Глава 14. Динамическая устойчивость

Общие сведения

Статическая устойчивость является необходимым условием существования установившегося режима работы системы, но не обеспечивает способность системы продолжать работу при резких нарушениях режима. Такими возмущениями (нарушениями) режима могут быть короткие замыкания, изменение конфигурации системы отключением генераторов на электростанциях, нагруженных линий электропередачи, запуск мощных синхронных двигателей. Эти возмущения режима называют большими возмущениями; они приводят к изменению взаимных углов между СМ электростанций, связанных между собой линиями электропередачи, качанию роторов мощных синхронных двигателей, или, в особо тяжелых случаях, к нарушению синхронной работы отдельных частей электрической системы.

По степени воздействия на систему наиболее тяжелыми возмущениями являются короткие замыкания. Из них трехфазное и несимметричное – двухфазное замыкание на землю − являются наиболее опасными. Однофазное кз на землю наиболее часто возникает в электрических сетях, но оно наименее опасно для устойчивости системы и некоторых случаях система может работать при не отключенном однофазном кз.

Так же как и при расчете несимметричных токов короткого замыкания, при расчете динамической устойчивости пользуются методом симметричных составляющих.

Если анализ статической устойчивости называют устойчивостью в «малом», то анализ динамической устойчивости это анализ в «большом», т.е. при больших отклонениях параметров режима от исходного.

Для анализа устойчивости в “большом” А.М. Ляпунов предложил 2-ю или прямую теорему об устойчивости. Ее основные положения состоят в том, что составляется функция Ляпунова на движениях системы, которая должна отвечать определенным свойствам: быть положительно определенной, т.е. должна быть выражена в виде квадратичной формы, и ее производная должна быть знакопостоянна. Анализ устойчивости в электрической системе по 2-му методу Ляпунова не удается для практически значимых задач, несмотря на большие усилия в этом направлении. 

Поэтому расчеты устойчивости в большом проводились ранее на электродинамических моделях, а с появлением современных компьютеров – на математических моделях электрических систем, задавая расчетные возмущения и анализируя устойчиво или неустойчиво решение.

При качественном анализе или при грубых количественных расчетах используют не электродинамические или математические модели, а характеристики мощности электропередачи простейшей электрической системы или схемы электропередачи со сложной связью – P = f(δ).

 В этих расчетах не учитывается изменения многих режимных параметров возмущенного режима, таких как влияние изменения скорости вращения на изменение вращающего момента, изменения тока кз под действием регулятора возбуждения с форсировкой; принимаются постоянными величинами напряжение в определенных точках электрической схемы, фиктивную эдс ; не учитывается действие регуляторов возбуждения, или существенно их упрощают, не учитывается влияние регуляторов скорости.    

Основная задача исследования переходного процесса сводится к выявлению относительного движения, которое можно решить на основании анализа энергетических соотношений применяя так называемый способ площадей.