автореферат диссертации по энергетике, 05.14.02, диссертация на тему:Исследование моделей узлов комплексной нагрузки для расчетов динамической устойчивости энергосистемы

Р Г Б ОД

июи ш

НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАЕЖЯ НАУК УКРАИНЫ ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ

На правах рукописи

СТОПШ ВАДИМ СЕРГЕЕВИЧ

I)

ИССЩОЗАШЕ МОДЕЛЕЙ УЗЛОВ КОМПЛЕКСНОЙ НАГРУЗКИ ДЛЯ РАСЧЕТОВ ДИНАМИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ЭНЕРГОСИСТЕМ

05.14.02 - электрические станши(электрическая часть), сети, эл0к1роэнергеткч9ски9 системы и управление ш

АВТОРЕ О ЕРА Г

диссертации ка соискание ученой степени кандвдаха технических каук

Киев - 1994

Диссертацией является рукопись.

Работа выполнена в Институте электродинамика HAH Украины,

г. Киев

Научный руководитель

Официальные оппоненты:

доктор технических наук Авраменко Владимир Николаевич

доктор тех!ЕГ:сс:о1Х наук, профессор Костерев Николай Владимирович, кандидат технических наук Гуреев Виктор Александрович

Ведущая организация:

Защита состоится "_22_"

шга

Национальный диспетчерский центр электроэнергетики Украина, г.Киев, Минэнерго Украины

_ 1994 г. в часов на

заседании специализированного ученого совета Д 016.30.04 в Институте электродинамики HAH Украины по адресу: 252680, г. Киев-57, проспект Победы, 56

С диссертацией кокно ознакомиться в библиотеке Института электродинамики HAH Украины

Автореферат разослан

20

мая

1994 г.

Ученый секретарь

специализированного ученого совету доктор технических наук

Г.М.Сидоренко

N

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОаЛЕ.К. Управление режимами электроэнергетических систем (ЭЗС) представляет ссбо-t слозяейпую математическую задачу, поскольку объектом управления является система кибернетического типа с огромным числом 'разнообразных источников Ii электроприемников. С возрастанием числа и единичной соп;-;ост;1 этих элементов, 'а такте постоянно повышающимися требованиями к точности рзсчетов ревямоз возрастают п требования к математическим моделям элементов энергосистем.

Основными динамическими объектами энергосистемы, оказывающими наиболее существенное влияние на еэ динамическую устойчивость, являются турбина, синхронный генератор, со - своими регулятора»«; частоты вращения и возбуждения) /АРЧЗ и А?3/ и комплексная нагруз- ■ ка з узлах. Разнообразие типоз я конструкций этих элементов вызывает необходимость разработки и применения моделей, которые наиболее адекватно -учитывала би их свойства в расчетах переходных процессов. .

Особое носто среда элементов энергосистем! занимают узлы комплексной нагрузки (УНК), поводениэ которых при- различных возмущениях может определять как устойчивость системы (синхронных . генераторов), так и ™амой нагрузки. Проблема состоит в том, что з УКН входят десятки- и сотни различных токоприемников, подключенных через распределительную сеть,, а его математическая модель должна быть достаточно проста (эквивалентна моделям других динамических элементов). .<.. - •'-•.•

Вопросам моделирования УКН значительное внимание. уделено в работах Д.И.Азарьеза, Д.А.Арзамасцева, З.А.Беникова," Л.М.Горбуновой, Ю.Е.Гуревпча, Ф.Г.Гусейнова, 3.Внукова, Н.В.Костерева, Л.Е.Либовой, ii.M. Марковича и др. В программах расчзта динатгичес-коЗ устойчивости энергосистем предложены и реализованы, разнообразные статический к динамические модели. "

Однако сложность проб.тад; не позволила в полной керэ провести анализ целесообразности их использования, областей применения, опенки суммарной погрешности и т.п. Кроме того, проведение различных видов расчетов для планирования режимов определяет .требование иметь систему моделей каздого из элементов ЭЭС. При этой формирование совокупности моделей динамических объектов нергосистемы

в каждом из перечисленных ниже видов расчетов, а именно : -ориентировочных (для с Сикх оценок переходного процесса); -основных (для массово расчетов , на основании которых производятся анализ);

-уточняющих (для дополнительных, характеристик переходного процесса), следовало бы производить на основе задания, в котором учитывается вид расчета, влияние данного элемента на процесс в системе (масштаб, его удаленность от места.возмущения), наличие достоверных данных о его параметрах и другие фактора.

