МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
«ХАРКІВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ»
Кафедра "Електричні станції"
Розрахункове завдання
за курсом
«Моделювання в енергетиці»
Виконали: студенти гр. Е - 52Б
Мовчан А.Є.
Жірма О.В.
Семенюк Н.
Прийняв: доцент Піскурьов М.Ф.
Харків - 2006
ЗМІСТ
Завдання
1. Найпростіша комп'ютерна модель турбоагрегату. Дослідження динамічної стійкості
1.1 Дослідження динамічної стійкості при відключенні ЛЕП
а) При відхиленні кута
б) При відхиленні кута
в) При випаданні з синхронізму
2.2 Дослідження динамічної стійкості при КЗ
1.3. Дослідження динамічної стійкості при КЗ з урахуванням АПВ
2. Комп'ютерна модель СГ в координатах d, q, 0 в режимі ХХ
ЗАВДАННЯ
1.Создать найпростішу комп'ютерну модель турбоагрегату і досліджувати на ній динамічну стійкість при:
1.1. відключенні ЛЕП
1.2. КЗ
1.3. КЗ з урахуванням АПВ
Примітка:
У п. 1.1 отримати осцилограми потужності і кута
У п. 1.2 та 1.3 отримати осцилограми потужності турбіни, синхронної потужності, асинхронної потужності і кута
2.Создать комп'ютерну модель СГ в координатах d, q, 0 і отримати осцилограми струмів в обмотках статора і ротора та напруги в обмотках статора в режимі ХХ.
1. Найпростіша комп'ютерна модель турбоагрегату. Дослідження динамічної стійкості
Найпростіша комп'ютерна модель турбоагрегату була отримана шляхом реалізації системи рівняння (1):
(1)
де
Малюнок 1 - Математична модель турбоагрегату з урахуванням демпферного моменту
Блок 3 моделює зростання сумарного опору ЛЕП при її відключення, впливаючи, таким чином, на величину відхилення кута
I Блоки 1,2,3,8 дозволяю отримати максимальну електричну потужність турбоагрегату.
II Блоки 5,7,9,10,12,13,15,16,17,18,19,21,25 моделюють зміна кута
Блоки групи I, II спільно з блоком 11 моделюють синхронну потужність турбоагрегату (електричну потужність).
А блоки 22,23 до частини бл. I, II - асинхронну потужність турбоагрегату.
За допомогою блоку 14 задається постійна величина потужності турбіни.
1.1 Досліджуємо динамічну стійкість при відключенні ЛЕП:
а) При відхиленні кута
Малюнок 2 - Осцилограми потужності і кута
Бачимо, що в нормальному режимі
Потім потужність турбіни плавно зростає до моменту, відповідного максимального відхилення кута
При заданих умовах модель динамічно стійка. При t = 5 с система повертається до нормального режиму роботи.
б) При відхиленні кута
Малюнок 3 - Осцилограми потужності і кута
У нормальному режимі
Потім потужність турбіни плавно зростає до моменту, відповідного куті
При заданих умовах модель ще динамічно стійка. При t = 5 с система повертається до нормального режиму роботи.
в) При випаданні з синхронізму
Малюнок 4 - Осцилограми потужності і кута
У нормальному режимі
Потім потужність турбіни плавно зростає до моменту, відповідного куті
При заданих умовах модель динамічно не стійка.
1 .2 Дослідження динамічної стійкості при КЗ
Малюнок 5 - Математична модель турбоагрегату при КЗ
Блок 3 моделює збільшення опору ЛЕП при КЗ.
Блок 4 дозволяє отримати зниження сумарного опору в післяаварійному режимі, викликане відключенням РЗ пошкодженої ділянки.
Блоки 3,4,6 моделюють зміна сумарного опору ЛЕП при КЗ.
Решта блоки виконують колишні функції.
Малюнок 6 - Осцилограми потужності турбіни, синхронної потужності, асинхронної потужності і кута
У нормальному режимі
Потім синхронна потужність турбіни плавно зростає до моменту, відповідного куті
У момент часу 0,5 с спрацьовує РЗ, відключаючи пошкоджену ділянку.
Однак у післяаварійному режимі система динамічно нестійка.
1.3 Дослідження динамічної стійкості при КЗ з урахуванням АПВ
Малюнок 7 - Математична модель турбоагрегату при КЗ з урахуванням АПВ
Блок 3 моделює збільшення опору ЛЕП при КЗ.
Блок 4 дозволяє отримати зниження сумарного опору в післяаварійному режимі, викликане відключенням РЗ пошкодженої ділянки.
Блок 26 характеризує зниження сумарного опору, викликане спрацьовуванням АПВ.
Блоки 3,4,6,26 моделюють зміна сумарного опору ЛЕП при КЗ з урахуванням АПВ.
Решта блоки виконують колишні функції.
