31.3
Transiente Stabilität und Systemkontrollen
In einem N-Bus-Stromversorgungssystem mit M-Synchronmaschinen werden Lasten als konstante Admittanz modelliert und Netzwerkknotengleichungen formuliert.
Die Admittanzmatrix ist so partitioniert, dass sie Lastzugänge und invertierte Generatorimpedanzen enthält.
Bei bekannten Maschinenspannungen wird die Busspannungsgleichung gelöst, um Maschinenströme und elektrische Leistung zu ermitteln.
Die transiente Stabilitätsanalyse erfordert das Lösen von Schwingungsgleichungen für Maschinen und Leistungsflussgleichungen für das Netzwerk.
Führen Sie zunächst ein Vorfehler-Stromflussprogramm aus, um die anfänglichen Busspannungen, Maschinenströme und elektrischen Ausgänge zu bestimmen.
Stellen Sie die mechanischen Leistungsausgänge auf die elektrischen Ausgänge ein und initialisieren Sie die Frequenz auf die synchrone Kreisfrequenz.
Berechnen Sie als Nächstes die Lastzugänge, die internen Maschinenspannungen und die Leistungsfluss-Bus-Admittanzmatrix.
Passen Sie die Admittanzmatrix für Ereignisse wie Schaltvorgänge, Lastwechsel oder Störungen an.
Berechnen Sie in jedem Zeitschritt t plus Delta t die elektrische Leistung der Maschine, die Leistungswinkel und die Drehzahlen.
Wiederholen Sie diesen Vorgang, bis der gewünschte Zeithorizont erreicht ist, und stellen Sie sicher, dass die Schrittweite die Lösungsgenauigkeit und die Rechenzeit ausgleicht.
Die Stabilitätsanalyse mehrerer Maschinen ist entscheidend für das Verständnis der Dynamik und Stabilität von Stromversorgungssystemen mit mehreren Synchronmaschinen. Ziel ist die Lösung der Schwingungsgleichungen für ein Netzwerk von M-Maschinen, die an ein N-Bus-Stromversorgungssystem angeschlossen sind.
Bei der Analyse des Systems stellen die Knotengleichungen die Beziehung zwischen Busspannungen, Maschinenspannungen und Maschinenströmen dar. Die Knotengleichung ergibt sich aus:
V ist der N-Vektor der Busspannungen, E ist der M-Vektor der Maschinenspannungen, I ist der M-Vektor der Maschinenströme. Y_11, Y_12, Y_21 und Y_22 sind jeweils N×N-, N×M-, M×N- und M×M-Admittanzmatrizen. Die Gleichungen können wie folgt entkoppelt werden:
Unter der Annahme, dass E bekannt ist, kann die erste Gleichung iterativ für V gelöst werden, indem Methoden wie die Gauß-Elimination oder die Gauß-Seidel-Methode verwendet werden. Sobald V berechnet ist, kann I aus der zweiten Gleichung abgeleitet werden.
Die tatsächlich abgegebene elektrische Leistung der Maschine n beträgt:
Das Berechnungsverfahren für die transiente Stabilität umfasst das iterative Lösen der Schwingungsgleichungen und der Leistungsflussgleichungen:
- Bestimmen Sie die anfänglichen Busspannungen V_k, die Maschinenströme I_n und die Leistungsabgaben pan.
- Berechnen Sie E_n.
- Ändern Sie Y_11 und berechnen Sie Y_22 und Y_12.
- Initialisieren Sie t=0.
- Stellen Sie fest, ob Schaltvorgänge oder Lastwechsel vorliegen.
- Berechnen Sie die elektrische Leistung der Maschine zum Zeitpunkt t.
- Verwenden Sie anfängliche Schätzungen, um Leistungswinkel δ und Maschinengeschwindigkeiten ω zum Zeitpunkt t+Δt zu berechnen.
- Verfeinern Sie die Schätzungen der elektrischen Leistung zum Zeitpunkt t+Δ_t.
- Finalisieren Sie die Leistungswinkel δ und Maschinengeschwindigkeiten ω zum Zeitpunkt t+Δ_t.
- Erhöhen Sie die Zeit und wiederholen Sie die Schritte bis zum Ende der Simulation.
- Um Instabilitäten bei der numerischen Integration zu vermeiden, ist eine genaue Auswahl der Zeitschritte erforderlich.
Indem sie diese Schritte befolgen und die bereitgestellten Gleichungen verwenden, können Ingenieure die transiente Stabilität von Stromversorgungssystemen mit mehreren Maschinen analysieren und einen zuverlässigen Betrieb unter verschiedenen Bedingungen sicherstellen.
In einem N-Bus-Stromversorgungssystem mit M-Synchronmaschinen werden Lasten als konstante Admittanz modelliert und Netzwerkknotengleichungen formuliert.
Die Admittanzmatrix ist so partitioniert, dass sie Lastzugänge und invertierte Generatorimpedanzen enthält.
Bei bekannten Maschinenspannungen wird die Busspannungsgleichung gelöst, um Maschinenströme und elektrische Leistung zu ermitteln.
Die transiente Stabilitätsanalyse erfordert das Lösen von Schwingungsgleichungen für Maschinen und Leistungsflussgleichungen für das Netzwerk.
Führen Sie zunächst ein Vorfehler-Stromflussprogramm aus, um die anfänglichen Busspannungen, Maschinenströme und elektrischen Ausgänge zu bestimmen.
Stellen Sie die mechanischen Leistungsausgänge auf die elektrischen Ausgänge ein und initialisieren Sie die Frequenz auf die synchrone Kreisfrequenz.
Berechnen Sie als Nächstes die Lastzugänge, die internen Maschinenspannungen und die Leistungsfluss-Bus-Admittanzmatrix.
Passen Sie die Admittanzmatrix für Ereignisse wie Schaltvorgänge, Lastwechsel oder Störungen an.
Berechnen Sie in jedem Zeitschritt t plus Delta t die elektrische Leistung der Maschine, die Leistungswinkel und die Drehzahlen.
Wiederholen Sie diesen Vorgang, bis der gewünschte Zeithorizont erreicht ist, und stellen Sie sicher, dass die Schrittweite die Lösungsgenauigkeit und die Rechenzeit ausgleicht.
From Chapter 31:
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31.3 : Transiente Stabilität und Systemkontrollen
Transient Stability and System Controls
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