Таким образом, проблема моделирования УКН и других динамических объектов энергосистемы остается чрезвычайно актуальной, так как от еэ решения существенно зависит достоверность получаемых • результатов расчетов динамической устойчивости, и, в конечном счете, повышение,надежности функционирования энергосистем.

Дисссертационная работа выполнена в соответствии с планами научно-исследовательских работ ИЭДБШ Украины в рамках исследований по темам "Метода" и "Режим-3" (Постановление СМ УССР К 530 от 2Э.11.1975 г. и ГКНГ СССР Н 520 от 3.12.1975 г.), "Меан" (Задание C5.Q2.K2 общесоюзной целевой программы О.Ц.ООЗ,: утвержденной Постановлением ГКНГ и Госплана СССР К 473 < 249 от 12.12.1930 г.) и "Анализ" (Задание 01.07 программы 0.Ц.026, Постановление ГКНГ и Госплана СССР Н 473/249 от 12.12.1980 г. Задание 07.01.01 республиканской целевой программы РЦ.Ц.С01 "Энергокомплекс", Постановление Госплана УССР N 3-дсп от 28.01.1981 г.), а такае координационного плана НИР научного совета АН УССР по комплексной программе "Научные основы электроэнергетики", в выполнении которых автор принимал непосредственное участие в качестве исполнителя.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Целью работы является исследование моделей УКН для определения областей их применения и практического использования при анализе динамической устойчивости энергосистем.

Для достижения этой цели в работе решаются следующие основные задача :

1. Формирование системы математических моделей динамических элементов энергосистемы.

2. Разработка входного языка для записи задания на моделирование системы и форсирования совокупности моделей основных динамических элементов с учетом особенностей расчета и отдельных объектов.

3. Разработка интегрального критерия количественной оценки интенсивности переходного процесса в энергосистеме.

4. Разработка метематнческкх моделей АРЗ синхронных махин, учитывающих конструктивные особенности современных регулятороз и систем возбувдешя.

5. Разработка алгоритма к программа для оценки эффективности моделей основных динамических элементов энергосистем.

6. Определение возюкаостк и целесообразной области применения статических и динамических моделей узлов нагрузки.

7. Выработка практических рекомендаций по использованию моделей УКН.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.'3 работе используются ориентированные на ЭВМ метода численного решетя систем линейных и нелинейных алгебраических и обыкновенных дифференциальных уравнений, ^методы теории вероятностей и математической статистики,- математические методы обработки :: .отображения результатов, метод имитационного моделирования.

НАУЧНАЯ ШЗКЗНА РАБОТЫ состоит в том, что

-показано, что в условиях недостоверности и неполноты инфор-мацги о параметрах УКН, использование модели, учитывающей динамику двигательной нагрузки, по сравнению со статическими моделям уточняет расчеты динамической устойчивости энергосистем;

-показано, что уточнение модели УКН, содеркащей эквивалентный асинхронный двигатель и прочую нагрузку, за счет введения в схему замещения синхронного двигателя з болыгинстзэ случаев нецелесообразно; ,

-показано, что представление модели УКН трехузловой схемой замещения, включаотей два асинхронных,, о дин .синхронный двигатели и статическую нагрузку, по сравнению с моделированием нагрузки одноузловой схемой замещения практически кеоправдано, поскольку не оказывает заметного влияния на результаты расчетов динамичэс-кой устойчивости энергосистем;

- предложена классификация' математических моделей синхронных машин, АРЗ, АРЧЗ, УКН;

-разработан входной язык для записи задания на моделирование системы;

-предложен и реализован интегральный критерий оценки интенсивности переходного процесса;

-разработана методика определения эффективности использования математических моделей основных динамических объе гов энергосистем;

- разработаны и реализованы математические модели АРЗ синхрон-ннх машин, учитывающие конструктивные особенности современных типов регуляторов и систем возбуждения;

- сфорлу.тированы рекомендации по использованию моделей УКН и некоторых моделей АРБ;

- разработаны алгоритм и программа для оценки математических модздеС элементов энэргосистем.

. НА ЗАЩИТУ ВЫКОСЯТСЯ указанные вызе положения.

ПРАКТИЧЕСКАЯ .¡ЗНАЧИМОСТЬ "АБОТЫ. Результаты '-исследований моделей УКН и предложенная классификация ;<:оделей для синхронных мазик, АРВ. АРЧЗ и УКК предназначена для плакирования рекагав работа энергосистем.

