Описание модели энергосистемы
Структурная схема ЭЭО имеет следующий вид (рис. ) Рис. Структурная схема ЭЭО На схеме отображены узлы ЭЭО, линии соответствуют линиям электропередач, стрелки соответствуют направлению передачи активной мощности в номинальном режиме. Рассматриваемая математическая модель предназначена для решения задач анализа и синтеза систем управления крупными электроэнергетическими объединениями (ЭЭО). Представленная структура соответствует схеме Европейской части Единой энергетической системы (ЕЭС СССР). Математическая модель ЕЭС будет использоваться для решения задачи регулирования частоты и обменной мощности в ОЭС, а также управления перетоками активной мощности по ЛЭП. После обработки уравнений (которая будет приведена ниже), описывающих данную систему, можно получить модель, состоящую из 33 переменных состояния. К ним относятся: передаваемые мощности, частоты узлов, генерируемые мощности, переменные, характеризующие мощности турбин. В качестве выходных сигналов в данной системе рассматривались: частота четвертого узла и все перетоки мощности, что дает шесть выходных переменных. Матрица учитывает влияние на систему возмущающих и управляющих воздействий во всех перечисленных узлах. Таким образом, система управления имеет двенадцать входных воздействий, первые шесть из которых представляют собой соответствующие возмущения. В качестве исходной ниже будет принята математическая модель электромеханических процессов ОЭС. Согласно этой модели, с учетом постоянства напряжений сети и системы управления система линеаризованных уравнений, описывающих движение (динамику) первого эквивалентного агрегата c "сильными связями", отображающего генерирующую станцию при малых отклонениях от базового режима, имеет вид: где – отклонение мощности первой ЭС от базового значения, – внеплановое возмущение, приведенное к валу первой ЭС, – отклонение частоты вращения турбины первой ЭС, – коэффициент синхронизирующего момента (мощности) между первой и четвертой ЭС, – постоянная времени [c], равная сумме постоянных успокоения нагрузки, турбины и генератора, – коэффициент, определяющий механическую инерцию ротора эквивалентного агрегата, причем ( – постоянная времени механической инерции ротора, рад/с), – перемещение сервомотора относительно установившегося состояния, – коэффициент усиления первичного регулятора скорости турбины, – статизм регулятора в процентах, – сигнал вторичного регулятора, – постоянная времени парового объема [c], − постоянная времени гидравлического усилителя [c], − постоянная времени вторичного регулятора [c], − управляющее воздействие системного регулятора, − доли мощности регулирующих турбоагрегатов. Первые два уравнения системы описывают переток мощности и его зависимость от разности частот, третье уравнение представляет собой уравнение парового объема, четвертое – уравнение системного регулятора совместно с регулятором скорости турбины, пятое – уравнение системного регулятора совместно с механизмом изменения скорости вращения. Системы уравнений для второго, третьего и четвертого узла носят аналогичный характер: Пятый и шестой узлы объединенной энергосистемы состоят из нерегулирующих ТЭС и регулирующих ГЭС, что отражается на описывающих их системах уравнений. Приведенные ниже для пятого узла новые обозначения имеют следующий смысл: − отклонение мощности турбоагрегатов пятой ЭС от базового значения; − отклонение мощности гидроагрегатов пятой ЭС от базового значения; − перемещение сервомотора относительно установившегося состояния для турбоагрегатов; − перемещение сервомотора относительно установившегося состояния для гидроагрегатов; − постоянная времени трубопровода ГЭС [с]; − начальное открытие направляющего аппарата турбины; − доля мощности ТЭС в пятой ЭС; − доля мощности ГЭС в пятой ЭС (имеет место соотношение ). Таким образом, системы уравнений пятого и шестого узлов имеют следующий вид Уравнения, описывающие работу гидроагрегатов, могут быть совместно преобразованы к стандартному для модели в пространстве состояний виду. Для пятого и шестого узла эти уравнения примут следующий вид соответственно Параметры математической модели приведены в табл. 1, 2.
Таблица 1. Основные параметры ОЭС
Таблица 2. Коэффициенты синхронизирующих моментов между ЭС
Как было отмечено выше, модель включает в себя тридцать три переменных состояния. Исходя из описывающих систему уравнений, эти переменные удобно обозначить следующим образом
Векторы входных и выходных сигналов имеют в свою очередь следующую структуру С учетом приведенного выше описания всех сигналов в системе и стандартного описания линейной стационарной модели в пространстве состояний система уравнений взаимодействия узлов ЭЭО примет следующий вид
Таким образом, имеются следующие матрицы модели в пространстве состояний . Матрица целиком состоит из нулей. В остальных матрицах нулевые элементы преобладают над ненулевыми, поэтому будет удобно ниже выделить все ненулевые элементы матриц. Ненулевыми элементами матрицы являются . Матрица представлена следующими ненулевыми элементами Ненулевые элементы матрицы (разбиты для удобства на группы, соответствующие отдельным узлам ЭЭО) , , , , , , , , , , . 1 ЭС , , , , , , , , , , . 2 ЭС , , , , , , , , , , . 3 ЭС , , , , , , , , , , , , . 4 ЭС , , , , , , , , , , , , , , , , , , . 5 ЭС , , , , , , , , , , , , , , , , . 6 ЭС
Численный расчет в инструментальной среде MatLab определяет следующие свойства модели: система устойчива, неуправляема и ненаблюдаема. При этом, поскольку она является устойчивой, она также является стабилизируемой и детектируемой (неуправляемые и ненаблюдаемые состояния не оказывают существенного влияния). ©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|