Управление качеством переходных процессов в многосвязных системах

Управление качеством переходных процессов в многосвязных системах

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

.1. Используя схему электроэнергетической системы и результирующие данные курсового проектирования по дисциплине «Переходные процессы в электрических системах», составить эквивалентную простейшую электрическую систему («электропередачу»).

.2. Используя дополнительные данные индивидуального задания (xdг, x’dг, xqг, Tr, Tj, xл, U0, Uш, Pг), рассчитать аналитически режим работы электропередачи, построить угловую характеристику активной мощности и определить коэффициент запаса апериодической устойчивости.

.3. Составить дифференциальные уравнения движения Горева-Парка для электромеханических процессов и линеаризовать их в точке рассчитанного режима

.4. Рассчитать аналитически частные производные по параметрам регулирования: ¶P/¶d, ¶P/ ¶Eq, ¶U/¶d, ¶U/ ¶Eq, ¶wu/¶pd , ¶wu/¶pEq .

.5. Используя значения частных производных составить характеристический определитель (ХО), характеристический полином (ХП), и передаточные функции (ПФ) параметров регулирования разомкнутой системы: Dd/DEr , DEq/DEr . Определить корни характеристического полинома. Сделать выводы по статической устойчивости системы.

.6. Используя исходные данные варианта составить передаточные функции каналов регулирования:

DEr = [(K0UW0U + K1UW1U)DU + (K0wW0w + K1wW1w)DwU + K1irW1irDEq]WOK

1.7. Используя значения частных производных составить характеристический определитель (ХО), характеристический полином (ХП), и передаточные функции (ПФ) параметров регулирования замкнутой системы: Dd/DEr , DEq/DEr . Определить корни ХП при заданных значениях коэффициентов регулятора.

.8. Рассчитать аналитически особые точки ЧХ и кривой Д-разбиения (области устойчивости), варьируя коэффициенты K0w, K1w относительно заданных.

.9. Выполнить контрольные расчеты режима, угловой характеристики, частотных характеристик и областей устойчивости с использованием программы MACHIN.

.10. Выполнить контрольные расчеты режима, областей устойчивости и характеристических коней с использованием промышленного программного комплекса МУСТАНГ-ПОИСК. Осуществить выбор оптимальных коэффициентов регулятора.

1. Составление простейшей электропередачи

Используя схему электроэнергетической системы и результирующие данные курсового проектирования по дисциплине «Переходные процессы в электрических системах», составить эквивалентную простейшую электрическую систему («электропередачу»).

Параметры элементов схемы замещения:

Параметры элементов схемы замещения:б=115 кВб = 1000 МВт

Генераторы: ;

Трансформаторы:

Автотрансформаторы: ;

Нагрузка Н1 - Н4: ;

Линии W1 - W3:

Системы S: ; инхронные двигатели x*Д =3,4, E*СД=1,1;

Асинхронные двигатели x*AД2=36,8 x*AД2=4,9 x*AД2=19,2 E*AД=0,9;

Трансформаторы Т1, T2: ; .

2. Исходная схема

Рис. 1

Рис. 2

Схема приведенная к виду простейшей электропередачи

. Используя дополнительные данные индивидуального задания (xdг, x’dг, xqг, Tr, Tj, xл, U0, Uш, Pг), рассчитать аналитически режим работы электропередачи, построить угловую характеристику активной мощности и определить коэффициент запаса апериодической устойчивости.

Исходные данные для проектирования

Таблица 1 - Параметры генераторов

Таблица 2 - Установившиеся режимы генераторов

Таблица 3 - Установившиеся режимы линии

Таблица 4 - Параметры регулятора

г - синхронное реактивное сопротивление синхронного генератора по продольной оси;г - синхронное реактивное сопротивление синхронного генератора по поперечной оси;'dг - переходное реактивное сопротивление синхронного генератора по продольной оси;- постоянная времени обмотки возбуждения;- постоянная, характеризующая механическую инерцию синхронного генератора;л - индуктивное сопротивление электропередачи;- напряжение на шинах генератора;ш - напряжение на шинах приемной системы;г - активная мощность генератора;

Параметры генератора и электропередачи задаются в относительных единицах, где за базисные величины приняты суммарная номинальная мощность станции и номинальное напряжение генераторов. При принятой базисной мощности численные значения реактивностей генератора и инерционной постоянной Tj для любого количества генераторов на станции совпадают с паспортными данными.