Результаты диссертационной работы реализованы при разработке программ расчета на ЭВЫ динамической устойчивости и переходных процессов энергосистем, внедренных, в энергообъединеккях, энергосистемах':: проектных организациях У;-;ра;гны и СНГ з составе програкмко-го обеспечения автоматизированных систем диспетчерского управления (з тс:/, числе и систем автоматизации проектирования).

Комплексная программа анализа динамической устойчивости сложной энергосистемы (УДАР-2) на ЭВМ М-4030 была внедрена в ОДУ Юга, ШО "Киевгнерго", ОДУ Средней Азии, ?У "йкказэнерго". Комплекс - УДАР-3-ЧАСТ0ТА-2 • (расчет ка ЭВМ III поколения динамической устойчивости и длительного переходного процесса) -з ИЗО "Днепроэнерго", "Донбассэнерго", ОДУ Средней Волги, ПСЭ и Э"АзглавэЕерго". Экономически з£фекг- от внедрения программ, разработанных при непосредственном участия автора,.составил около 5СО ООО рубле! в 1985 году..

АПРОБАЦИЯ . РАБОТЫ. Основные подокения и результаты диссертационной работа докладывались и обсувдались на Республиканской научно-технической конференции "Молодые энергетики и электротехники з борьбе за технический прогресс и повышение эффективности производства" (Киев, 1974,1976,1979), Всесоюзной научной конференции "Моделирование электроэнергетических систем" (Баку, 1S82), Всесоюзном научно-техническом совещании "Исследование длительных переходных процессов энергосистем" (Новосибирск, 1982), Всесоюзном научном семинаре "Метода анализа.режимов электроэнергетических систем" (Киев, 1931 ).

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ. Диссертационная работа состоит из введения, пята глаз, заключения, списка цитируемой лите-

ратуры, .вклотащего 109 каикэнований, '3 -х приложений. Полный объем диссертации составляет' 143 страницы машинописного текста, -включая-40 рисунков и 9 таблиц, страниц приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ВО . ВВЕДЕНИИ обосновывается актуальность работы и цель исследования. Формулируются задачи, практическая значимость и основные нолокения , выносимые на защиту.

ПЕРВАЯ ГЛАЗА посвящена анализу современного состояния исследований по разработке и созданию математических моделей УКН.

Рассмотрены статические ( постоянство нагрузки, Zg = const, постоянство мощности нагрузки,SH = const, статические характеристики нагрузки по налрякению и частоте,СХН ) и динамические ( учет механического дзикения эквивалентного асинхронного двигателя и статической нагрузки в узле, ДХН ) модели УКН.

Модель, описывающая статические характеристики нагрузки, аппроксимируется квадратичным полиномом по напряжению.. В модели ДХН отображается в. основном состав нагрузки (рис.1). Иногда пользуются трехузловбй схемой замещения (рис.2). Одноузловуй модель характеризуют девять параметров (доля асинхронной нагрузки в узле, параметры ры эквивалентного асинхронного двигателя и его Г-образной схемы замещения для установившегося рекима (рис.3) и параметры эквивалентного приводного механизма. Динамика эквивалентного асинхронного двигателя описывается дифференциальным уравнением первого порядка.

Показана необгодимость проведения исследований по выбору модели узла нагрузки в зависимости от место приложения возмущения, наличия исходной информации, вида расчета и т.п..

Проанализированы возможности получения достоверных параметров статических и дкнаг.гаческих характеристик нагрузки. Из-за трудностей проведения экспериментальных исследований • параметры, характеризующие нагрузку, получить невозможно, или они могут Сыть получены с определенной степенью достоверности. В связи с этим возникает задача оценки их влияния на результаты расчета динамической устойчивости. Приведены типовые параметры и диапазоны изменения и вариации для модели нагрузки ДХН.

Рассмотрены конструктивные особенности автоматических регуляторов и систем ьозбувдения синхронных машин.

Показана необходимость учета современных систем возбуждения,

конструктивных особенностей, ir типов АРЗ. Приедена соотношения, позволяющие правильно отразить их характеристики.

ВО ВТОРОЙ ГЛАВЕ показана необходимость иметь систему математических моделей отдельных эдементоз энергосистем с тем, чтобы, на оснопэ задания на расчет, сформулированном на входном языка, ■ сажать ■ такую модель системы, которая оптимально подходила оы для резания поставленной задач::.

