустойчивости всегда обусловлена энергетическими свойствами системы.

Рис.3.3. Простейшие случаи устойчивых и неустойчивых состояний

В установившемся режиме энергия , поступающая извне, расходуется в нагрузке и на покрытие потерь .

При каком-либо возмущении, проявляющемся в изменении на определяющего параметра , от которого зависит режим, этот баланс нарушается.

Если свойства системы таковы, что расход энергии в системе

будет происходить более интенсивно, чем увеличение энергии, которую может дать после возмущения внешний источник , то новый (возмущенный) режим не может быть обеспечен энергией, и в системе должен восстановиться прежний установившийся режим (или режим, близкий к нему), то есть система будет устойчива.

Из этого определения устойчивости следует, что математически записанным условием ее сохранения, или, как говорят, критерием устойчивости, будет или в дифференциальной форме

, (3.4)

где - избыточная энергия. Эта энергия положительна, если дополнительная энергия генерации, появившаяся при возмущении, возрастает интенсивнее, чем нагрузка системы, включая потери в сети.

Таким образом, режим устойчив, если производная от избыточной энергии по определяющему параметру отрицательна.

Избыточная энергия определяется для рассматриваемой системы в целом, с учетом всех влияющих процессов, и поэтому, практически полученным критерием устойчивости при анализе устойчивости энергосистемы удается воспользоваться только в частных случаях.

При этом критерий (3.4) не дает представлений о характере протекания процесса.

При практическом применении критериев типа (3.4) в электротехнических задачах суждение об устойчивости обычно получают, оперируя не с полной энергией системы, а с некоторыми зависящими от нее величинами, выявляемыми для каждой конкретной задачи из практических соображений.