Рисунок 8 - Осцилограми потужності турбіни, синхронної потужності, асинхронної потужності і кута
У нормальному режимі
Потім синхронна потужність турбіни плавно зростає до моменту, відповідного куті
У момент часу 0,5 с спрацьовує РЗ, відключаючи пошкоджену ділянку.
У момент часу 0,9 с спрацьовує АПВ. Але модель залишається динамічно нестійкою.
2. Комп'ютерна модель СГ в координатах d, q, 0
а) Режим ХХ
Комп'ютерна модель СГ в координатах d, q, 0 була отримана шляхом реалізації системи рівнянь (2), (3), (4).
(2)
Так як ОВ розташована перпендикулярно до обмотки статора по осі q, то ніяких потоків у цій обмотці струм, що протікає в ОВ не створює. Отже:
(3)
У системі рівнянь (3) всі коефіцієнти постійні величини:
Враховуючи, що у відносних одиницях власні і взаємні індуктивності рівні індуктивним опорами, то:
Тоді систему рівнянь (3) можна записати в такому вигляді:
(4)
Системи рівнянь (2), (3), (4) представляють собою основу математичної моделі СГ - суперблок Generator.
Реалізація суперблоку - Generator:
Рисунок 9 - Математична модель суперблоку Generator
I Блоки 1,2,3,4 моделюють опору обмоток статора і ротора.
II Частина бл. I групи спільно з бл.5, 8,10 створюють потокозчеплення обмотки d статора.
III Блоки 2,6 - потокозчеплення обмотки q статора.
Частина бл. I групи спільно з бл.7, 9,11 - потокозчеплення ОВ.
Частина бл. II, III груп спільно з бл.12, 14,15,21,22,24 моделюють напруга обмотки d статора.
Частина бл. II, III груп спільно з бл.16, 17,18,19,22,23 моделюють напруга обмотки q статора.
Частина бл. III групи спільно з бл.13, 20,25,26,27 моделюють струм ОВ.
Рисунок 10 - Математична модель СГ у режимі ХХ
У режимі ХХ струми в обмотках d, q статора рівні 0. Напруга в ОВ задамо рівним 0,017 о.е.
Малюнок 11 - Осцилограми струмів в обмотках статора і ротора та напруги в обмотках статора в режимі ХХ
Таким чином, в режимі ХХ напругу в обмотці d статора відсутня. А напруга в обмотці q статора і струм у ВВ постійні за величиною.
НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
«ХАРКІВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ»
Кафедра "Електричні станції"
Розрахункове завдання
за курсом
«Моделювання в енергетиці»
Виконали: студенти гр. Е - 52Б
Мовчан А.Є.
Жірма О.В.
Семенюк Н.
Прийняв: доцент Піскурьов М.Ф.
Харків - 2006
ЗМІСТ
Завдання
1. Найпростіша комп'ютерна модель турбоагрегату. Дослідження динамічної стійкості
1.1 Дослідження динамічної стійкості при відключенні ЛЕП
а) При відхиленні кута
б) При відхиленні кута
в) При випаданні з синхронізму
2.2 Дослідження динамічної стійкості при КЗ
1.3. Дослідження динамічної стійкості при КЗ з урахуванням АПВ
2. Комп'ютерна модель СГ в координатах d, q, 0 в режимі ХХ
ЗАВДАННЯ
1.Создать найпростішу комп'ютерну модель турбоагрегату і досліджувати на ній динамічну стійкість при:
1.1. відключенні ЛЕП
1.2. КЗ
1.3. КЗ з урахуванням АПВ
Примітка:
У п. 1.1 отримати осцилограми потужності і кута
У п. 1.2 та 1.3 отримати осцилограми потужності турбіни, синхронної потужності, асинхронної потужності і кута
2.Создать комп'ютерну модель СГ в координатах d, q, 0 і отримати осцилограми струмів в обмотках статора і ротора та напруги в обмотках статора в режимі ХХ.
1. Найпростіша комп'ютерна модель турбоагрегату. Дослідження динамічної стійкості
Найпростіша комп'ютерна модель турбоагрегату була отримана шляхом реалізації системи рівняння (1):
(1)
де
Малюнок 1 - Математична модель турбоагрегату з урахуванням демпферного моменту
Блок 3 моделює зростання сумарного опору ЛЕП при її відключення, впливаючи, таким чином, на величину відхилення кута
I Блоки 1,2,3,8 дозволяю отримати максимальну електричну потужність турбоагрегату.
II Блоки 5,7,9,10,12,13,15,16,17,18,19,21,25 моделюють зміна кута
Блоки групи I, II спільно з блоком 11 моделюють синхронну потужність турбоагрегату (електричну потужність).
А блоки 22,23 до частини бл. I, II - асинхронну потужність турбоагрегату.
За допомогою блоку 14 задається постійна величина потужності турбіни.
