Что такое статическая устойчивость
Статическая устойчивость
Полезное
Смотреть что такое «Статическая устойчивость» в других словарях:
статическая устойчивость — электрической системы; статическая устойчивость Способность электрической системы возвращаться к исходному режиму (или весьма близкому к нему) после малых возмущений режима … Политехнический терминологический толковый словарь
статическая устойчивость — statinis stabilumas statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. static stability; steady state stability vok. statische Stabilität, f rus. статическая устойчивость, f pranc. stabilité statique, f … Automatikos terminų žodynas
статическая устойчивость — statinis stabilumas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. static stability vok. statische Stabilität, f rus. статическая устойчивость, f pranc. stabilité statique, f … Fizikos terminų žodynas
статическая устойчивость — статическая устойчивость характеристика устойчивости летательного аппарата, определяющая его тенденцию к возвращению без вмешательства лётчика в исходное положение равновесия под действием аэродинамического момента (см. Аэродинамические… … Энциклопедия «Авиация»
статическая устойчивость — статическая устойчивость характеристика устойчивости летательного аппарата, определяющая его тенденцию к возвращению без вмешательства лётчика в исходное положение равновесия под действием аэродинамического момента (см. Аэродинамические… … Энциклопедия «Авиация»
СТАТИЧЕСКАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ — электроэнергетической системы способность электроэнергетической системы восстанавливать исходное состояние (режим) после малых его возмущений. Нарушение С. у. может возникать при передаче больших мощностей через ЛЭП (как правило, протяжённые),… … Большой энциклопедический политехнический словарь
статическая устойчивость электрической системы — статическая устойчивость электрической системы; статическая устойчивость Способность электрической системы возвращаться к исходному режиму (или весьма близкому к нему) после малых возмущений режима … Политехнический терминологический толковый словарь
статическая устойчивость ТКК — статическая устойчивость ТКК: Угол наклона испытательной плоскости, при котором происходит подъем какого либо колеса ТКК над этой плоскостью. Источник: ГОСТ Р 52286 2004: Кресла каталки транспортные реабилитационные. Основные параметры.… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Статическая устойчивость энергосистемы — 48. Статическая устойчивость энергосистемы Способность энергосистемы возвращаться к установившемуся режиму после малых его возмущений. Примечание. Под малым возмущением режима энергосистемы понимают такое, при котором изменения параметров… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Статическая устойчивость энергосистемы — English: Energetic system static (resistance) stability Способность энергосистемы возвращаться к установившемуся режиму после малых его возмущений (по ГОСТ 21027 75) Источник: Термины и определения в электроэнергетике. Справочник … Строительный словарь
Понятие о статической и динамической устойчивости
Состояние системы в любой момент времени или на некотором интервале времени, называется режимом системы. Режим характеризуется показателями, количественно определяющими условия работы системы. Эти показатели называются параметрами режима. К ним относятся значения мощности, напряжения, частоты, углов сдвига векторов ЭДС, напряжений, токов.
Режим электрической системы может быть установившимся или переходным.
В любых переходных процессах происходят закономерные последовательные изменения параметров режима, вызванные какими-либо причинами. Эти причины называются возмущающими воздействиями. Они создают начальные отклонения параметров режима – возмущения режима.
В нормальных условиях эксплуатации всегда имеют место малые изменения нагрузки. Поэтому строго неизменного режима в системе не существует и, говоря об установившемся режиме, всегда имеют в виду режим малых возмущений.
Малые возмущения не должны вызывать нарушения устойчивости системы, то есть не должны приводить к прогрессивно возрастающему изменению параметров исходного режима системы.
Статическая устойчивость – это способность системы восстанавливать исходный (или близкий к исходному) режим после малого его возмущения.
В определенных условиях установившийся режим может быть неустойчивым. Это происходит при работе системы в предельных режимах (слишком большая или малая передаваемая мощность, снижение напряжения в узлах нагрузки и т.д.). В этих случаях малые возмущения приводят к прогрессивно возрастающему изменению параметров режима, которые вначале происходят очень медленно, проявляясь в виде самопроизвольного изменения, называемого иногда сползанием (текучестью) параметров нормального режима системы.
