Типа диплом

Oотображение обобщенной информации (районы, территории, сече-

ния);

•отображение энергетической схемы в виде «псевдо»-электрической сети.

•

3.2 Подготовка исходных данных для расчета

Перед проведением расчетов по программе нужно подготовить исходные

данные по схеме, нагрузкам и генераторам электрической сети в форме, понят-

ной Rastr . Для этого необходимо:

•нарисовать схему с указанием всех узлов и ветвей;

•пронумеровать все узлы электрической сети, включая все промежуточные узлы. Например, электрическая станция может быть представлена двумя узлами – шины генераторного напряжения и шины за трансформатором.

Узел в исходных данных программы соответствует электрическим ши-

нам. Номер узла должен быть уникальным числом в диапазоне от 1 до

32000, сквозная нумерация необязательна. Для простоты ориентации в схеме, узлам, относящимся к одному объекту, целесообразно давать по-

хожие номера (7, 17, 107, 1007 и т.д.). Выбранные номера узлов следует нанести на схему сети;

•для каждого узла определить его номинальное напряжение и нанести на схему;

•для каждого узла нагрузки определить активную и реактивную мощности потребления. Если исходные данные заданы активной мощностью и cos

φ, – рассчитать реактивную мощность;

•для узлов с синхронными машинами (генераторы, компенсаторы) опреде-

лить активную мощность генерации, пределы регулирования реактивной мощности (Qmin − Qmax) и заданный (фиксированный) (Vзд ) модуль на-

пряжения. Особенности задания исходных данных для таких узлов объ-

ясняются действием регуляторов возбуждения синхронных машин (СМ).

Обычно СМ поддерживает неизменным модуль напряжения на шинах

Лист

		ВУЗ – Д 098765.2010.999.00 ПЗ	21
	Изм. Лист № докум. Подпись Дата

высокого напряжения (за трансформатором) или на шинах генераторного напряжения за счет регулирования реактивной мощности, выдаваемой СМ. Минимальная реактивная мощность Qmin соответствует cos φ = 0,96,

а максимальная, как правило, cos φ = 0,85 (для некоторых турбогенерато-

ров минимальное значение cos φ = 0,80). В ходе расчета режима Rastr

контролирует реактивную мощность и при нарушении одного из задан-

ных пределов фиксирует реактивную мощность на его значении и осво-

бождает модуль напряжения;

•при наличии в узле шунтов на землю – батареи статических конденсато-

ров (БСК) или шунтирующих реакторов (ШР) – определить их проводи-

мость (в мкСм) и нанести на схему;

•для линий электропередачи (ЛЭП) определить продольное сопротивление и проводимость на землю (проводимость задается в микросименсах и ем-

костный характер отражается знаком минус);

•для трансформаторов определить сопротивление R + jX, приведенное к стороне высокого напряжения, проводимость шунта на землю G + jB и

коэффициент трансформации, равный отношению низшего номинального напряжения к высшему (таким образом, коэффициент трансформации бу-

дет меньше единицы);

•автотрансформаторы и трехобмоточные трансформаторы представить по схеме звезда с промежуточным узлом и тремя ветвями, две из которых имеют коэффициенты трансформации;

•при наличии в сети группы параллельных линий желательно присваивать каждой из них свой номер в группе;

•определить номер балансирующего узла и его модуль напряжения.

Пример подготовленной схемы приведен на рисунке № Приложения № Па-

раметры сетевых элементов энергоузла Металлург предоставлены в Приложе-

нии №

4.3 Расчет установившегося режима

Лист

		ВУЗ – Д 098765.2010.999.00 ПЗ	22
	Изм. Лист № докум. Подпись Дата

Расчет установившегося режима можно выполнять после исправления всех ошибок, обнаруженных программой контроля. В процессе расчета в про-

токол выдается таблица сходимости(таблица №), в которой отображаются ве-

личины, характеризующие итерационный процесс метода Ньютона:

