Здавалка
Главная | Обратная связь

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

 

Параметры Номера ЭС
Номинальная мощность ЭС в долях ЭС-2 0.5350 1.0 0.52 0.513 0.095 0.418
, с2 0.021 0.04 0.021 0.02 0.004 0.017
, с 0.0027 0.0050 0.0026 0.0025 0.0005 0.0021
, с/рад 0.017 0.032 0.0166 0.0163 0.003 0.0134
, с 1.0
, с 2.0
, с - - - - 1.0 1.0
0.1 0.1 0.1 0.1
- - - -

 

Таблица 2. Коэффициенты синхронизирующих моментов между ЭС

 

Номер i Номер g
-     0.1    
  -   0.05    
    -     0.15
      - 0.12  
        - 0.15
          -

 

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.