При исследовании статической устойчивости заранее предполагается, что установить абсолютные значения изменений параметров режима при их отклонениях от установившихся значений невозможно. Причина и место их возникновения не фиксированы. Это некие свободные возмущения, имеющие вероятностный характер.
Задача исследования статической устойчивости сводится, следовательно, только к определению характера изменения параметров режима без определения величины возмущений. При этом анализ ограничивается малой областью e, заданной в области установившегося значения параметров.
Статическую устойчивость электрической системы можно оценивать разными способами:
1. С помощью практических критериев, основанных на упрощающих допущениях. При этом ответ получается только в форме «да – нет», «уйдет – не уйдет» режим из начального его состояния при малом возмущении системы.
2. С помощью метода малых колебаний, основанного на исследовании уравнений движения. В этом случае физическая природа происходящих явлений выясняется более полно: устанавливается не только устойчивость режима, но и характер движения (апериодическое или колебательное, нарастающее или затухающее).
Аварийные режимы в электрической системе возникают при КЗ, аварийных отключениях нагруженных агрегатов или линий и т.п. Под действием больших возмущений возникают резкие изменения режима.
Большие возмущения могут возникать и в нормальных режимах: отключении и включении генераторов, линий, пуске мощных двигателей и т.д.
По отношению к большим возмущениям вводится понятие динамической устойчивости.
Динамическая устойчивость – это способность системы восстанавливать исходное состояние после большого возмущения.
Введенные выше понятия “ малых ” и “ больших ” возмущений условны. Малое возмущение в данном случае понимается как возмущение, влияние которого на характер поведения системы проявляется практически независимо от места появления возмущающего воздействия и его величины. В связи с этим в диапазоне режимов, близких к исходному, система рассматривается как линейная.
Большое возмущение – это возмущение, влияние которого на характер поведения системы зависит от времени существования, величины и места появления возмущающего воздействия.
В связи с этим при исследовании динамической устойчивости система во всем диапазоне исследования должна рассматриваться как нелинейная.
Основным методом исследования динамической устойчивости электрических систем на современном этапе является численное интегрирование дифференциальных уравнений, описывающих поведение системы.
Эти расчеты проводятся на ЭВМ, которые работают по программам, контролирующим точность вычислений путём уменьшения шага интегрирования до тех пор, пока модуль разности между вычисленными значениями функции не окажется меньше некоторого заданного положительного числа e.
В зависимости от цели расчетов на практике часто пользуются упрощенными методами, не претендующими на высокую точность. Эти методы применяются, когда можно ограничиться общей характеристикой процесса. Среди упрощенных методов наибольшее распространение получил метод последовательных интервалов, суть которого заключается в приближенном вычислении интеграла.
Но существует более простой и наглядный метод, основанный на энергетическом подходе к анализу динамической устойчивости, который называется методом площадей. При этом методе кинетическая энергия системы определяется по площади графика переходного процесса. Задача исследования заключается в сравнении площадей ускорения и торможения, то есть сравнения кинетической энергии, полученной в процессе ускорения ротора генератора с той энергией, которая расходуется в процессе торможения ротора.
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Понятия статической, динамической и результирующей устойчивости электроэнергетической системы.
Причины возникновения и возможные последствия электромеханических переходных процессов. Общее понятие устойчивости.