Таблица № Таблица сходимости расчета

Ит		MAX.неб.		Узел		>V		Узел		<V		Узел		Угол		Линия		F
0		3759.3		1150		1.00		1		1.00		1		0.0		2153-383		6556.4
0		3759.3		1150		1.00		1		1.00		1		0.0		2153-383		6556.4
1		565.2		1149		1.09		383		0.91		150		16.7		902-901		1066.9
2		318.7		1153		1.14		1118		0.89		322		18.7		902-901		108.2
3		497.0		1129		1.10		815		0.86		322		19.5		902-901		599.6
4		37.1		1129		1.10		815		0.86		322		19.5		902-901		27.7
5		0.1		718		1.10		815		0.86		322		19.5		902-901		0.1

Ит – номер итерации;

Мах.неб – значение и номер узла для максимального небаланса мощности (P

или Q);

>V – максимальная величина и номер узла для превышения напряжения по от-

ношению к номинальному –(V/Vном)max;

<V – то же для снижения напряжения по отношению к номинальному;

Угол – значение и номер линии для максимального разворота угла (в градусах); F – функция невязок (небалансов):

	(10)
где ∆Pi , ∆Qi – небалан-	сы активной и реактив-
ной мощности, λ – ко-	эффициент, используе-
мый при выборе лучшей итерации.

Лист

		ВУЗ – Д 098765.2010.999.00 ПЗ	23
	Изм. Лист № докум. Подпись Дата

3.4 Анализ полученных результатов

При расчете режима определяются только напряжения узлов, остальные расчетные величины (токи, потоки мощности и т.д.) определяются непосредст-

венно программой с заложенными формулами для расчета:

Для ЛЭП используется стандартная П-образная схема замещения, пока-

занная на рисунке №,

Рисунок № Схема замещения ЛЭП

Где параметры линии:

+л,-л – активное и реактивное сопротивление линии, Ом;

.л,/л – активная и реактивная емкостная проводимость линии, См;

Значения параметров берется по замерам, и техническим параметрам воздуш-

ных линии.

•для трансформатора используется стандартная Г-образная схема замеще-

ния и для нее определяется:

Лист

		ВУЗ – Д 098765.2010.999.00 ПЗ	24
	Изм. Лист № докум. Подпись Дата

Рисунок № Схема замещения трансформатора.

+т,-т - активные и индуктивные сопротивления трансформатора, Ом;

.т,/т - активная и реактивная проводимость трансформатора, См.

Активная составляющая этого тока обусловлена потерями мощности в стали трансформатора, а реактивная определяет магнитный поток взаимоин-

дукции обмоток трансформатора.

Для анализа рассчитанных режимов в Rastr существуют различные фор-

мы представления результатов. Все они сосредоточены в таблицах№.

В параметрах узла отображается номер, название, расчетный модуль (V) и

фаза напряжения, нагрузка (P_н, Q_н), активная генерация (P_г), расчетная ре-

активная генерация (Q_г), заданные модуль напряжения (V_зд) и пределы из-

менения реактивной генерации (Q_min, Q_max).

В строке параметров ветви, связанной с узлом, отображаются номер и на-

звание противоположного узла ветви, падение модуля и угла напряжения (dV%, dDelta) , переток мощности (P_л, Q_л), входящий в узел, –Sb, продольные поте-

ри (dP, dQ) – ∆S, модуль тока (I_л) – | Ib |, зарядная мощность ЛЭП или потери холостого хода трансформатора (dPз, dQз), - Sc .

Расчетные данные показаны в Приложении № В этой таблице каждая вы-

деленная цветом строка абзаца содержит параметры узла, последующие – па-

раметры присоединенных к нему линий и трансформаторов.

Лист

		ВУЗ – Д 098765.2010.999.00 ПЗ	25
	Изм. Лист № докум. Подпись Дата

4.4 Потери мощности

Технические потери электроэнергии, обусловленные физическими про-

цессами, происходящими при передаче электроэнергии по электрическим сетям и выражающимися в преобразовании части электроэнергии в тепло в элементах сетей.

Нагрузочные потери включают в себя потери: в проводах линий переда-

чи; силовых трансформаторах и автотрансформаторах; токоограничивающих реакторах; заградителях высокочастотной связи; трансформаторах тока; соеди-

нительных проводах и шинах распределительных устройств (РУ) подстанций.