Как известно, активная мощность синхронного генератора рассчитывается по формуле:

dл = arcsin ( sindл),

где dл - угол между напряжением на шинах генератора и напряжением на шинах приемной системы;

Расчет нормального режима:

Реактивная мощность синхронного генератора:

Синхронная э.д.с. генератора:

где d0 - угол между э.д.с. генератора и напряжением на шинах приемной системы;

Продольная составляющая напряжения генератора

Поперечная составляющая напряжения генератора

Поперечная составляющая тока статора:

Полный ток статора:

Продольная составляющая тока статора:

Начальное значение э.д.с.:

Полная мощность генератора:

Рис. 1 - Угловая характеристика активной мощности

Коэффициент запаса апериодической устойчивости:

Составить дифференциальные уравнения движения Горева-Парка для электромеханических процессов и линеаризовать их в точке рассчитанного режима

Уравнения движения Горева-Парка:

3. Частные производные по параметрам регулирования

Рассчитать аналитически частные производные по параметрам регулирования: ¶P/¶d,

¶P/ ¶Eq, ¶U/¶d, ¶U/ ¶Eq, ¶wu/¶pd , ¶wu/¶pEq .

. ХО, ХП, корни ХП, ПФ параметров регулирования разомкнутой системы

Используя значения частных производных составить характеристический определитель (ХО), характеристический полином (ХП), и передаточные функции (ПФ) параметров регулирования разомкнутой системы: Dd/DEr , DEq/DEr . Определить корни характеристического полинома. Сделать выводы по статической устойчивости системы.

При переходе к комплексным амплитудам и частотному изображению система (2.46) примет вид:

Обозначим

==0,498==1,75р==1+3,05р

Запишем исходную систему в виде определителя:

A(jw)Dd B(jw)DEq 0

=(2.52)(jw)Dd D(jw)DEq DEr

Характеристический определитель:

Передаточные функции:

При этом знаменатель является свободным определителем - то есть общим знаменателем, имеющим корни, характеризующие общие динамические свойства системы. Знаменатель - 3го порядка, имеет одну комплексную пару корней и действительный корень.

Характеристический полином:

=0

Определение корней ХП:

Разделим полином на (р+0,16663):

Т.к. корни отрицательны, то система устойчива

5. Передаточные функции каналов регулирования

Используя исходные данные варианта составить передаточные функции каналов регулирования:

DEr = [(K0UW0U + K1UW1U)DU + (K0wW0w + K1wW1w)DwU + K1irW1irDEq]WOK

DEr = [(1 + р2)DU + (К0 +К1р)DwU + р2DEq]

где K0U - суммарный коэффициент усиления по отклонению напряжения статора;U - суммарный коэффициент усиления по производной напряжения статора;w - суммарный коэффициент усиления по отклонению частоты напряжения статора;w - суммарный коэффициент усиления по производной частоты напряжения статора;ir - суммарный коэффициент усиления по производной тока возбуждения;

6. ХО, ХП, корни ХП, ПФ параметров регулирования замкнутой системы

электропередача характеристический определитель производная

Используя значения частных производных составить характеристический определитель (ХО), характеристический полином (ХП), и передаточные функции (ПФ) параметров регулирования замкнутой системы: Dd/DEr , DEq/DEr . Определить корни ХП при заданных значениях коэффициентов регулятора.

Рассчитать аналитически особые точки ЧХ и кривой Д-разбиения (области устойчивости), варьируя коэффициенты K0w, K1w.

Построим кривую Д-разбиения ( от 0 до ∞):

Рис. 3

Возьмем произвольно две точки, например (-1,4) и(-1,-4)

Рассмотрим К0ω = -1, К1ω = -4

Корни:

Находим  методом перебора

Разделим на (р+0,21085):

Система устойчива, так как действительные части корней отрицательны.

Рассмотрим К0ω = -1, К1ω = 4

Корни:

Находим  методом перебора

Разделим на (р+2,3994):

Т.к. есть положительные корни, то система не устойчива

Частотные характеристики при К0ω = -1, К1ω = 4:

Рис. 4

Рис. 5

Частотные характеристики при К0ω = -1, К1ω =-4:

Рис. 6

Рис. 7

Частотные характеристики при К0ω = 0, К1ω =0 (разомкнутая система):

Рис. 8

Рис. 9

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения курсовой работы был произведен расчет нормального режима простейшей электропередачи, построена угловая характеристика мощности. Также были рассчитаны выражения для амплитудно- и фазо-частотных характеристик системы. Построены АЧХ и ФЧХ разомкнутой и замкнутой систем, а также показаны зависимости этих характеристик от коэффициентов регулятора напряжения обмотки возбуждения генератора на примере нескольких АЧХ и ФЧХ при разных коэффициентах регулятора. В ходе работы были определены характеристические полиномы разомкнутой и замкнутой систем и найдены корни этих полиномов. Сделали выводы о устойчивости системы

Список используемой литературы

1.       Переходные процессы. Апериодическая устойчивость простейших электрических систем. Учебное пособие / А.Н. Дойников.-Братск. БрГТУ 2002, - 56 с.

2.       Электромеханические переходные процессы в электрических системах. Методические указания для курсовых работ. БрИИ, 1986.