Компьютерное моделирование изменения частоты в ЭЭС при нарушении баланса активной мощности

3 КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ЧАСТОТЫ В ЭЭС ПРИ НАРУШЕНИИ БАЛАНСА АКТИВНОЙ

МОЩНОСТИ

3.1 Моделирование изменения частоты в одно машинной системе

На основании структурной схемы системы автоматического регулирования частоты по мгновенному отклонению применительно к одномашинной системе составлена виртуальная модель автоматического регулирования частоты по мгновенному отклонению рисунок 3.1. Модель построена с использованием прикладного пакета Mat lab на основании дополнения Simulink.

Эта модель позволяет исследовать характер изменения частоты в ЭЭС, приведенной к одному агрегату, при нарушении баланса мощностей и влияние на него таких факторов как:

-регулирующего эффекта нагрузки;

- зоны нечувствительности регулятора скорости турбины;

- постоянных времени  регулятора скорости турбины, паровых объемов, электродвигателя МУТ, инерции генератора;

- вторичного регулирования частоты;

- статизма регулятора скорости турбины.

    Рисунок 3.1 - Компьютерная модель автоматического регулирования частоты по мгновенному отклонению в одно машинной системе.

С помощью первого элемента моделируется наклон статической характеристики регулятора скорости турбины. Элементы с номерами 2, 3, 4 и 12 моделируют центробежный маятник, золотник и сервомотор. Элементы 5 и 7 моделируют ограничение перемещение регулирующего клапана турбины и  зону нечувствительности регулятора скорости турбины. С помощью элементов 9 и 18 задаются мощность турбины в исходном режиме и мощность нагрузки. Элемент 15 моделирует изменение уставки по частоте. Элементы 13, 16 и 17 моделируют движение ротора генератора с учетом регулирующего эффекта нагрузки. С помощью элементов 19 20 и сумматора осуществляется переход от отклонения угловой скорости  к частоте.

3.2 Результаты моделирование изменения частоты в одно машинной системе

На рисунках 3.2, 3.3 и 3.4 приведены осциллограммы изменения частоты в системе при мгновенном увеличении мощности нагрузки на 20% с учетом различных факторов.

Как следует из рисунка 3.2, в исходном режиме выполнялся баланс мощностей и в относительных единицах  Р_Т = Р_Н = 1. В момент времени t =1с мощность нагрузки скачком увеличилась на 20% (верхний рисунок). Частота начинает уменьшаться, а мощность турбины из-за наличия нечувствительности регулятора скорости турбины остается неизменной. В момент времени     t =1,65с отклонение скорости вращения турбины превышает зону не чувствительности и регулятор скорости турбины начинает открывать регулирующие клапаны турбины. Мощность турбины начинает расти и возникают колебания мощность турбины и частоты. Примерно через 25с после наброса мощности нагрузки наступает новый установившийся режим, при котором  выполняется баланс мощностей, частота равна f=49,51Гц (нижний рисунок).

На рисунке 3.3 видно, что в результате регулирующего эффекта нагрузки уменьшается амплитуда колебаний мощности турбины (с Р_max=1,35 до Р_max=1,3) и амплитуда колебаний частоты (с f_max=49,09 до f_max=49,18). Быстрее наступает установившийся режим (примерно через 16с после возмущения режима). Установившееся значение частоты несколько вышше (49,55Гц против 49,51Гц). Мощность турбины в установившемся режиме тоже меньше из за уменьшения мощности потребляемой нагрузкой при снижении частоты на ее шинах.

Из рисунка 3.4 следует, что вторичное регулирование частоты повышает частоту системы до номинальной, примерно, через 30 секунд после нарушения режима.

3.4 Результаты моделирование изменения частоты в двух машинной системе