在解决实际问题时,为保证系统稳定,必须知道在多少时间之内切除故障线路为宜,也就是需确定极限切除时间。要解决这个问题,必须首先求出极限切除角,然后通过从故障开始到故障切除这段时间的δ随时间变化的曲线,从而找出对应的极限切除时间。具体分析如下。
FCL的安装,有效地减小了过剩转矩对相对角位移所做的功,即转子相对运动中动能的增加。故障切除后,转子在制动过程中动能的减少就等于制动转矩所做的功,它对应于图中fgh所包围的面积。根据等面积定则,可以确定极限切除角度,即最大可能的δc。根据前面的分析可知,为了保持系统的稳定,必须在到达h点以前使转子恢复同步转速。极限的情况是正好达到h点时转子恢复同步速度,这时的切除角度就是极限切除角δclim。根据等面积定则,安装FCL前后极限切除角有如下关系:
无FCL的系统,δclim的公式为
式中,δ0为故障起始角,δ0=arcsin(P0/PⅠ);δh为临界角,δh=π-arcsin(P0/PⅣ)。
当系统具有FCL时,应用等面积定则可以得出
求出积分,整理后可以得出
式中,δf为FCL动作时刻对应的发电机功角。
根据式(6-8),可以对式(6-9)以及式(6-11)做出比较。由于PⅣ-PⅢ<PⅣ-PⅡ,PⅡ-PⅢ<(PⅡ-PⅢ)cosδf<0,从而可以得出
δclim<δclim(f) (6-12)
从式(6-12)可见,具有FCL的系统,其极限切除角变大了,极限切除时间延长了,FCL的安装为继电保护的准确动作提供了更大的时间裕度,这也是FCL提高系统暂态稳定能力的另一个体现。(www.daowen.com)
由上述理论分析可知,在输电线路中安装FCL,将有利于系统的暂态稳定,下面通过仿真模型对此予以佐证。
本章的仿真模型分别针对单机—无穷大系统和多机系统,利用MATLAB实施。为便于定量描述暂态稳定的具体特征,这里给出几个参数定义。
限流系数α:系统预期短路电流If与限流后实际电流If′的比值。限流系数越大,限流效果越明显。
动稳定电流ip:短路电流的瞬时最大值;
最大摇摆角δmax:摇摆曲线振荡的最大幅值;
衰减比率γδ:摇摆曲线第5个波峰和最大摇摆角的比值;
极限切除时间Tclim:能够保持系统暂态稳定,短路故障的极限切除时间。
以最大摇摆角、衰减比率、极限切除时间等作为评判指标,分析FCL对电力系统暂态稳定的影响。最大摇摆角越小,衰减比率越大,极限切除时间越长,系统保持暂态稳定的能力越强。反之,系统保持暂态稳定的能力越差。
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