Электроэнергетическая система в целом представляет собой систему автоматического регулирования замкнутого типа (с обратными связями), а точнее систему стабилизации таких выходных параметров системы как напряжение и частота напряжения в сети. При этом на систему действуют внешние возмущения, которые приводят к нарушению равновесия системы, то есть к изменению частоты и напряжения. Такими внешними возмущениями являются изменение режима нагрузки при ее подключении и отключении, изменение конфигурации энергосистемы при подключении и отключении новых источников питания (электростанций) и линий электропередач (ЛЭП), аварийные режимы в системе (КЗ). Поэтому изучение процессов в электрической системе требует рассмотрения не только электромагнитных, но и механических процессов в ее элементах: в первичных двигателях (турбинах), их автоматических регуляторах, генераторах, двигателях нагрузки, где электрическая энергия вновь преобразуется в механическую. Именно изменение механического состояния элементов сис-темы приводит к самым тяжелым последствиям ― потере устойчивости, приводящей к нарушениям электроснабжения, как отдельных потребителей,так и целых регионов и даже стран. Таким образом, необходимо рассматри-вать и электрическое и механическое состояние системы ее режимы и электромеханические процессы.
Под устойчивостью системы понимается способность ее возвращаться к состоянию установившегося равновесия после снятия возмущения, нарушившего это равновесие.
Степень глубины описания модели в зависимости от требуемого класса точности.
2-й класс. Процессы в генераторах описываются упрощенными уравнениями Парка-Горева. Учитывается влияние демпферных обмоток. Учитываются системы регулирования мощности турбины и возбуждения генератора.
3-й класс. Процессы в генераторах описываются упрощенными уравнениями Парка-Горева, как правило только с учетом переходных процессов в об-мотках возбуждения. Влияние демпферных обмоток и систем регулирования мощности и возбуждения также учитываются упрощенно.
4-й класс. Допускается постоянство ЭДС (Е’ = const) в течение всего
переходного процесса. Влияние демпферных контуров и системы регулирования не учитывается.
Понятия статической, динамической и результирующей устойчивости электроэнергетической системы.
Режим системы ― совокупность процессов существующих в системе
и определяющих ее состояние в любой момент времени или на некотором интервале времени. Вопросы исследования устойчивости ориентированы на анализ устойчивости режимов.
Статическая устойчивость ― это способность системы сохранять исходный режим при воздействии малых возмущений или режим, близкий к исходному, если возмущение не снято. Статическая устойчивость ― это абсолютное требование и она должна обеспечиваться всегда в нормальном и послеаварийном режиме. Иллюстрация статической устойчивости для механической системы приведена на рисунке 1.1. При этом: вид возмущения, величина возмущения, длительность возмущения, место возмущения не имеют значения.
Рис. 1.1. Определение устойчивости.
При исследовании статической устойчивости возмущения считаются бесконечно малыми, и исследуется поведение системы в стационарном режиме.
Динамическая устойчивость ― это свойство системы сохранять режим исходный или близкий к исходному при конечных возмущениях.
При анализе динамической устойчивости интересует:
― вид возмущения; ― величина возмущения;
― длительность возмущения;― место возмущения.
Динамическая устойчивость относительное требование и она должна
обеспечиваться при определенных условиях.
Анализ динамической устойчивости ― это анализ режимов конечных
Результирующая устойчивость ― это способность системы сохранить
режим близкий к исходному после кратковременного асинхронного режима.
Результирующую устойчивость считают разновидностью динамической устойчивости, разделяя синхронную динамическую устойчивость и результирующую динамическую устойчивость.
Вследствие обратимости электрических машин, основные теоретические
положения устойчивости синхронных генераторов будут относиться и к синхронным двигателям.
СТАТИЧЕСКАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ
Смотреть что такое «СТАТИЧЕСКАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ» в других словарях:
Статическая устойчивость — характеристика устойчивости летательного аппарата, определяющая его тенденцию к возвращению без вмешательства лётчика в исходное положение равновесия под действием аэродинамического момента (см. Аэродинамические силы и моменты), вызываемого… … Энциклопедия техники
статическая устойчивость — электрической системы; статическая устойчивость Способность электрической системы возвращаться к исходному режиму (или весьма близкому к нему) после малых возмущений режима … Политехнический терминологический толковый словарь
статическая устойчивость — statinis stabilumas statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. static stability; steady state stability vok. statische Stabilität, f rus. статическая устойчивость, f pranc. stabilité statique, f … Automatikos terminų žodynas
статическая устойчивость — statinis stabilumas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. static stability vok. statische Stabilität, f rus. статическая устойчивость, f pranc. stabilité statique, f … Fizikos terminų žodynas
статическая устойчивость — статическая устойчивость характеристика устойчивости летательного аппарата, определяющая его тенденцию к возвращению без вмешательства лётчика в исходное положение равновесия под действием аэродинамического момента (см. Аэродинамические… … Энциклопедия «Авиация»
статическая устойчивость — статическая устойчивость характеристика устойчивости летательного аппарата, определяющая его тенденцию к возвращению без вмешательства лётчика в исходное положение равновесия под действием аэродинамического момента (см. Аэродинамические… … Энциклопедия «Авиация»
статическая устойчивость электрической системы — статическая устойчивость электрической системы; статическая устойчивость Способность электрической системы возвращаться к исходному режиму (или весьма близкому к нему) после малых возмущений режима … Политехнический терминологический толковый словарь
статическая устойчивость ТКК — статическая устойчивость ТКК: Угол наклона испытательной плоскости, при котором происходит подъем какого либо колеса ТКК над этой плоскостью. Источник: ГОСТ Р 52286 2004: Кресла каталки транспортные реабилитационные. Основные параметры.… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Статическая устойчивость энергосистемы — 48. Статическая устойчивость энергосистемы Способность энергосистемы возвращаться к установившемуся режиму после малых его возмущений. Примечание. Под малым возмущением режима энергосистемы понимают такое, при котором изменения параметров… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Статическая устойчивость энергосистемы — English: Energetic system static (resistance) stability Способность энергосистемы возвращаться к установившемуся режиму после малых его возмущений (по ГОСТ 21027 75) Источник: Термины и определения в электроэнергетике. Справочник … Строительный словарь
Статическая устойчивость в электроэнергетической системе
Статическая устойчивость в электроэнергетической системе
Установившийся режим работы энергосистемы является квазиустановившемся, так как характеризуется малыми изменениями перетоков активной и реактивной мощности, значений напряжений и частоты. Таким образом, в энергосистеме постоянно один установившийся режим работы переходит к другому установившемуся режиму работы. Малые изменения режима работы энергосистемы возникают вследствие увеличения или снижения потребления электроустановок потребителя. Малые возмущения, вызывают реакцию системы в виде колебаний скорости вращения роторов генераторов, которые могут быть нарастающими или затухающими, колебательными или апериодическими. Характер получаемых колебаний определяет статическую устойчивость данной системы. Статическая устойчивость проверяется при перспективном и рабочем проектировании, разработке специальных устройств автоматического регулирования (расчеты и эксперименты), вводе в эксплуатацию новых элементов системы, изменении условий эксплуатации (объединение систем, ввод новых электростанций, промежуточных подстанций, линий электропередачи).
Под понятием статической устойчивости понимают способность энергосистемы восстанавливать исходный или близкий к исходному режим работы энергосистемы после малого возмущения или медленных изменениях параметров режима.
Статическая устойчивость является необходимым условием существования установившегося режима работы системы, но не предопределяет способность системы продолжать работу при возникновении конечных возмущений, например, коротких замыканий, включения или отключения линий электропередачи.
Различают два вида нарушений статической устойчивости: апериодическое (сползание) и колебательное (самораскачивание).
Статическая апериодическая (сползание) устойчивость связана с изменением баланса активной мощности в энергосистеме (изменение разности между электрической и механической мощностями), что приводит к росту угла δ, в результате может произойти выпадение машины из синхронизма (нарушение устойчивости). Угол δ изменяется без колебаний (апериодически), сначала медленно, а затем всё быстрее, как бы сползая (см. рис. 1,а).
Статическая периодическая (колебательная) устойчивость связана с настройками автоматических регуляторов возбуждения (АРВ) генераторов. АРВ должны быть настроены таким образом, чтобы исключить возможность самораскачивания системы в широком диапазоне режимов работы. Однако, при некоторых сочетаниях ремонтов (схемно-режимной ситуации) и настройках регуляторов возбуждения могут возникнуть колебания в системе регулирования, вызывающие нарастающие колебания угла δ вплоть до выпадения машины из синхронизма. Это явление и называется самораскачиванием (см. рис. 1,б).