Приведена предложенная классификация.основных динамических элемзнтоз энергосистем и реализованные з программах анализа динамической устойчтаости и электромеханических переходных процессов сложных энергосистем Института электродинамики НДК Украины списания математических моделей синхронных.мз^ин,. их.АРЗ, АЕЧВ и УКН. .•..■•"..

Для синхронных малин - вины бесконечной мопкостя (епны ЕМ), постоянство ЗДС за переходном сопротивлением (2. = const), ноучат демпферных контуроз и других электромагнитных эффектов (УПРОЩ), учет демпферных контуроз по одному по каздой ос;: (УПРСЩ 2ДК).

Предложены математические модели АРЗ, позволяющие в .зависимости от решаемой задачи зыбрать простую илсложную модель и учесть 'тип .конструкции регулятора и возбудителя, другие характеристики системы возбуждения. Предусмотрен учет регуляторсз релейного, нормального и сильного действия с обычным злектромащинным, высокочастотны:*! или статическим всзбуздэнпзм и различных, законов регулирования.

Автоматические регуляторы всзбуакения классифицированы.по типам и описаны десятью моделями. 3 том числе : релейного действия (форспрсЕка и разЕозбуадэвив', РЭ и PCP), регуляторы нормального действия (КД1 и КД2) и с высокочастотным возбуждением (ВЧВ), регулятора сильного действия (СДТ, СЕГ.СДМТ.СДМЧ) с электромалинным и (СДС) со статически.! возбуждением. Модели PS, Pi?, EEL, ВЧЗ, СДГ, СДН - однозвенные, НД2 - дзухзвенная; СЕЯ, СДдЧ, СДС - трехззенныэ со звеном обратной связи. В моделях СЕТ, СДМТ реализозан закон регулирования,го току статора, в СДЧ й СДМЧ - по частоте. При неучете действия АРЗ напряжение возбуждения в переходнем процессе остается постоянным (модель UB = const).

Каждому звену структурной схема АРЗ соответствует даффвренци-альнсе уравнение первого порядка. Учитываются, ограничения на входе и выходе звена. В трехзвенных моделях отдельно представлены возбудитель, регулятор а обратная связь.

Автоматические регуляторы частого вращения такге кдасЕйппи--резаны з зависимости от типа турбины и сложности модели. При неучете AF4B - модель М., = const. Для приближенного учета AF-3 пзрозых и гидравлически турбин предусмотрена одкоззекаая модель (А?С1, лпе-риодическоо звено с эквивалентной постоянной Бремен:: регулятора). Для описания АРЧЗ паровых турбин может быть пспользозана более сло-гнзя дзухзвеннзя модель (F.T2), a ¿РЧЗ гидротурбин - тс:--:э дзухзвен-ная модель (ГТ2) с изодромной обратная 'связьп.

Модели УКН представлены четырьмя а:птак::: 2 „= const, S н = const, СХН и ДН. . *

При налогам списанной системы моделей, а такта нескольких типов параметров каждой из моделей (от 1 до 10), используя номера узлов и слова "ВСЗ", "КРОКЕ", можно сформулировать задание ка моделирование элементов системы на зходнсм языке. Такой входной яг;;:: реализован и позволяет- из набора различных по сложности моделей компактно и наглядно записать задание и сформировать ко:/ллексную модель динамики энергосистем.

В' ТРЕТЬЕЙ ГЛ&ЗЗ предложен крнтерхй оценки интенсивности переходного процесса, проведено его исследование для оцепи устойчизих и неустойчивых реккмоз, описаны алгоритм и -программа расчетно-эксперпкектзльках исследований-по выбору моделей осноз-_hi::-: динамических элемеытоз энергосистемы, г также методика оценки .полученных результатов.

.Зля характеристик! переходного процесса в .-электрической системе нанбол-зо существенны изменения углов роторов врасакснхся wans- П;-и больном количестве. генераторов з система возникают трудности в оценка результатов из-за необходимости аяглизирозать йольеоэ количество взаимных. углов, характеризуема положение ротороз генераторов. Поэтому целесообразно. плеть тэкнэ ■ характеристики переходного процесса, которые позволяли бы количественно оценить величину возмущения для системы з целом как при сохранении, -так и при яаруаенки ее устойчивости.

