Понятия статической, динамической и результирующей устойчивости электроэнергетической системы

Причины возникновения и возможные последствия электромеханических переходных процессов. Общее понятие устойчивости.

Электроэнергетическая система в целом представляет собой систему автоматического регулирования замкнутого типа (с обратными связями), а точнее систему стабилизации таких выходных параметров системы как напряжение и частота напряжения в сети. При этом на систему действуют внешние возмущения, которые приводят к нарушению равновесия системы, то есть к изменению частоты и напряжения. Такими внешними возмущениями являются изменение режима нагрузки при ее подключении и отключении, изменение конфигурации энергосистемы при подключении и отключении новых источников питания (электростанций) и линий электропередач (ЛЭП), аварийные режимы в системе (КЗ). Поэтому изучение процессов в электрической системе требует рассмотрения не только электромагнитных, но и механических процессов в ее элементах: в первичных двигателях (турбинах), их автоматических  регуляторах, генераторах, двигателях нагрузки, где электрическая энергия вновь преобразуется в механическую. Именно изменение механического состояния элементов сис-темы приводит к самым тяжелым последствиям ― потере устойчивости, приводящей к нарушениям электроснабжения, как отдельных потребителей,так и целых регионов и даже стран. Таким образом, необходимо рассматри-вать и электрическое и механическое состояние системы ее режимы и электромеханические процессы.

Под устойчивостью системы понимается способность ее возвращаться к состоянию установившегося равновесия после снятия возмущения, нарушившего это равновесие.

Степень глубины описания модели в зависимости от требуемого класса точности.

    1-й класс. Процессы в генераторах описываются полными уравнениями Парка-Горева, либо уравнениями в естественных координатах А, В, С. Учитывается влияние демпферных обмоток. Учитываются системы регулирования мощности турбины и других систем и возбуждения генератора.

    2-й класс. Процессы в генераторах описываются упрощенными уравнениями Парка-Горева. Учитывается влияние демпферных обмоток. Учитываются системы регулирования мощности турбины и возбуждения генератора.

    3-й класс. Процессы в генераторах описываются упрощенными уравнениями Парка-Горева, как правило только с учетом переходных процессов в об-мотках возбуждения. Влияние демпферных обмоток и систем регулирования мощности и возбуждения также учитываются упрощенно.

    4-й класс. Допускается постоянство ЭДС (Е' = const) в течение всего

переходного процесса. Влияние демпферных контуров и системы регулирования не учитывается.

 

Понятия статической, динамической и результирующей устойчивости электроэнергетической системы.

Режим системы ― совокупность процессов существующих в системе

и определяющих ее состояние в любой момент времени или на некотором интервале времени. Вопросы исследования устойчивости ориентированы на анализ устойчивости режимов.

    Статическая устойчивость ― это способность системы сохранять исходный режим при воздействии малых возмущений или режим, близкий к исходному, если возмущение не снято. Статическая устойчивость ― это абсолютное требование и она должна обеспечиваться всегда в нормальном и послеаварийном режиме. Иллюстрация статической устойчивости для механической системы приведена на рисунке 1.1. При этом: вид возмущения, величина возмущения, длительность возмущения, место возмущения не имеют значения.

                                 Рис. 1.1. Определение устойчивости.

    При исследовании статической устойчивости возмущения считаются бесконечно малыми, и исследуется поведение системы в стационарном режиме.

    Динамическая устойчивость ― это свойство системы сохранять режим исходный или близкий к исходному при конечных возмущениях.

    При анализе динамической устойчивости интересует:

              ― вид возмущения; ― величина возмущения;

              ― длительность возмущения;― место возмущения.

    Динамическая устойчивость относительное требование и она должна

обеспечиваться при определенных условиях.

    Анализ динамической устойчивости ― это анализ режимов конечных

возмущений.

    Результирующая устойчивость ― это способность системы сохранить

режим близкий к исходному после кратковременного асинхронного режима.

Результирующую устойчивость считают разновидностью динамической устойчивости, разделяя синхронную динамическую устойчивость и результирующую динамическую устойчивость.

    Вследствие обратимости электрических машин, основные теоретические

положения устойчивости синхронных генераторов будут относиться и к синхронным двигателям.