Приведем значение потерь при передаче в узле в режиме максимального и минимального потребления активной и реактивной энергии таблицы № рас-

чет потерь производиться в программе Rastr.

Таблица № Потери при максимальном потреблении

Район	Dp	dP_нагр	dP_ЛЭП	dP_Тр	dP_пост	Ш_ЛЭП
U_ном		dP_нагр	dP_ЛЭП	dP_Тр	dP_пост	Корона
max	МВт	МВт	МВт	МВт	МВт	МВт
Узел	4,06	3,96	3,73	0,24	0,1	0,1
110		0,2	0,15	0,04	0	0
220		3,39	3,19	0,19	0,1	0,1
min
Узел	3,26	3,16	3,02	0,14	0,1	0,1
110		0,09	0,04	0,05	0	0
220		2,94	2,85	0,09	0,1	0,1

Таблица №

Район

Dq

dQ_нагр

dQ_ЛЭП

dQ_Тр

dQ_пост

ШQ_ЛЭП

U_ном

dQ_нагр

dQ_ЛЭП

dQ_Тр

dQ_пост

Q_Ген_ЛЭП

Лист

ВУЗ – Д 098765.2010.999.00 ПЗ

26

Изм. Лист

№ докум.

Подпись

Дата

max	МВАр	МВАр	МВАр	МВАр	МВАр	МВАр
Узел	17,85	27,66	17,3	10,36	-9,82	-9,82
110		1,28	0,33	0,95	-0,87	-0,87
220		26	16,59	9,41	-8,95	-8,95
min
Узел	10,49	20,53	15,01	5,51	-10,04	-10,04
110		1,27	0,08	1,19	-0,92	-0,92
220		19,13	14,79	4,33	-9,12	-9,12

Dp - потери Р иQ

dP,Q_нагр - нагрузочные потери dP_ЛЭП - потери в ЛЭП

dP,Q_Тр - потери в трансформаторах dP,Q_пост - постоянные потери Ш_ЛЭП - потери на корону ШQ_ЛЭП - генерация Q в ЛЭП

Поскольку потери обратно пропорциональны квадрату рабочего напря-

жения сети, то в случае минимальных нагрузок потери меньше за счет увеличе-

ния напряжения в узлах нагрузки.

4.5 Расчет максимального и аварийнодопустимого перетока

Расчет максимально допустимых перетоков осуществляется утяжелением района, по заданному алгоритму.

При утяжелении режима производится расчет серии установившихся ре-

жимов при изменении параметров в соответствии с заданной траекторией утя-

желения. Критерием нахождения предельного режима для энергоузла Метал-

лург является сходимость расчета режима. Дополнительным критерием нахож-

дения предельного режима может служить достижение экстремума (максимума или минимума) по отмеченным контролируемым величинам (мощности по се-

чениям, потерям, напряжениями и т.д.), в зависимости от условий сохранения устойчивости. Выполняется для определения предельных перетоков мощности по сечениям энергоузла: Состав контролируемого сечения:

Лист

		ВУЗ – Д 098765.2010.999.00 ПЗ	27
	Изм. Лист № докум. Подпись Дата

ВЛ 220 кВ Каучук-Металлург;

ВЛ 220 кВ Позимь-Металлург;

ВЛ 110 кВ Ижевск-Машзавод 1с отпайками;

ВЛ 110 кВ Ижевск-Машзавод 2 с отпайками.

*АТ 1 ПС 220 кВ Металлург (сторона 110 кВ);

АТ 2 ПС 220 кВ Металлург (сторона 110 кВ);

ВЛ 110 кВ Ижевск-Машзавод 1с отпайками;

ВЛ 110 кВ Ижевск-Машзавод 2 с отпайками.

. Для расчета используется процедура, называемая утяжелением режима, и

заключающаяся в следующем:

•задается множество узлов, в которых будет осуществляться изменение параметров режима (изменение нагрузки, генерации, модуля напряжения для регулируемых узлов, угла напряжения для балансирующих узлов), со значениями их приращений. Это множество называется траекторией утя-

желения. В нашем случае будет приращение по активной мощности, ре-

активная – пропорциональна тангенсу;

•проводится серия расчетов режимов при последовательном изменении утяжеляемых параметров на заданную величину;

•при аварийном окончании одного из расчетов осуществляется возврат к последнему из сбалансированных режимов, и следующее приращение выполняется на величину в два раза меньшую предыдущей (деление шага пополам):

•последняя процедура повторяется до тех пор, пока не будет достигнут предельный режим с заданной точностью.