Предложено характеризовать переходный .процесс численными показателями, отранааззая изменение кинетической энергии врацающк-ся агрегатов.

3 соответствии с теоремой о дзихении центра инерции и теоремой Кенига з элс ъричэской системе на каждом интервале расчета переходного процесса слразедлизо равенство

WK1!H = ^ци + W0 ' (1 )

где ГС^щ - кинетическая энергия абсолютного движения система;

Ящ - кинетическая энергия движения центра инерции в предположении, что в нем сосредоточена масса всей системы;

И0 - кинетическая энергия системы в ее относительном движении по отношению к центру инерции.

В своп очередь,кинетическая энергия движения центра инерции системы равна:

*ци = 4- Ыс3с ' • (2)

где Мс = тД3нсм1 • . (3)

?=1 TJiSKOMlsi

3------(4)

«с

А кинетическая энергия движения относительно центра инерции:

*о = 4~ !=1гД3ном1ЛБ1с, (5)

где Aslc = 31-sc.

Мс - момент инерции системы,

Г^ц - постоянная инерции 1-го генератора системы, с,' SHOMi~ номинальная мощность 1-го генератора, МВД, зс - скольжение центра инерции системы, з j- скольжение.1-го генератора системы,

¿Sjc - скольжение, характеризующее движение 1-го генератора относительно центра инерции системы,

п - количество генераторов в системе.

Просуммировав значения кинетической энергии на интервалах расчета, можно получить ее суммарное значение в переходном процессе, а, разделив на количество интервалов, получим приведенную к единичному интервалу величину кинетической энергии. Как показали исследования на различных схомах, наиболее подходящей характеристикой для оценки интенсивности переходного процесса оказалось значение кинетической энергии относительного движения а первом цикле ее изменения . Независимо от интенсивности

возмещения, кривая V70 имеетмаясимум (локальный экстремум), и суета значений Т?0 на интервалах до этого максимума,отнесенная к количеству интервалов (i7QlJ, и оказалась наилучшей характеристикой переходного процесса ( рис 4 ). Очень важно, что локальный экстремум есть всегда,независимо от того, устойчив переходной процесс или нет. -

Таким образом,,использование указанного критерия позволяет свести анализ многомерного процесса изменения взаимных углов роторов синхронных машин к единственной числовой характеристике -величине кинетической анергии движения - синхронных генераторов относительно центра инерции системы в первом цикле ее изменения.

Для проведения расчетно-экспериментальных исследований комплексная программа расчета динамической устойчивости и электромеханических переходных процессов сложных энергосистем, в которой реализованы описанные ранее математические модели синхронных машин, АРВ, АРЧВ и УКН, бала дополнена блоками вариации исходных параметров, вычисления, критерия интенсивности переходного процесса, математической обработки результатов расчета и др.

. Сравнение математических моделей узлов нагрузки производится на основе единичных расчетов с простейшими моделями а серий расчетов с вариацией 'неходкое параметров по заданному закону распределения со сложной моделью. В программе реализован метод статистических испытаний. Оценка погрешности проводится на основе математической обработки полученных результатов. .

Исследования влияния погрешности исходных данных параметров модели ДХН узла нагрузки показали, что наиболее влияющими параметрами являются доля асинхронной нагрузки и коэффициент загрузки • асинхронного двигателя. Влияние остальных параметров практически незаметно. Однако, даже для указанных двух параметров отклонения Wq1 и максимального вылета угла ротора синхронных генераторов от контрольных не превышает 3%, что подтверждает обоснованность использования типовых параметров.

ЧЕТВЕРТАЯ ГЛАВА посвящена исследованию на конкретных схемах (модельной и реальной) статических и динамических моделей УКН.

Выполнены единичные расчеты переходного процесса при различных исходных возмущениях (трехфазные короткие замыкания различной длительности в узлах схемы) для моделей нагрузки Z^ = const, Sg = const, СХН и серии расчетов с теми же исходными возмущениями для модели нагрузки ДХН. В качестве исходных Еыбраны типовые параметры УКН. Вариация параметров осуществлялась в заданном диапазоне

изменения. Згз кз расчета были проведены затем при различном моделировании синхронных машин» АРЗ и АРЧВ.