1.1 Досліджуємо динамічну стійкість при відключенні ЛЕП:
а) При відхиленні кута
Малюнок 2 - Осцилограми потужності і кута
Бачимо, що в нормальному режимі
Потім потужність турбіни плавно зростає до моменту, відповідного максимального відхилення кута
При заданих умовах модель динамічно стійка. При t = 5 с система повертається до нормального режиму роботи.
б) При відхиленні кута
Малюнок 3 - Осцилограми потужності і кута
У нормальному режимі
Потім потужність турбіни плавно зростає до моменту, відповідного куті
При заданих умовах модель ще динамічно стійка. При t = 5 с система повертається до нормального режиму роботи.
в) При випаданні з синхронізму
Малюнок 4 - Осцилограми потужності і кута
У нормальному режимі
Потім потужність турбіни плавно зростає до моменту, відповідного куті
При заданих умовах модель динамічно не стійка.
1 .2 Дослідження динамічної стійкості при КЗ
Малюнок 5 - Математична модель турбоагрегату при КЗ
Блок 3 моделює збільшення опору ЛЕП при КЗ.
Блок 4 дозволяє отримати зниження сумарного опору в післяаварійному режимі, викликане відключенням РЗ пошкодженої ділянки.
Блоки 3,4,6 моделюють зміна сумарного опору ЛЕП при КЗ.
Решта блоки виконують колишні функції.
Малюнок 6 - Осцилограми потужності турбіни, синхронної потужності, асинхронної потужності і кута
У нормальному режимі
Потім синхронна потужність турбіни плавно зростає до моменту, відповідного куті
У момент часу 0,5 с спрацьовує РЗ, відключаючи пошкоджену ділянку.
Однак у післяаварійному режимі система динамічно нестійка.
1.3 Дослідження динамічної стійкості при КЗ з урахуванням АПВ
Малюнок 7 - Математична модель турбоагрегату при КЗ з урахуванням АПВ
Блок 3 моделює збільшення опору ЛЕП при КЗ.
Блок 4 дозволяє отримати зниження сумарного опору в післяаварійному режимі, викликане відключенням РЗ пошкодженої ділянки.
Блок 26 характеризує зниження сумарного опору, викликане спрацьовуванням АПВ.
Блоки 3,4,6,26 моделюють зміна сумарного опору ЛЕП при КЗ з урахуванням АПВ.
Решта блоки виконують колишні функції.
Рисунок 8 - Осцилограми потужності турбіни, синхронної потужності, асинхронної потужності і кута
У нормальному режимі
Потім синхронна потужність турбіни плавно зростає до моменту, відповідного куті
У момент часу 0,5 с спрацьовує РЗ, відключаючи пошкоджену ділянку.
У момент часу 0,9 с спрацьовує АПВ. Але модель залишається динамічно нестійкою.
2. Комп'ютерна модель СГ в координатах d, q, 0
а) Режим ХХ
Комп'ютерна модель СГ в координатах d, q, 0 була отримана шляхом реалізації системи рівнянь (2), (3), (4).
(2)
Так як ОВ розташована перпендикулярно до обмотки статора по осі q, то ніяких потоків у цій обмотці струм, що протікає в ОВ не створює. Отже:
(3)
У системі рівнянь (3) всі коефіцієнти постійні величини:
Враховуючи, що у відносних одиницях власні і взаємні індуктивності рівні індуктивним опорами, то:
Тоді систему рівнянь (3) можна записати в такому вигляді:
(4)
Системи рівнянь (2), (3), (4) представляють собою основу математичної моделі СГ - суперблок Generator.
Реалізація суперблоку - Generator:
Рисунок 9 - Математична модель суперблоку Generator
I Блоки 1,2,3,4 моделюють опору обмоток статора і ротора.
II Частина бл. I групи спільно з бл.5, 8,10 створюють потокозчеплення обмотки d статора.
III Блоки 2,6 - потокозчеплення обмотки q статора.
Частина бл. I групи спільно з бл.7, 9,11 - потокозчеплення ОВ.
Частина бл. II, III груп спільно з бл.12, 14,15,21,22,24 моделюють напруга обмотки d статора.
Частина бл. II, III груп спільно з бл.16, 17,18,19,22,23 моделюють напруга обмотки q статора.
Частина бл. III групи спільно з бл.13, 20,25,26,27 моделюють струм ОВ.
Рисунок 10 - Математична модель СГ у режимі ХХ
У режимі ХХ струми в обмотках d, q статора рівні 0. Напруга в ОВ задамо рівним 0,017 о.е.
Малюнок 11 - Осцилограми струмів в обмотках статора і ротора та напруги в обмотках статора в режимі ХХ
Таким чином, в режимі ХХ напругу в обмотці d статора відсутня. А напруга в обмотці q статора і струм у ВВ постійні за величиною.