Математическое описание переходных процессов ЭЭС, страница 2

Таким образом, передаточная функция АРЧ имеет вид:

                                                 (2.6)

2.4 Структурная схема одно машинной системы

Структурная схема энергосистемы приведенная к одному паротурбинному агрегату, снабженному регулятором скорости турбины и автоматическим регулятором частоты, приведена на рис. 2.2.

1                                        2                    3                                   4

                                                                                                             

5                                             6                                                                      7

                                                                                                      К_н

Рисунок 2.2 - Структурная схема турбоагрегата с регулированием частоты вращения

1 – обратная связь с коэффициентом

2 – гидравлический сервопривод регулирующий каналов,

Он состоит из золотника и сервомотора. Постоянная времени сервомотора =0,25 или 0,5 с

3 – процесс преобразования мощности потока энергоносителя (пара) в мощность на валу турбогенератора (турбины).

При неизменном давлении перед турбиной расход пара, определяющий мощность пара на валу, зависит только от изменения открытия регулирующего клапана (). Инерционность звена определяется паровым объемом, заключенный между регулирующим клапаном и первым рядом сопл турбины и характеризуется постоянной времени парового объема (). Постоянную времени парового объема можно принять равной  .

Интегрирующее звено 4 передаточная функция  представляет вращающейся массы турбины и генератора. Обратная связь (7), охватывающая это звено, соответствует регулирующему эффекту нагрузки и саморегулированию турбины. Выходной величиной является разность мощности турбины и нагрузки генератора.

Выходной величиной является отклонение частоты от номинальной  . Звено 4 вместе с обратной связью соответствует нерегулируемому турбоагрегату. Значения  - постоянной механической инерции, определяется по наклонной касательной в начальной точке изменения частоты. Примем в данных расчётах =10с. Регулирующий эффект нагрузки и саморегулирования турбины () лежит в основном в пределах 1-3, что позволит при приблизительных расчетах принимать =2.

Регулятор скорости паровой турбины задается  апериодическим звеном. Он реагирует на отклонение частоты вращения  , где - заданное значение частоты вращения.

Звенья 5 и 6 представляют автоматический регулятор частоты (АРЧ).

Таким образом, математическая модель энергосистемы приведенной к одному паротурбинному агрегату, снабженному регулятором скорости турбины может быть записана системой дифференциальных и алгебраических уравнений (2.7):

                           (2.7)

2.5 Структурная схема много машинной системы

Регулятор скорости турбины, кроме поддержания частоты вращения при переменной нагрузке и предотвращений повреждения при полном ее сбросе, выполняет задачу поддержания частоты во время синхронизации и распределения нагрузки между параллельно работающими СГ. Решение последней задачи обеспечивается благодаря наклону статических характеристик регуляторов скорости турбины. При отсутствии зоны не чувствительности статическая характеристика имеет вид представленный на рис. 2.3.

Рисунок 2.3 - Статическая характеристика регулятора скорости турбины.

Из рисунка 2.4 следует, что распределение нагрузки между параллельно работающими агрегатами зависит от взаимного расположения статических характеристик, изменяемого с помощью механизма управляющего турбиной (МУТ) и от их наклона. Величина статизма  в относительных  единицах равна:

                                                      (2.8)

Где  и  - изменение частоты и соответствующее изменение                            нагрузки;

 и  - номинальные значения этих величин;

                                                                                                                          

Рисунок 2.4 - Распределение нагрузки между параллельно работающими агрегатами

Пользуясь уравнением (2.4) можно определить долю общего изменения нагрузки энергосистемы , воспринятую і-м агрегатом

                                      (2.9)

Где   ,… - номинальные значения мощности турбины;

,… - статизм регуляторов скорости турбины;

 - количество генераторов (турбин), работающих на общую нагрузку.

Часто вместо статизма  используют обратную величину – крутизну характеристики регулятора скорости .

Если в уравнение (2.9) подставить то получим:

                                    (2.10)

В данной работе будем рассматривать энергосистему, состоящую из двух частей, примерно, одинаковой мощности.

Для нерегулируемой энергосистемы уравнение движения имеет вид:

                      (2.11)

Вторые члены каждой строки соответствуют местной нагрузке района, зависящей от частоты. Третьи члены – синхронной мощности, отдаваемой или получаемой по линии, связывающей районы между собой. Четвертые члены – асинхронной мощности. Члены в правой части представляют собой возмущения по нагрузке.

Для регулируемой системы в левых частях уравнений 2.11. появляются члены, соответствующие регулирующим воздействиям.

Исследование качества переходных процессов проведем для структурной схемы, изображенной на рис. 2.5. Сопоставляя его с рис.2.2, легко видеть, что каждая из одинаковых частей энергосистемы приведена к одному паровому турбоагрегату без промежуточного перегрева. Для удобства сравнения с другими схемами и расчетными случаями коэффициент передачи МУТ обозначен отдельной величиной , которая в расчетах этой главы принимается равной единице. Постоянные времени и величины s, k_Bпримем такими же, как  и в предыдущем случае. Коэффициент синхронной мощности =30, т е  А_С=0,1. В качестве возмущения рассматривается ступенчатое возмущение нагрузки  в одной из частей энергосистемы. За единицу принята мощность одной из частей.