Рис.1. Характер изменения угла δ при нарушении статической устойчивости в виде сползания (а) и самораскачивания (б)
Статическая апериодическая (сползание) устойчивость
Первый этап исследования статической устойчивости – это исследование статической апериодической устойчивости. При исследовании статической апериодической устойчивости предполагается, что вероятность колебательного нарушения устойчивости при увеличении перетока по межсистемным связям очень мала и можно пренебречь самораскачиванием. Для определения области апериодической устойчивости энергосистемы производят утяжеление режима работы энергосистемы. Метод утяжеления заключается в последовательном изменении параметров узлов или ветвей, или их групп заданными шагами с последующим расчетом нового установившегося режима на каждом шаге изменения и выполняется до тех пор, пока обеспечивается возможность расчета.
Рассмотрим простейшую схему сети, которая состоит из генератора, силового трансформатора, линии электропередачи и шин бесконечной мощности (см. рис.2).
Рис.2. Схема замещения расчетной цепи
В рассматриваемом простейшем случае электромагнитная мощность, которую можно передать от генератора к шинам бесконечной мощности, описывается следующим выражением:
В записанном выражении переменная 
представляет собой модуль линейного напряжения на шинах станции, приведенный к стороне ВН, а переменная 
— модуль линейного напряжения в точке шин бесконечной мощности.
Рис.3. Векторная диаграмма напряжений
Следует отметить, что формула для электромагнитной мощности написана в предположении, что генератор снабжен автоматическим регулятором возбуждения, который контролирует напряжение на стороне генераторного напряжения (
), а также для простоты выкладок пренебрегли активным сопротивлением в элементах расчетной схемы.
Анализируя формулу для электромагнитной мощности можно сделать вывод, что величина передаваемой мощности в энергосистему зависит от угла между напряжениями. Данная зависимость получила название угловой характеристикой мощности электропередачи (см. рис.4).
Рис.4. Угловая характеристика мощности
Установившийся (синхронный) режим работы генератора определяется равенством двух моментов, действующих на вал турбогенератора (считаем, что можно пренебречь моментом сопротивления, обусловленным трением в подшипниках и сопротивлением охлаждающей среды): момент турбины Мт, вращающий ротор генератора и стремящийся ускорить его вращение, и синхронный электромагнитный момент Мэм, противодействующий вращению ротора.
Допустим, что в турбину генератора поступает пар, который создает крутящий момент на валу турбины (при некотором приближении он равен внешнему моменту Мвн, передаваемому от первичного двигателя). Установившийся режим работы генератора может быть в двух точках: А и Б, так как в данных точках соблюдается баланс между моментом турбины и электромагнитным моментом с учетом потерь.
При работе синхронной машины в точке А увеличение/уменьшение мощности турбины на величину ΔP приведет к увеличению/уменьшению угла d, соответственно. Таким образом, сохраняется равновесие моментов, действующих на вал ротора (равенство момента турбины и электромагнитного момента с учетом потерь), и тем самым нарушение синхронной машины с сетью не происходит.
При работе синхронной машины в точке В увеличение/уменьшение мощности турбины на величину ΔP приведет к уменьшению/ увеличению угла d, соответственно. Таким образом, равновесие моментов, действующих на вал ротора, нарушается. В результате либо генератор выпадает из синхронизма (т. е. ротор начинает вращаться с частотой, отличающейся от частоты вращения магнитного поля статора), либо синхронная машина переходит в точку устойчивой работы (точка А).
Таким образом, из рассмотренного примера видно, что простейшим критерием сохранения статической устойчивости является положительный знак у выражения, которое определяет отношение приращения мощности к приращению угла:
Таким образом, область устойчивой работы определяется диапазоном углов от 0 до 90 градусов, а в области углов от 90 до 180 градусов, устойчивая параллельная работа невозможна.