Анализ полученных результатов ка оснсзэ сравнения количественна оценок (зависимости й'о1=Г(Д1кз) (рис.5), бл2Х=Г(Дг,;3) позвалг.ет сделать вывод о том, что., несмотря на использование обобщенных; .типовых параметров модели ДХК, во применение сказываемся более предпочтительным, чем статических моделей. Злияниэ вариации параметров ДХН менее существенно, чем количест- -' Евннса различие результатов меяяу статическими моделям! и моде- -лью ДХН (по критерию 'Л'о15. Этот вывод подтверждается-ретроспекти-ккым анализом ряда системных аварий, происходивших в разное время з единой энергосистеме бывшего ССОР. . Только использование в рзечегах сэамических-- характеристик нагрузки позволило приблизиться х реальному протеканию переходных процессов з системе во время аварии.

Для ориентировочных расчетсз допустимо использование статических моделей. Прпызяенка модели 2ц=ссп5* дает кзлежэ сптй.сгс-ткчныа результаты расчета. Модель З^сог.з"; оказалась .очень чувствительной и нзустопчизой. Использование модели СХН спраздано для узлов нагрузки, гдз отклонения напряжения от исходного, доава-. рийного значения незначительны.

• Пользуясь методом ко;.*дыотеркого построения фужцик 2-х пере-меннкх, получены гра$йческиэ изображения некой условной поверхности з координатах: длительность неходкого возмущения, макспмальккй-Еылет угла ротора, кинетическая энергия движения относительно центра интерцт в первом цикле ее изменения (рис.6). Анализ построенных поверхностей позволяет судить о качестве переходного процесса и подтверждает сформулированный вывод о преимуществе модели ДХН.

Сравнение полученных результатов выполнено также на основе построения гистограммы распределения значений кинетической зкерпг.: относительного движения з первом цикле ее изменения для сложной модели (при вариации исходных параметров) и единичных значений |'('о1 для простой статической модели (рис.7). Отрезок мэзду значениями я0, простой я сложной моделей делится пополам. В том случае, если значение для простой модели оказывается в предг пах гистограммы распределения 'Л о1 сложной модели, вероятность того, что использование слоеной.модели в услових неопределенности ее параметров дает уточнение расчета по сравнении с простой моделью, определяется как

? - -ТГ-. (S) .

л

где кс. - количество испытания, которые попадают в ту часть диапазона ('<o1lI- '»о!сЬ которая примыкает к V/Qlc (сложной модели), ■ К.г - обсее число испытаний для сложной модели.

В противном случае слогная модель заведомо точнее (?=.1.0).

Оказалось, что вероятность уточнения расчотг sa счет использования модели ДШ для простых схем составляет .1.0. Для более сложной схемы вероятность уточнения несколько ниже (0.9-1.0), а для отдельных расчетов даже 0.8. Причем, чем проще модолирозанкэ остальных элементов системы, тем кике вероятность уточнения, и наоборот.

Таким образом, более подробное моделирование системы требует использование модели узла нагрузки типа ДлН- Простые модели нагрузки допустило использовать для предварительных к ориентировочных расчетов, а для массовых к уточнявших расчетов обязательным является использование модели нагрузки, учитывавшей динамику двигательной нагрузки.

- В ПЯТОЙ ГЛАЗЕ рассмотрены различшо уточнения модели нагрузки типа дгя. В схему. замещения УКН, помимо асинхронного двигателя и ■статической нагрузки,введен эквивалентный синхронный двигатель. Его математическая модель содержит только уравнение движения.

Характер криЕых WQl=i(AtK3) (рис.S) и 0^=1 (Д:нз) и сами значения WQl и ôffi3ï практически не изменились. Практические не изменился также в:1д топограмм, построенных на основе результатов расчетов. Вероятность уточнения расчета несколько снижается (до 0,80,9), хотя общий вывод о целесообразности использования модели ДХН но изменяется. Таким образом, учет синхронного двигателя в схеме замощения ЛСК но приводит к уточнению расчета :: его введение в схему замещения УКН нецелесообразно. Естественно, что этот вывод справедлив только в тех случаях, когда доля синхронной нагрузки в узле Ев превышает 0,15-0,20 (o.e.). Для узлов с преобладанием синхронной нагрузки (насосные станции по трассам нефто- и газопроводов и т.п.) необходим ее учет а явном виде.

Для проверки достаточности сложности модели УКН его схема замещения была трансформирована в трехузлозу», .в которой на напряжение 10 кВ Еклвчены эквивалентные асинхронный и синхронный двигатели, а на 3S0 В - эквивалентный асинхронный двигатель и

. к.

