3 КОМП'ЮТЕРНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ЗМІНИ ЧАСТОТИ В ЕЕС ПРИ ПОРУШЕННІ БАЛАНСУ АКТИВНОЇ ПОТУЖНОСТІ
3.1 Моделювання зміни частоти в одномашинній системі
На підставі структурної схеми системи автоматичного регулювання частоти по миттєвому відхиленню стосовно до одномашинної системи складена віртуальна модель автоматичного регулювання частоти по миттєвому відхиленню рисунок 3.1. Модель побудована з використанням прикладного пакета Matlab на підставі доповнення Simulink.
Ця модель дозволяє досліджувати характер зміни частоти в ЕЕС, приведеної до одного агрегату, при порушенні балансу потужностей і вплив на нього таких факторів як:
- регулюючого ефекту навантаження;
- зони нечутливості регулятора швидкості турбіни;
- постійних часу регулятора швидкості турбіни, парових обсягів, електродвигуна МКТ, інерції генератора;
- вторинного регулювання частоти;
- статизма регулятора швидкості турбіни.
Рисунок 3.1 - Комп'ютерна модель автоматичного регулювання частоти по миттєвому відхиленню в одній машинній системі
За допомогою першого елемента моделюється нахил статичної характеристики регулятора швидкості турбіни. Елементи з номерами 2, 3, 4 й 12 моделюють відцентровий маятник, золотник і сервомотор. Елементи 5 й 7 моделюють обмеження переміщення регулювального клапана турбіни й зону нечутливості регулятора швидкості турбіни. За допомогою елементів 9 й 18 задаються потужність турбіни у вихідному режимі й потужність навантаження. Елемент 15 моделює зміна уставки по частоті. Елементи 13, 16 й 17 моделюють рух ротора генератора з урахуванням регулюючого ефекту навантаження. За допомогою елементів 19 20 і суматора здійснюється перехід від відхилення кутової швидкості до частоти.
3.2 Результати моделювання зміни частоти в одномашинній системі
На рисунку 3.2, 3.3 й 3.4 наведені осцилограми зміни частоти в системі при миттєвому збільшенні потужності навантаження на 20 % з урахуванням різних факторів.
Як треба з рисунка 3.2, у вихідному режимі виконувався баланс потужностей й у відносних одиницях РТ = РН = 1. У момент часу t =1 с потужність навантаження стрибком збільшилася на 20 % (верхній рисунок). Частота починає зменшуватися, а потужність турбіни через наявність нечутливості регулятора швидкості турбіни залишається незмінної. У момент часу t = 1,65 с. відхилення швидкості обертання турбіни перевищує зону не чутливості й регулятор швидкості турбіни починає відкривати регулювальні клапани турбіни. Потужність турбіни починає рости й виникають коливання потужність турбіни й частоти. Приблизно через 25 с послу наброса потужності навантаження наступає новий сталий режим, при якому виконується баланс потужностей, частота дорівнює f = 49,51Гц .
На рисунку 3.3 видно, що в результаті регулюючого ефекту навантаження зменшується амплітуда коливань потужності турбіни (з Рmax=1,35 до Рmax=1,3) і амплітуда коливань частоти з fmax= 49,09 до fmax=49,18 Гц. Швидше наступає сталий режим (приблизно через 16 с після збурювання режиму). Стале значення частоти трохи вище (49,55 Гц проти 49,51 Гц). Потужність турбіни в сталому режимі теж менше із за зменшення потужності споживаним навантаженням при зниженні частоти на її шинах.
З рисунка 3.4 видно, що вторинне регулювання частоти підвищує частоту системи до номінальної, приблизно, через 30 секунд після порушення режиму.
Рисунок 3.2 - Характер зміни потужності турбіни й частоти в системі при миттєвому збільшенні потужності навантаження без обліку регулюючого ефекту навантаження й вторинного регулювання частоти.
Рисунок 3.3 - Характер зміни потужності турбіни й частоти в системі при миттєвому збільшенні потужності навантаження з урахуванням регулюючого ефекту навантаження без вторинного регулювання частоти.
Рисунок 3.4 - Характер зміни потужності турбіни й частоти в системі при миттєвому збільшенні потужності навантаження з урахуванням регулюючого ефекту навантаження й вторинного регулювання частоти.
3.3 Моделювання зміни частоти у двохмашинній системі
На підставі структурної схеми системи автоматичного регулювання частоти по миттєвому відхиленню стосовно до двохмашинної системи рисунок 2.5 складений віртуальна модель автоматичного регулювання частоти й потужності по миттєвому відхиленню рисунок 3.5.
Як видно з малюнка ця модель складається із двох однакових частин, кожна з яких, аналогічна комп'ютерної моделі автоматичного регулювання частоти по миттєвому відхиленню в одномашинній системі.
Елементи 1-9 моделюють зміна перетоки потужності між двома частинами енергосистеми при порушенні балансу активної потужності. Наявність ручних перемикачів дозволяє змінювати режими роботи комп'ютерної моделі.
Ця модель дозволяє досліджувати характер зміни частоти й перетоку потужності в ЕЕС, що складається із двох агрегатів, при порушенні балансу потужностей і вплив на нього таких факторів як:
- регулюючого ефекту навантаження;
- зони нечутливості регуляторів швидкості турбіни;
- постійних часу регуляторів швидкості турбіни, парових обсягів, електродвигунів МКТ, інерції генераторів;
- вторинного регулювання частоти;
- статизма регуляторів швидкості турбіни.
Рисунок 3.5 - Комп'ютерна модель автоматичного регулювання частоти й перетока потужності по миттєвому відхиленню у двохмашинній системі
3.4 Результати моделювання зміни частоти у двохмашинній системі
На рисунку 3.6 - 3.10 наведені осцилограми зміни частоти й перетоку потужності у двохмашинній системі при миттєвому збільшенні потужності навантаження на 2 % в одній з енергосистем з урахуванням різних факторів.
На рисунку 3.6 наведені осцилограми для випадку, коли відсутнє регулювання частоти й перетоку потужності (виключені перемикачі 10, 11 й 13, 14) і працюють тільки регулятори швидкості турбін в обох частинах ЕЕС. Збурювання виникло у вигляді 2 % миттєвого збільшення потужності в першій частині ЕЕС у момент часу t = 1сек. Обидві частини ЕЕС однакові й статичні характеристики автоматичних регуляторів частоти обертання (АРЧО) мають однакову крутість. З рисунку бачимо, що на початку більшу додаткову потужність бере на себе перша станція, а потім за рахунок виниклого перетоку потужності починає навантажуватися друга станція. Тому на початку сильніше зменшується частота в першій частині ЕЕС, а потім у другий. Зменшується середнє значення частоти ЕЕС і виникають коливання миттєвих значень частот в обох частинах ЕЕС і перетоку потужності. У сталому режимі береток потужності дорівнює половині наброса потужності, тобто додаткова потужність між станціями розподілилася нарівно. Частоти в обох частинах ЕЕС рівні й зменшилися, приблизно, на 0,155 Гц.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