Максимальное значение мощности, которая может быть передана в энергосистему, называется пределом статической устойчивости, и соответствует значению мощности при взаимном угле 90 градусов:
Работа на предельной мощности, соответствующей углу 90 градусов, не производится, так как малые возмущения, всегда имеющиеся в энергосистеме (например, колебания нагрузки), могут вызвать переход в неустойчивую область и нарушение синхронизма. Максимальное допустимое значение передаваемой мощности принимается меньшим предела статической устойчивости на величину коэффициента запаса статической апериодической устойчивости по активной мощности.
Запас статической устойчивости для электропередачи в нормальном режиме должен составлять не менее 20%. Значение допустимого перетока активной мощности в контролируемом сечении по данному критерию определяется по формуле:
Запас статической устойчивости для электропередачи в послеаварийном режиме должен составлять не менее 8%. Значение допустимого перетока активной мощности в контролируемом сечении по данному критерию определяется по формуле:
Статическая периодическая (колебательная) устойчивость
Неправильно выбранный закон управления или неправильная настройка параметров автоматического регулятора возбуждения (АРВ) может привести к нарушению колебательной устойчивости. При этом нарушение колебательной устойчивости может происходить в режимах не превышающих предельного режима по апериодической устойчивости, что неоднократно наблюдалось в действующих электроэнергетических системах.
Исследование колебательной статической устойчивости сводится к следующим этапам:
1. Составление системы дифференциальных уравнений, которая описывает рассматриваемую электроэнергетическую систему.
2. Выбор независимых переменных и выполнение линеаризации записанных уравнений с целью формирования системы линейных уравнений.
3. Составление характеристического уравнения 
и определение области статической устойчивости в пространстве регулируемых (независимых) параметров настройки АРВ.
Об устойчивости нелинейной системы судят по затуханию переходного процесса, который определяется корнями характеристического уравнения системы. Для обеспечения устойчивости необходимо и достаточно, чтобы корни характеристического уравнения имели отрицательные вещественные части.
Для оценки устойчивости применяют различные методы анализа характеристического уравнения:
1. алгебраические методы (метод Рауса, метод Гурвица), основанные на анализе коэффициентов характеристического уравнения.
2. частотные методы (метод Михайлова, Найквиста, D-разбиения), основанные на анализе частотных характеристик.
Мероприятия по повышению предела статической устойчивости
Мероприятия по повышению предела статической устойчивости определяются при анализе формулы для определения электромагнитной мощности (формула записана в предположении, что генератор снабжен автоматическим регулятором возбуждения):
1. Применение АРВ сильного действия на генерирующем оборудовании.
Одним из эффективных средств повышения статической устойчивости является применение АРВ генераторов сильного действия. При использовании устройств АРВ генераторов сильного действия угловая характеристика видоизменяется: максимум характеристики смещается в область значений углов больших 90° (с учетом относительного угла генератора).
2. Поддержание напряжения в точках сети с помощью устройств компенсации реактивной мощности.
Установка устройств компенсации реактивной мощности (СК, УШР, СТК и т.п.) для поддержания напряжения в точках сети (устройства поперечной компенсации). Устройства позволяют поддерживать напряжения в точках сети, что благоприятно сказывается на пределе статической устойчивости.
3. Установка устройств продольной компенсации (УПК).
При увеличении длины линии соответственно возрастает ее реактивное сопротивление и вследствие этого существенно ограничивается предел передаваемой мощности (ухудшается устойчивость параллельной работы). Уменьшение реактивного сопротивления длинной линии электропередачи повышает ее пропускную способность. Для уменьшения индуктивного сопротивления линии электропередачи в рассечку линии устанавливают устройство продольной компенсации (УПК), которое представляет собой батарею статических конденсаторов. Таким образом результирующее сопротивление линии уменьшается, тем самым увеличивается пропускная способность.
4. Повышения номинального класса напряжения.
В связи с тем, что величина напряжения прямо пропорциональна электромагнитной мощности, то увеличение класса напряжения позволит повысить предел передаваемой мощности от электростанции.