Для задания узлов, в которых осуществляется изменение параметров, может использоваться траектория по районам. В этом случае прирост мощности раз-

бивается по узлам района пропорционально их доле в нагрузке района.

Лист

		ВУЗ – Д 098765.2010.999.00 ПЗ	28
	Изм. Лист № докум. Подпись Дата

Рисунок № Траектория утяжеления

В программе предусмотрено 2 типа утяжеления: быстрое и стандартное

(задается в параметрах утяжеления).

При быстром утяжелении изменение параметров узлов осуществляется во внутреннем цикле расчета режима (рисунок ). Поэтому предельный режим по-

лучается наиболее быстро. Но при быстром утяжелении критерием нахождения предельного режима может быть только сходимость расчета установившегося режима (нельзя определить экстремум по контролируемым величинам). Так же при быстром утяжелении нельзя отследить изменение параметров в ходе утя-

желения.

При стандартном утяжелении процесс расчета разбит на шаги, каждый из которых соответствует сбалансированному промежуточному режиму. После выполнения каждого шага возможно автоматическое занесение значений кон-

тролируемых величин в соответствующую таблицу, что позволяет отследить их изменение. Так же после каждого шага может быть выполнена заданная макро-

команда, что позволяет дополнить траекторию утяжеления различными услов-

ными параметрами (например отключить шунт, если напряжение в выбранных точках меньше заданной величины и т.п.). Сам процесс стандартного утяжеле-

ния можно разбить на следующие этапы:

Утяжеление можно проводить в автоматическом режиме с помощью ко-

манд начать и продолжить, а можно в пошаговом режиме с помощью команд формирование контролируемой велечины, инициализация, шаг.

Формирование контролируемой велечины – производится автоматическое формирование таблицы описаний контролируемых величин на основе заданной траектории утяжеления. В таблицу заносятся все величины, по которым задано ненулевое приращение. При необходимости можно отключить этот этап в ав-

Лист

		ВУЗ – Д 098765.2010.999.00 ПЗ	29
	Изм. Лист № докум. Подпись Дата

томатическом режиме, выполнить эту команду в ручном режиме и затем откор-

ректировать по желанию.

Инициализация – выполняется перед началом утяжеления. Производится балансировка исходного режима и устанавливаются следующие параметры утяжеления:

Деление шага : Отключено Текущий шаг : 1

Суммарный шаг: 0

При необходимости эти параметры можно задать вручную.

Шаг – основная команда при утяжелении режима. При ее выполнении по-

лучается новый сбалансированный установившийся режим. Параметры, входя-

щие в траекторию утяжеления, увеличиваются на заданную в ней величину,

умноженную на величину текущего шага. Если полученный режим сходится,

работа команды заканчивается. Если режим не сбалансируется, происходит от-

кат к начальному режиму и деление величины текущего шага пополам. Проце-

дура может повторяться до тех пор, пока полученные приращения параметров траектории, умноженных на величину текущего шага, не станут меньше задан-

ных в параметрах утяжеления.

При использовании дополнительного критерия поиска предельного ре-

жима – экстремума по выбранным контролируемым параметрам – алгоритм выполнения команды шаг другой. В этом случае на первом шаге утяжеления производится запоминание направления изменения контролируемого параметра

(увеличение или уменьшение), при последующих шагах производится контроль направления и при его смене осуществляется выбор шага по следующему алго-

ритму (см. рисунок):

1) рассматривается точка предполагаемого максимума (2) и две соседние точки

(1, 3);

2)находится больший из отрезков (a или b) и точка (4) на середине большего из отрезков;

3)шаг выбирается таким образом, чтобы попасть в точку (4);

Лист

		ВУЗ – Д 098765.2010.999.00 ПЗ	30
	Изм. Лист № докум. Подпись Дата