прочая нагрузка. Такие исследования проведена для сложной (реальной) схемы энергосистемы.'Сравнительный анализ показал, что усложнение модели узла нагрузки практически не изменило значение Т?о1 и максимальный вылет угла ротора в переходном процессе, что позволяет сделать вывод о нецелесообразности усложнения модели УКН. Построенные тонограмкы и вероятностные характеристики на основе проведенных расчетов подтверждают этот'вывод.'Усложнение модели нецелесообразно также в условиях отсутствия достоверной и 'полкой информации о эквивалентных параметрах элементов узлов комплексной нагрузки.

Выполнены исследования по выбору моделей АРВ синхронных машин. Сравнивались-четыре модели РФ, .Р5Р, НД1, СДЧ. Поскольку речь идет об анализе динамической устойчивости энергосистемы, т.е. сравнительно короткого промежутка времени (1,5,- 3)с, и в состаз более сложных моделей АРВ составной частью входит простая модель - релейная форсировка, то подтверждены достаточно очевидные выводы, что :

- учет АРВ безусловно необходим,

- за короткий промежуток времени сказывается влияние .практически только форсировки возбуждения ( для моделей ВД1, СДЧ). *

Исследование моделей АРВ необходимо продолжить.

В ПРКЛШЕККИ приведены некоторые результаты расчетов, графики, топограммы для отдельных моделей, а также материалы о практическом использовании результатов диссертационной работы.

вывода

В настоящей работе решена актуальная задача анализа влияни моделей УКН на результаты расчета динамической устойчивости энергосистем, имеющая существенное значение для повышения качес-ства управления режимами энергосистем.

1. Способ моделирования нагрузки существенно влияет на результаты расчета динамической устойчивости энергосистем. Несмотря на недостоверность и неполноту информации о параметрах, применение модели, уедтываныой динамику движения двигательной асинхронной нагрузки, д&ке с типовыми параметрами, оказывается предпочтительней статических ■ мбделей для основных и

уточняющее расчетов динамической устойчивости энергосистем. Использование статических моделей УИН мозгат Сыть оправдано только для ориентировочных расчетов.

2. Введение в схему замещения ТОК эквивалентного синхронного двигателя б большинстве случаев нецелесообразно, поскольку по приводит к уточнению результатов расчета.

3. Представление модели УКН трехузловой схемой замещения, включавшей два асинхронных, ашхрошшй двигатели « статическую нагрузку, не оказывает влияния на результаты расчета динамической ■ устойчивости энергосистемы. Замена одкоузловой модели УКН трехузловой неоправдан:] тзк;:э из-за чрезмерного усложнения модели в условиях отсутствия достоверной информации

о ее параметрах.

4. Разработаны математические модели'АРЗ ешхренпых маши, учитывающие конструктивные особенности и типы регуляторов к систем Бозбуздения. Показано, что учет АРЗ в расчетах дпнами-ческой устойчивости энергосистем является обязательным для всех видоз расчетов.

5. Предложен интегральный критерий оценки интенсивности переходного процесса в энергосистеме, что позволяет свести анализ многомерного процесса изменения взаимных углов роторов синхронных мгапп! к единственной числовой характеристике - величине кинетической энергии движения окщюшшх генераторов относительно центра инерции системы в первом цикле ео. изменения.

6. Разработана методика исследования моделей динамических элементов энергосистем, реализованная в виде алгоритма и программы для ЭВМ. Ее применение .позволило оценить эффективность моделей УКН и АРЗ стпсрогшых мапяш для анализа динамической устойчивости энергосистем.

7. Сформирована и реализована в программах расчета переходных процессов .энергосистем Института электродинамики ШН Украины система математических моделей синхронных машин, АРЗ, АРЧЗ и УКН.

8. Разработан и реализован специализированный входной язык списания модели - системы, позволявший в компактной, наглядной и удобной Форме задать требуемую модель динамики системы, которая наиболее- полно отвечает целя;/, к задачам расчета, учитывает конструктивные особенности отдельных элементов, а также полноту имеющейся исходной информации.

9. На основэ проведенных исследований разработаны и внедрены в проектную и эксплуатационную практику программы расчета электромеханических переходных процессов сложных энергосистем Института электродинамикк HAH Украины серий УДАР и ЧАСТОТА. Максимально испольгуя этот опыт, в настоящее время ведется разработка.программных комплексов для персональных ЭВМ.

