Статическая устойчивость

Стремление использовать МСС с максимальной загрузкой, вызванное экономическими соображениями, резко ухудшает динамические свойства объединенных энергосистем. С увеличением загрузки МСС уменьшаются синхронизирующие силы, удерживающие генераторы, расположенные в различных частях энергообъединения, в состоянии параллельной работы. В связи с этим задача обеспечения даже статической устойчивости объединенных энергосистем вызывает большие затруднения. Запас статической устойчивости энергосистемы может значительно изменяться в зависимости от динамических характеристик энергетиь ческих агрегатов и их АСР. В связи с этим необходимо иметь четкое представление о роли различных параметров АСР блоков в обеспечении статической устойчивости параллельной работы энергообъединений.
Структурная схема объединенной энергосистемы. Исследования выполним применительно к простейшему энергообъединению, включающему передающую / и приемную II энергосистемы, соединенные МСС. Движение роторов эквивалентных турбогенераторов этих систем может быть описано уравнениями (2.54), которые с учетом соотношения (2.57) запишем в изображениях по Лапласу в линейном приближении, считая неизменными напряжения:
В этих уравнениях <рх и <рп — относительные изменения частот в энергосистемах; 0 = 9Г — 0П— изменение взаимного фазового угла; 0j и 0П — изменения абсолютных фазовых углов, причем
— относительные изменения мощностей турбин и нагрузок;
— коэффициенты синхронизирующей мощности;
—динамические постоянные роторов эквивалентных турбогенераторов, учитывающие также моменты инерции роторов электродвигателей нагрузки; zl и гп — коэффициенты саморегулирования; индексами I и II отмечены параметры соответственно передающей и приемной энергосистем.
Относительные изменения мощностей турбин при любом способе их регулирования определяются уравнениями: где Хзд и Хзд — заданные изменения мощностей; Ф[ и Ф" — передаточные функции АСР блоков как объектов регулирования мощности по управляющим воздействиям (см. гл. 1).
Передаточные функции Ф* и Ф* учитывают (см. гл. 5) конструктивные особенности турбоагрегатов (наличие паровых объемов, промперегрева пара и пр.), программу регулирования блока (постоянное или скользящее давление), способ регулирования блока (первичное управление турбиной или парогенератором), а также особенности АСР турбин и парогенераторов и связи между ними. Величина учитывает в общем случае воздействие регулятора скорости (PC) и регулятора обменной мощности (РОМ):
— передаточные функции регуляторов скорости; №ром и ^ром — передаточные функции РОМ соответственно для I и II энергосистем;
— передаточные функции ЭГП, через которые вводятся сигналы РОМ в АСР турбин.
Рассматриваемая модель объединенной энергосистемы соответствует многоконтурной структурной схеме, приведенной на рис. 4.4, а. Передаточная функция этой структурной схемы, разомкнутой по главным обратным связям, соответствующим линиям АХВХ и АгВъ равна
где Ф = W/( 1 + W) — передаточная функция замкнутой АСР блока как объекта регулирования частоты вращения; W = = WpcOJJP.
Формула (4.4) дает право преобразовать структурную схему к виду, показанному на рис. 4.4, б. При этом оказываются выделенными две параллельные цепи регулирования, по которым воздействие РОМ передается АСР блоков и Фп. Последние охвачены отрицательными обратными связями с передаточными функциями fcsi/Фх и &5н/Фх- Эти обратные связи отражают влияние перетока мощности по МСС на регулирование каждой из соединенных энергосистем. Преобразованная структурная схема полностью симметрична. Из этого следует, что для обеспечения статической устойчивости безразлично, на станции какой из двух энергосистем воздействует РОМ.
Если РОМ воздействует на агрегаты только одной из связанных энергосистем, структурная схема (рис. 4.4, в) и формула (4.4) упрощаются. В последней остается только одна цепь, включающая в неизменном виде передаточную функцию Ф замкнутой АСР блока, на который воздействует РОМ. Последнее обстоятельство означает, что характер влияния различных конструктивных факторов, в частности паровых объемов в турбине и промперегревателе, на устойчивость параллельной работы энергообъединения сохраняется таким же, как для изолированного агрегата (см. гл. 5). Остаются справедливыми также выводы о влиянии стабилизирующих и форсирующих связей в АСР блока, программы и способа регулирования блока и т. п. Количественное же влияние отмеченных факторов при параллельной работе может быть более сильным, чем при изолированном рассмотрении блока, поскольку запас статической устойчивости для энергосистемы значительно меньше, чем для изолированного блока.
В области частот, при которых АФХ проходит в непосредственной близости от критической точки (иногда называемых существенными частотами), величины, стоящие в знаменателе формулы (4.4), значительно меньше единицы. Это позволяет упростить выражение для передаточной функции энергосистемы. Если мощность одной из связанных частей энергообъединения бесконечно велика, то передаточная функция Ф соответствующего блока стремится к нулю. Вследствие отмеченных обстоятельств при расчетах влияния блока на статическую устойчивость энергосистемы можно упростить задачу, рассматривая параллельную работу блока с энергосистемой бесконечной мощности. Такое допущение вполне обосновано, так как при этом расчет производится в предположении, что вторая энергосистема не оказывает никакой помощи в регулировании обменной мощности.