Меженкова Марія Олександрівна. Математична модель електростанції для аналізу перехідних процесів і оцінки поведінки пристроїв релейного захисту

brief description

Меженкова Марія Олександрівна. Математична модель електростанції для аналізу перехідних процесів і оцінки поведінки пристроїв релейного захисту : Дис... канд. наук: 05.14.02 - 2002.

Меженкова Марія Олександрівна. Математична модель електростанції для аналізу перехідних процесів и оцінки поведінки пристроїв релейного захисту. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.14.02 Електричні станції, мережі і системи. Донецький національний технічний університет, Донецьк, 2002.
Запропонована математична модель ЕС, яка базується на повних диференційних рівняннях елементів і дозволяє одержувати миттєві значення величин. Надана методика і проведено розрахунок параметрів схем заміщення ТГ з обмеженою кількістю демпферних контурів ротора. Виконані розрахунки симетричних і несиметричних КЗ для схем Вуглегірської і Зуївської ТЕС. Визначені межі динамічної стійкості генераторів цих ЕС при різних рівнях частоти в енергосистемі. Виявлено, що при тривалих КЗ певної відстані типовий струмовий захист від зовнішніх симетричних КЗ з блокуванням мінімальної напруги виявляється непрацездатним для генераторів з системами самозбудження. Також виявлено, що коли КЗ на відходячих від шин ЕС приєднаннях вимикаються з великими витримками часу, генератори переходять у асинхронний режим роботи, що не враховується при виборі уставок їх резервних захистів. Запропоновані шляхи удосконалення зазначених захистів. Розроблена методика подання в перехідних режимах миттєвих значень несинусоїдальних фазних струмів у вигляді аперіодичної складової, а також складових прямої, зворотної і нульової послідовностей. Адекватність математичної моделі підтверджена задовільним збігом результатів моделювання з реальними осцилограмами, зафіксованими під час КЗ на Вуглегірській ТЕС.

В дисертаційній роботі вирішена актуальна науково-прикладна задача створення математичної моделі ЕС для аналізу перехідних процесів при симетричних і несиметричних КЗ, яка дає можливість уточнювати параметри спрацьовування пристроїв РЗА, що дозволяє підвищити надійність роботи електричної системи у цілому.
1. Розроблена математична модель ЕС, яка заснована на ДР елементів, враховує їх взаємні зв’язки і дозволяє розраховувати: узагальнені вектора по трьом фазам і миттєві значення фазних струмів, напруг, опорів, потужностей і кутів, які описують поведінку елементів системи; миттєві та діючі значення струмів і напруг прямої, зворотної та нульової послідовностей в усталених і в перехідних режимах при усіх видах міжфазних та однофазних КЗ.
2. Для використовуємих у теперішній час на ЕС України турбогенераторів потужністю 100-800 МВт отримані параметри еквівалентних схем заміщення з обмеженою кількістю еквівалентних контурів на роторі (2-3) по відомим частотним характеристикам, що дозволяє спростити їх математичне моделювання.
3. На підставі результатів моделювання проведено аналіз поведінки резервних захистів генераторів при близьких і віддалених КЗ. Виявлено, що при тривалих КЗ генератори втрачають динамічну стійкість, і їх напруги та струми мають коливальний характер, що у теперішній час не враховується при виборі уставок резервних захистів і може призвести до відмови у роботі останніх.
4. Запропонована удосконалена схема резервного МСЗ генератора, яка враховує можливість порушення стійкості генераторів з системами самозбудження при тривалих КЗ. Зазначена схема забезпечує фіксацію досягнення струмом статора уставки реле мінімального струму, завдяки чому гарантується надійне спрацьовування захисту при випадінні генератора з синхронізму під час КЗ.
5. Для забезпечення надійного відключення збудженого генератора, який перейшов у асинхронний режим після відключення з великою витримкою часу КЗ на приєднаннях, що відходять від шин ЕС, запропоновано пускові органи струмових і дистанційних захистів генераторів виконувати з затримкою на відпадання з часом, який би перевищував напівперіод коливань струму статора. Останній може бути отриманий за допомогою розробленої моделі.
6. Розроблена методика подання миттєвих значень несинусоїдальних фазних струмів (напруг) при КЗ у вигляді аперіодичної складової, а також складових прямої, зворотної та нульової послідовностей, що дозволяє оцінювати поведінку фільтрових пристроїв РЗА, які реагують на ці величини. Методика заснована на об’єднанні відомих методів симетричних складових і розкладання у ряд Фур’є.
7. Для підтвердження адекватності математичної моделі проведено порівняльний аналіз результатів моделювання за допомогою розробленої програми з натурними осцилограмами, якій показав, що характер змінення струмів і напруг у обох випадках збігається, а відносна похибка, розрахована для діючих значень величин, не перевищує 8,7%.