Основное содержание диссертации изложено в следующих' работа:;:

1. Авраменко З.К., Баранов Г.Л., Стогний B.C. Входной язык пользоаателя ШЩ при расчетах динамической устойчивости

// Методы и программы анализа на ЦВМ динамической устойчивости и электромеханических переходных процессов энергосистем { Киев, 1516 июня 1974 г.): Тез. докл. Киев: Наук.думка, 1974.- С.76.

2. Цукерник Л.В., Авраменко В.Н., Стогний B.C. О применении статического экЕПзалентирозаиия при расчетах электромеханических переходных процессов сложных энергосистем // там же : Тез.докл. Киев: Наук.думка,' 1974,. С.102.

3. Авраменко В.Н., Баранов Г.Л., Стогний B.C. Язык управления заданием при расчетах динамической устойчивости сложных энергосистем //. В сб.: Моделирование и анализ на ЭВМ. реззагав электроэнергетических систем и устанозок . - Киев: Наук, думка, 1975.- С. 35-40.

4. Авраменко В.Н., Буткевич А.Ф., Стогний B.C. Вопросы • моделирования устройств автоматического регулирования возбуждения и скорости генераторов при расчетах динамической устойчивости

// Молодые энергетики- и электротехники в борьбе за технический прогресс и погашение эффективности производства ( Киев, 24-25 мая 1976 г.): Тез.докл. Киев: ККНХ, 1976. - С. 17-18.

5. Авраменко в.К., Стогний-B.C. Исследование на регулярных схемах возможности упрощенного эквизалентирования при расчетах электромеханических переходных процессов в энергосистемах // В сб.: Моделирование и расчет на ЦВМ режимов энергетических систем. - Киев: Наук.дукка, 1977. - с. 52-54.

6.Аврамекко В.Н., Стогний B.C., Яякииа A.A., Кода М.М. Реализация надульного приникла в программа анализа электромеханического переходного процесса в энергосистеме УДАР-2 // В сб. Моделирование и автоматизация электроэнергетических систем. Киев: На;!?.думка, 1978. - С. 41 - 46.

7. Авраменко В.Н.. Стогний B.C., Савченко Е.В. Система

моделей АРВ и ЛРС для расчетов на НЕМ электромеханических переходных процессов энергосистем // Проблемы технической электродинамики. - 1978. - вып. 65.,- С. 42 - 47.

в.Авраменко- В.Н., Стогний B.C. Методика : выбора модели нагрузки при расчетах на ЦВМ динамической устойчивости энергосистем // Молодые энергетики и электротехники в борьбе за технический прогресс и повышение эффективности производства ( Киев, 21-22 мая 1979 г.): Тез.док. Киев: 1979, С. 104-105.

9. Авраменко B.H., Олякилин-В.А., Стогнпй B.C. Анализ ' электромеханических переходных процессов и работы противоавариЯной автоматики с помощью программ ГОД АН УССР : Методические указания: Киев:Наук.думка, 1982. - 60 с.

' 10. Авраменко B.H., Стогний B.C. Еероятностное моделирование нагрузки - при исследовании динамической устойчивости электроэнергетических систем,// (Баку, 10-11 октября 1982 г. Тез.докл. Баку: 1982, С. 12-13.

11. Авраменко Б.Н., Олянипин З.А., Стогний B.C., Янкинэ A.A. Комплекс программ для анализа динамической устойчивости и переходных режимов энергосистем // Энергетика и электрификация.-1984. - К 4. - С. 46- 48.

ЛИЧНШ ВКЛАД АВТОРА. Основные научные результаты опубликованы в вести работах Г 3,4,7-10 ). В [ 3 3 разработан язык управления заданием, в С 4,7 ] предложены и реализованы наборы моделей ав-томатичэских регуляторов возбуждения и частоты врапения, в [ 8,10 ] предложен и реализован подход для выбора моделей узлов нагрузки, в [ 9 ] описана система математических моделей АРВ, АРЧВ и узлоз нагрузки.

Соискатель

ЕИ

i

П ""

5-íüxS

и.

¡

Л s?' ~ i

АД-2

ЯГ- !

Рис.:

Ркс.

ЗХН

w

2,0 . D

ахи

---------—•----

I 1

аю

O.U 0,12 Рис.5

0,îSAtmf

LI

i

С1—^

,.,„Г\ WmCXHa

И^-гаяр г— WmS„'cqnst

к

Ф

Рис. б

J\смаптм

щае

а

Рис.8